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1、10申请公布号CN103334726A43申请公布日20131002CN103334726ACN103334726A21申请号201310280351822申请日20130704E21B43/16200601E21B49/0020060171申请人中国石油大学（华东）地址266500山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号72发明人任熵赵修太唐金玉龙秋莲吕开河王增宝付敏杰54发明名称一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置57摘要一种油气田开发过程中用于研究调高采收率机理的可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置。特征是模型舱上盖内置陶瓷电加热棒、温度传感器及回压控制孔道。模型舱底座设有四个流体通。
2、道和一个施加环压的孔道。模型舱上盖和模型舱底座中心有通孔，通孔内有石英玻璃视窗。模型舱上盖和模型舱底座中间形成高压密闭舱。高压密闭舱内有速接式变距模型夹持器，其在高压快速接头的带动下，可自由旋转。在模型舱上盖与模型舱底座外面套有模型舱保温套。效果是本发明可进行油藏条件下宏观和微观可视化模拟实验研究。速接式变距夹持器孔距可变，模型规格限制降低，四个流体通道的结构还可以进行水平井、直井多种模型的评价实验，模拟程度高，应用范围广。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2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2页10申请公布号CN103334726ACN10。
3、3334726A1/1页21一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，主要由模型舱上盖（1）、模型舱底座（9）、顶部石英玻璃视窗（6）与底部通光石英玻璃视窗（11）、速接式变距模型夹持器（3）、模型舱恒温套（13）组成，其特征是在模型舱上盖（1）顶部有两个内置陶瓷电加热棒（2）的垂向插孔和一个控制回压的孔道，在模型舱上盖（1）顶部还设置有一个温度传感器插孔和两个吊装螺栓安装孔，在模型舱底座（9）上设有四个用于安装速接式变距模型夹持器（3）的插孔和一个用于施加环压的孔道，在模型舱上盖（1）与模型舱底座（9）之间由锁紧螺栓（4）连接，在模型舱上盖（1）与模型舱底座（9）之间有O型密封圈密封，模型舱。
4、上盖（1）和模型舱底座（9）中心有通孔，通孔内分别有顶部石英玻璃视窗（6）和底部通光石英玻璃视窗（11），在顶部石英玻璃视窗（6）与模型舱上盖（1）之间以及底部通光玻璃视窗（11）与模型舱底座（9）之间均有视窗锁紧密封圈（7），模型舱上盖（1）和模型舱底座（9）中间形成高压密闭舱，高压密闭舱内有速接式变距模型夹持器（3），速接式变距模型夹持器（3）与模型舱底座（9）之间由高压快速接头（20）连接，高压快速接头（20）可带动速接式变距模型夹持器（3）自由旋转，以实现变距目的，在高压快速接头（20）与模型舱底座（9）之间有密封圈。2根据权利要求1所述的可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，其特征是。
5、所述速接式变距模型夹持器（3）的结构是由模型夹持器挺杆（15）、模型夹持器上臂（16）、模型夹持器下臂（17）组成，速接式变距模型夹持器（3）上端与模型舱上盖（1）只保持一小于1MM的间隙，以防止速接式变距模型夹持器（3）受高压后弹出，模型夹持器挺杆（15）下端是带有O型密封圈的高压快速接头（20），模型夹持器上臂（16）有带螺纹的通孔，通孔用于模型密封锁紧螺栓（8），在模型夹持器下臂（17）内置流体进出管路（21），管路（21）出口端正对通孔中心，在模型密封锁紧螺栓（8）和可视化模型（14）之间以及可视化模型（14）与管路（21）出口端分别有模型上对接口密封（18）和模型下对接口密封（19）。
6、。3根据权利要求1或2所述的可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，其特征是模型舱上盖（1）、模型舱底座（9）以及速接式变距模型夹持器（3）均采用不锈钢材质，模型舱上盖（1）为倒扣的筒形，速接式变距模型夹持器（3）为倒置“F”形状，模型舱上盖（1）与模型舱底座（9）的通孔中心在同一垂向轴线上。4根据权利要求1所述的可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，其特征是模型舱的加热采用两只100瓦小型陶瓷电加热棒（2）来实现。5跟据权利要求1或2所述的可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，其特征是在模型舱上盖（1）与模型舱底座（9）外面套有与其形状相吻合的模型舱恒温套（13），模型舱恒温套（13）可采用石。
7、棉、玻璃纤维等耐高温材料填充，也可用压铸成形的泡沫玻璃。权利要求书CN103334726A1/4页3一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置技术领域0001本发明涉及一种油气田开发过程中用于油气藏储层可视化物理模拟实验研究的模型夹持装置，尤其是用于高温、高压、低渗等特殊条件下研究调高采收率机理与方法的一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置。具体研究方面涵盖入井流体性能、储层剩余油分布、均质及非均质储层渗流规律以及储层沉积韵律对采出程度影响的实验机理研究与评价。背景技术0002目前，公知的高温高压微观可视化物理模拟实验装置中仅有一对固定的可视化岩心模型夹持器，其主要作用是通过夹持器将微观天然岩。
8、心或模拟岩心的可视化物理模型接入驱替流程，并使可视化岩心物理模型内部流程与可视化岩心物理模型外部的高压舱体内的高压或超高压进行隔离，然而，常规的高温高压微观可视化岩心物理模型夹持器存在以下问题与缺陷00031、两个固定的夹持器密封头之间距离不可调整，只适用于固定规格和固定孔距尺寸的小型玻璃刻蚀或岩心切片模型，对可视化物理模型上的孔距、孔位精度要求很高，否则无法达到高压密封的要求；00042、只设置有一对夹持器，一个流体注入端和一个流体出口端，因此只能适用于微观岩心的渗流评价研究，而对于多个端口的井网模型、井筒模型、非均质填砂模型及宏观可视化油藏模型均不能适用；00053、夹持器一般是固定在底座。
9、上的，无法更换。发明内容0006为了克服现有的高温高压微观可视化物理模型夹持器密封头之间距离不可调整、模型安装不便、适用模型单一、应用局限大的不足，以便充分发挥整体设备更多的功能和作用，本发明提供一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，该夹持器底座上设置有两对速接式变距模型夹持器，即四个流体通道。可实现流体的一进一出、一进二出、一进三出、二进一出、二进二出、三进一出等流程控制，使得测试流体间的切换过程更加高效简便，每个夹持器可以旋转，通过旋转可任意调节密封头相互之间的距离，达到变距的目的。同时，夹持器与底座采用了快插式结构，可随意更换不同规格的夹持器，这样不仅可以提高设备的可靠性、稳定性和易。
10、用性，还可以适用于多种模拟不同地层条件的物理模型，进行各种不同类型的模拟驱替测试或研究试验。0007本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下0008本发明一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置主要由模型舱上盖、模型舱底座、石英玻璃视窗、速接式变距模型夹持器、模型舱恒温套组成。模型舱上盖为倒扣的筒形，在模型舱上盖顶部有两个内置陶瓷电加热棒的垂向插孔和一个控制回压的孔道。在模型舱上盖顶部还设置有一个温度传感器插孔和两个吊装螺栓安装孔。在模型舱底座上设有说明书CN103334726A2/4页4四个用于安装速接式变距模型夹持器的插孔和施加环压的孔道。在模型舱上盖与模型舱底座之间由锁紧螺栓连接。在模型。
11、舱上盖与模型舱底座之间有O型密封圈密封。模型舱上盖和模型舱底座中心有通孔，通孔中心在同一垂向轴线上。通孔内分别有顶部石英玻璃视窗和底部通光石英玻璃视窗。在顶部石英玻璃视窗与模型舱上盖之间以及底部通光玻璃视窗与模型舱底座之间均有视窗锁紧密封圈。模型舱上盖和模型舱底座外面套有模型舱恒温套。模型舱上盖和模型舱底座中间形成高压密闭舱，高压密闭舱内有速接式变距模型夹持器。速接式变距模型夹持器与模型舱底座之间由高压快速接头连接，高压快速接头可带动速接式变距模型夹持器自由旋转，以实现变距目的。在高压快速接头与模型舱底座之间有密封圈。透过石英玻璃视窗，可以用高倍数码显微镜对高压密闭舱内可视化物理模型的实验状况。
12、进行观察。0009速接式变距模型夹持器的结构是由模型夹持器挺杆、模型夹持器上臂、模型夹持器下臂组成。速接式变距模型夹持器为倒置“F”形状。速接式变距模型夹持器上端与模型舱上盖只保持一小于1MM的间隙，以防止速接式变距模型夹持器受高压后弹出。模型夹持器挺杆下端是带有O型密封圈的高压快速接头。模型夹持器上臂有带螺纹的通孔，通孔用于模型密封锁紧螺栓。在模型夹持器下臂内置流体进出管路，管路出口端正对通孔中心。在模型密封锁紧螺栓和可视化模型之间以及可视化模型与管路出口端分别有模型上对接口密封和模型下对接口密封。0010在模型舱上盖与模型舱底座外面套有与其形状相吻合的模型舱恒温套。模型舱恒温套可采用石棉、。
13、玻璃纤维等耐高温材料填充，也可用压铸成形的泡沫玻璃。0011模型舱的加热采用两只100瓦小型陶瓷电加热棒来实现。0012本发明的有益技术效果是本发明一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置可进行油藏条件下可视化物理模拟实验研究。并可根据实验目的，用高倍数码显微镜观察可视化模型孔隙内流体，分析研究多相流规律及提高采收率机理。高度仿真油藏的温度、压力条件，得出的实验数据既可靠又具参考价值。该可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置突破了传统的高温高压微观模型夹持器的研究模式，每个夹持器可以旋转，通过旋转可任意调节夹持器密封头相互之间的距离。而且，夹持器与底座采用了快插式结构，可随意更换不同规格的夹持器。
14、，对模型的规格尺寸限制降低，这样不仅可以提高设备的可靠性、稳定性和易用性，0013还可以适用于多种模拟不同地层条件的物理模型，进行各种不同类型的模拟驱替测试或研究试验。提高了模拟程度和应用范围，既能用于油气田开发过程中的微观机理研究，又可适用于宏观模型的驱替评价研究，尤其是在二次采油和三次采油过程中，在特殊条件下研究调高采收率机理、储层剩余油分布、均质及非均质储层渗流规律、储层沉积韵律对采出程度影以及入井流体性能和作用机理。而且，模型舱底座有四个通道，可以实现流体的一进一出、一进二出、一进三出、二进一出、二进二出、三进一出等流程控制，不仅使得测试流体间的切换过程更加高效简便，还可以进行井网模型。
15、、井筒模型、非均质填砂模型、宏观可视化油藏模型等物理模拟实验研究。另外，内置于模型舱上盖的陶瓷电加热棒热传导快、控制精度高、体积小、寿命长、使用方便。所以本发明充分体现了可靠性好、易于安装、模拟程度高、应用范围广、测试流体易于切换等优点。0014下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明说明书CN103334726A3/4页5附图说明0015图1是本发明一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置的结构剖面示意图。是实施例1的结构示意图。0016图2是本发明速接式变距模型夹持器的结构剖面示意图。0017图3是本发明速接式变距模型夹持器变距原理的俯视图。可视化模型夹持器变距原理是通过夹持器31、3。
16、2等旋转改变角度，使二者密封头间的距离改变，以适应不同尺寸规格的各类模型。0018图中,1模型舱上盖,2陶瓷电加热棒,3速接式变距模型夹持器,4锁紧螺栓,5高压密封圈,6顶部石英玻璃视窗,7视窗锁紧密封圈,8模型密封锁紧螺栓,9模型舱底座,10流体注入、排出连接端口,11底部通光石英玻璃视窗,12视窗锁紧密封圈13模型舱恒温套,14可视化模型,15模型夹持器挺杆,16模型夹持器上臂,17模型夹持器下臂,18模型上对接口密封,19模型下对接口密封,20高压快速接头,21管路。具体实施方式0019实施例1参阅附图1。一种可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置主要有模型舱上盖1，不锈钢材质制成，倒扣的。
17、筒形，外径325毫米，高134毫米。在模型舱上盖1顶部有两个垂向插孔和一个回压控制孔道，两个垂向插孔的距离为185毫米。插孔内置陶瓷电加热棒2，功率为100瓦。在模型舱上盖1顶部还设置有一个温度传感器插孔和两个吊装螺栓安装孔。模型舱底座9,不锈钢材质制成，外径325毫米，高40毫米。在模型舱底座9上设有四个用于安装速接式变距模型夹持器3的插孔和一个用于施加环压的孔道。模型舱上盖1与模型舱底座9由锁紧螺栓4连接。锁紧螺栓4，不锈钢材质制成，型号M20，均匀分布十二个。在模型舱上盖（1）与模型舱底座（9）之间有O型密封圈。模型舱上盖1和模型舱底座9中心有通孔。通孔中心在同一垂向轴线上，通孔内分别有。
18、顶部石英玻璃视窗6和底部通光石英玻璃视窗11。玻璃视窗6和11，均由透明石英玻璃制成，厚度均为215毫米，直径均为120毫米。在顶部石英玻璃视窗6与模型舱上盖1之间以及底部通光石英玻璃视窗11与模型舱底座9之间均有视窗锁紧密封圈7。模型舱上盖1和模型舱底座9中间形成高压密闭舱。高压密闭舱内有两对速接式变距模型夹持器3，根据实验需要，可选择不同规格尺寸的速接式变距模型夹持器3。速接式变距模型夹持器3与模型舱底座9通过高压快速接头20连接。高压快速接头20位于速接式变距模型夹持器3的底端。在高压快速接头20与模型舱底座9之间有密封圈。在模型舱上1与模型舱底座9外面套有与其形状相吻合的模型舱恒温套1。
19、3,外径455毫米，高334毫米。模型舱恒温套13可采用石棉、玻璃纤维等耐高温材料填充。透过底部通光石英玻璃视窗11射入照明灯光。透过顶部石英玻璃视窗6，可以用高倍数码显微镜监拍高压密闭室内可视化模型14的实验状况。参阅附图2和附图3。速接式变距模型夹持器3的结构是由模型夹持器挺杆15、模型夹持器上臂16、模型夹持器下臂17组成。速接式变距模型夹持器3，不锈钢材质制成，倒置的F形状。模型夹持器挺杆15，其上端与模型舱上盖1只保持小于1毫米的间隙，以防止速接式变距模型夹持器3受高压后弹出。模型夹持器挺杆15下端是带有O型密封圈的高压快速接头20，可带动说明书CN103334726A4/4页6速接。
20、式变距模型夹持器3自由旋转，以调节密封头之间的距离。高压快速接头20可带动速接式变距模型夹持器3自由旋转，从而改变密封头之间的距离，以便迎合不同孔距的模型，实现变距的目的，此即变距原理。模型夹持器上臂16下端与模型夹持器下臂17上端之间的距离是215毫米。模型夹持器上臂16有带螺纹的通孔。通孔用于模型密封锁紧螺栓8。模型夹持器下臂17内置流体进出管路21，管路21出口端正对通孔中心。在模型密封锁紧螺栓8和可视化模型14之间以及可视化模型14与管路21出口端分别有模型上对接口密封18和模型下对接口密封19。0020应用方法如下0021根据实验所用可视化模型14的规格尺寸，选择相应规格的速接式变距。
21、模型夹持器3。按照实验要求，将一定规格尺寸的可视化模型14接入速接式变距模型夹持器3上。高压快速接头20可带动模型夹持器挺杆15一起旋转，以改变四个速接式变距模型夹持器3密封头之间的距离，以迎合相应孔距的可视化模型14，使速接式变距模型夹持器3的管路21进出口与可视化模型14进出口对接。然后，通过模型密封锁紧螺栓8进行密封。由于采用密封锁紧螺栓8对可视化模型14进行密封以及夹持器对接口之间的距离可以调整。因此，对可视化模型14的规格限制降低，该可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置不仅适用于微观可视化模型，而且同样适用于宏观可视化模型。两种模型的安置过程一致。最后，用锁紧螺栓4固定密封。通过流体。
22、注入连接端口10注入实验液体。根据实验要求，将温度压力加至预定值。同时可根据实验需要对四个流体通道任意控制，形成流体的一进一出、一进二出、一进三出、二进一出、二进二出、三进一出多种实验模式，进行井网模型、井筒模型、非均质填砂模型及宏观可视化油藏模型的多种物模实验评价。透过底部通光石英玻璃视窗11射入照明灯光。用高倍数码显微镜透过顶部石英玻璃视窗6便可监拍多相流体在模型孔隙中相互驱替的全过程。0022使用可变距高温高压可视化岩心模型夹持装置，进行了相应的性能测试，该装置可灵活调整夹持器密封头之间的距离，对水平井及直井可视化物理模拟实验均能适用，与预期的效果一致。通过多次验证及改进试验，增置了模型舱起吊装置、高压平流泵、温度传感器、高压中间容器及模型进出口压力显示系统。说明书CN103334726A1/2页7图1图2说明书附图CN103334726A2/2页8图3说明书附图CN103334726A。