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1、10申请公布号CN103306651A43申请公布日20130918CN103306651ACN103306651A21申请号201310181932622申请日20130516E21B43/24200601E21B49/00200601E21B47/0020120171申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号72发明人李彤吕伟峰刘庆杰马德胜冷振鹏严守国张祖波74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人董惠石54发明名称基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统57摘要本发明公开了一种基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其包括CT扫描系统、驱替系。
2、统、覆压系统、压力测量系统、用于CT扫描的非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中该用于CT扫描的岩心夹持器能够调节到水平和垂直之间的任意方向并且固定。旋转系统的引入也能用研究储层倾角的影响，最大限度匹配现有CT扫描仪开展顶部垂直注气实验。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN103306651ACN103306651A1/1页21一种基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其包括CT扫描系统、驱替系统、覆压系统、压力测量系统、用于CT扫描的非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中该用于CT扫描的岩。
3、心夹持器是包括聚醚醚酮树脂外壳8，橡胶筒9，岩心上顶头10，岩心下顶头6，岩心模型7，进液口11，出液口5、底座2、下端支架3、上端支架4和垂直支架12；下端支架3和上端支架4将聚醚醚酮树脂外壳8与底座相连，其中，外壳8的一端与下端支架3相连接，并能绕着下端支架3旋转，所述外壳能转动至水平状态，且所述外壳的另一端能支撑在所述上端支架4上，垂直支架12的一端能旋转并与所述底座相连接，另一端与聚醚醚酮树脂外壳8通过可拆卸方式固定连接，其能够将聚醚醚酮树脂外壳8调节到水平和垂直之间的任意方向并且固定。2根据权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述的岩心夹持器在聚醚醚酮树。
4、脂外壳8上设有重垂线配合量角器。3根据权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，该岩心下顶头上设置多个出液口，岩心出液口连通岩心容室与计量系统，每个出液口分别对准一层岩心模型。4根据权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，该橡胶筒9外部为立方形或圆柱，内部具有立方体空腔以容纳立方体岩心或圆柱体空腔以容纳圆柱体岩心，其两端具有圆形接口。5根据权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述的岩心模型为单层或多层岩心。6根据权利要求5所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述的单层岩心为圆柱形或立方形。7根据。
5、权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述的下端支架3通过转轴31与聚醚醚酮树脂外壳8相连接，该转轴距离底座2的距离小于夹持器长度的1/2。8根据权利要求7所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述下端支架3的旋转轴31距离底座2的距离小于夹持器长度的1/3。9根据权利要求1所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其特征在于，所述的上端支架4和下端支架3为刚性材料。权利要求书CN103306651A1/4页3基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统技术领域0001本发明涉及一种模拟油田合注开采试验装置，具体涉及一种基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系。
6、统。背景技术0002CT技术发展很快，已作为岩心分析中常规的测试技术，广泛应用于岩心描述、岩心的非均质性测定、岩心样品处理程序确定、裂缝定量分析、在线饱和度的测量、流动实验研究等方面。通过对岩石物性进行定量和图象分析，直观表征岩石的孔隙结构、非均质性、剩余油分布；对驱替过程进行可视化研究，深刻了解采油机理、监测流体分散与窜流特性、认识聚合物驱对提高波及面积影响，揭示地层伤害机理等。利用CT技术可以得到岩心内部流体的饱和度沿程分布信息，利用CT技术更可直观的得到每个层内的流体饱和度分布信息，并可进一步研究由于重力作用引起的窜流现象。0003注水开发进入高含水阶段后，仍有大量的剩余油无法采出来。采。
7、用现有的提高采收率方法往往存在适用性差，提高采收率幅度有限，成本偏高等问题。在国外，顶部垂直注气已发展成为一种低成本、高效的采油技术，在现场实际应用中通常采取顶部直井注气底部水平井采油的模式开采，开采效果十分理想。掌握顶部垂直注气技术提高采收率机理是该技术推广应用及优化设计的基础。同时，在实际应用环节，对该技术提高采收率机理的深入认识也有助于我国东部老油区利用该技术调整开发措施、改善开发效果具有一定的指导意义。0004目前关于顶部垂直注气的研究，多采用全直径岩心大型物模或填砂管模型进行实验研究，分析问题的着眼点主要是通过监测实验全过程的压力及产状研究注入速度对最终效果的影响，很少有实验从油、水。
8、、气三者的分布、运移以及各种因素对其影响的角度来研究该技术的机理，关于这方面的实验设计思路也很少。0005本发明基于现有的CT扫描监测流体饱和度技术，通过设计专用夹持器实现监测顶部注气实验中油、气、水三者的分布、运移。发明内容0006本发明的目的是提供一种基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，该系统可垂直注气实验进行水平扫描，实现利用CT扫描技术分析实验中油、水、气三者分布运移规律及多种因素对其的影响，从较微观的角度剖析顶部垂直注气技术提高采收率机理。0007为实现上述目的，本发明的技术方案如下0008一种基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其包括CT扫描系统、驱替系统、覆压系统、压力测量系。
9、统、用于CT扫描的非均质多层岩心夹持器和计量系统；其中该用于CT扫描的岩心夹持器是包括聚醚醚酮树脂外壳8，橡胶筒9，岩心上顶头10，岩心下顶头6，岩心模型7，进液口11，出液口5、底座2、下端支架3、上端支架4和垂直支架12；下端支架3和上端支架4将聚醚醚酮树脂外壳8与底座相连，其中，所述外壳的一端与下端支架相连说明书CN103306651A2/4页4接，并能绕着下端支架3旋转，所述外壳能转动至水平状态，且所述外壳的另一端能支撑在所述上端支架4上，垂直支架12的一端能旋转并与底座相连接，另一端与聚醚醚酮树脂外壳8通过可拆卸方式固定连接，其能够将聚醚醚酮树脂外壳8调节到水平和垂直之间的任意方向并。
10、且固定。0009在本发明的一个优选实施方式中，所述的岩心夹持器在聚醚醚酮树脂外壳8上设有重垂线配合量角器，用于对岩心夹持器的倾斜角度进行测量。0010在本发明的另一个优选实施方式中，该岩心下顶头上设置多个出液口，岩心出液口连通岩心容室与计量系统，每个出液口分别对准一层岩心模型。0011如上所述的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统，其中，该橡胶筒9外部优选为立方形，内部具有立方体空腔以容纳立方体岩心，其两端具有圆形接口。0012在本发明的另一个优选实施方式中，所述的下端支架通过转轴与聚醚醚酮树脂外壳8相连接，该转轴距离底座2的距离小于夹持器长度的1/2，优选小于1/3。0013本发明的有益效果。
11、在于，第一，CT扫描过程中金属材料对X射线的吸收很强，这将导致射线很难穿透岩心，从而造成严重的测量误差，本设计采用PEEK材料制作夹持器筒体，很好地降低了这方面的影响。现有的垂直注气岩心CT扫描系统的夹持器过高，进入扫描区困难；另一方面，扫描切片厚度增加，产生射线硬化会引起很大的测量误差。旋转系统的引入很好地克服了实验过程中CT扫描的诸多不便，同时，旋转系统的引入也能用研究储层倾角的影响，最大限度匹配现有CT扫描仪开展顶部垂直注气实验。附图说明0014以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，0015图1为本发明的基于顶部注气多角度驱替的CT扫描系统在扫描进样时的。
12、结构示意图；0016图2为本发明的岩心夹持器在驱替实验时的结构示意图；0017图3为岩心夹持器的结构示意图；0018图4为岩心夹持器呈45放置状态结构示意图；0019图5为后端支架的透视图。具体实施方式0020为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。0021实施例1顶部注气垂直稳定驱替实验0022先将岩心在夹持器中水驱至所需要的含水饱和度，然后在入口端注气进行顶部注气垂直稳定驱油，并在出口端对产出液进行计量，直至达到实验目的，此时夹持器的聚醚醚酮树脂外壳8处于垂直位置并通过垂直支架12固定。0023过程中定时用CT扫描进行采集过程中的饱和度变化数。
13、据。0024每次扫描时，先将垂直支架12与聚醚醚酮树脂外壳8解开，并将垂直支架翻转到平放在底座上，将垂直摆放的夹持器在不改变其它状态的情况下放至水平并通过下端支架3和上端支架4固定，然后在CT扫描区域进行扫描，接着再将夹持器扶至垂直并通过垂直支说明书CN103306651A3/4页5架12固定，本次扫描过程结束，通过本发明的扫描系统进行CT扫描可以避免重力对于每一层的内部结果的影响。0025实施例2针对地层条件模拟的CT扫描多层非均质模型实验系统0026如图1所示，多层非均质模型试验系统包括CT扫描系统1、驱替系统、覆压系统、压力测量系统、计量系统上述部件的详细描述参考中国专利CN102095。
14、740B，授权公告日20120808和岩心夹持器。0027CT扫描系统1可以使用常规医用CT扫描系统，例如GELIGHTSPEED8多层螺旋扫描系统，最小扫描层厚0625MM，最大扫描电压140KV，测量饱和度的精确度为1。0028驱替系统由两台高压计量泵组成，可以同时输送两种流体，是驱替的动力源。流速范围000115ML/MIN，最大压力10000PSI6894MPA。0029覆压系统由泵组成，例如JB800泵组，用于给岩心夹持器和岩心加围压，模拟上覆压力。最大围压70MPA。0030压力测量系统由多个压力传感器组成，两个高压压力传感器量程为70MPA，与驱替泵相连，另外还有三个低压力传感器。
15、，用于测量出液口压力，量程分别为005MPA，05MPA，5MPA。精度为025。0031计量系统记录每层的见水时间、见水时的累积产油量和累积产液量。0032其中，岩心夹持器是为本发明试验系统专门设计的用于CT扫描的岩心夹持器，请参照图1、图2、图3、图4、图5，其包括聚醚醚酮树脂外壳8，橡胶筒9，岩心上顶头10，岩心下顶头6，岩心模型7，进液口11，出液口5、底座2、下端支架3、上端支架4和垂直支架12；下端支架3和上端支架4将聚醚醚酮树脂外壳8与底座相连，其中，外壳8的一端通过转轴31与下端支架3相连接，并可以通过该转轴31绕着下端支架3旋转，当外壳8转动至水平状态时，外壳8的另一端能支撑。
16、在所述上端支架4上，上端支架4与聚醚醚酮树脂外壳8为接触式连接如图2所示，垂直支架12的一端能旋转并底座2相连接，另一端可以与聚醚醚酮树脂外壳8通过可拆卸方式固定，其能够将聚醚醚酮树脂外壳8调节到水平和垂直之间的任意方向并且固定。具体倾斜角度可以通过固定在聚醚醚酮树脂外壳8上的重垂线14配合量角器13进行测量。图4所示的夹持器呈45放置状态为一个具体实施例。0033其中，岩心下顶头上设置多个出液口，岩心出液口连通岩心容室与计量系统，每个出液口5分别对准一层岩心模型。0034此外，本发明中橡胶筒9外部为立方形或圆柱，内部具有立方体空腔以容纳立方体岩心，或该橡胶筒9的内部形成圆柱体空腔以容纳圆柱体。
17、岩心，其两端具有圆形接口。0035一个可行的实施例中，所述的岩心模型为单层或多层岩心。其中，单层岩心为圆柱形或立方形。0036一个具体的技术方案是，下端支架3的转轴31距离底座2的距离小于夹持器长度的1/2，优选小于1/3，从而能够有效地降低扫描区域和扫描床的距离，提高扫描设备的通用性和适应性。0037本发明的上端支架4和下端支架3均由刚性材料制成。0038此外，垂直支架12与外壳8的连接方式或以采用常规的结构，如通过在外壳8上设置卡槽，或在外壳8上设置连接件通过销钉、螺栓等连接，只要能通过垂直支架12的支撑，使外壳8保持在规定的直立或倾斜角度就可以，对其具体结构不加以限定。并且，该垂说明书C。
18、N103306651A4/4页6直支架12的一端还可以能转动地与上端支架4相连接，如图4所示。0039请配合参见图5，在一个具体实施例中，下端支架3具有能与底座2固定连接的支架本体30，能与外壳8的一端固定连接的卡箍32，所述卡箍32与支架本体30之间通过转轴31相连接，从而使外壳8通过该转轴31能相对于下端支架3旋转。0040以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。说明书CN103306651A1/3页7图1图2说明书附图CN103306651A2/3页8图3图4说明书附图CN103306651A3/3页9图5说明书附图CN103306651A。