调堵作业地面模拟实验装置技术领域
本发明涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种调堵作业地面模拟实验装置。
背景技术
油田作业过程中，普遍采用调堵作业提高原油采收率。现有技术中一般把混合配
液作为调堵剂用于调堵作业，混合配液在地层中可以产生注入水增粘、原油降阻、油水混相
和高渗透层颗粒堵塞等综合作用，进而封堵高渗透层。例如，调剖作业利用调剖混合配液对
注水井内封堵高渗透层，从而调整注水层的吸水剖面，使注水剖面的渗透性趋于平衡；堵水
作业从油井进行的封堵高渗透层(高产水层)，减少油井的产水，避免油井过早水淹。可见，
混合配液的粘度是影响调堵作业效果的重要因素。
然而，在调堵作业现场，混合配液注入井内过程中粘度会降低，影响调堵作业的效
果。
发明内容
本发明提供了一种调堵作业地面模拟实验装置，以解决调堵作业现场中由于混合
配液注入井内过程中粘度降低而影响调堵作业的效果的问题。
本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置，包括：
搅拌罐，上述搅拌罐用于容置混合配液，上述搅拌罐内设置有搅拌叶，上述搅拌叶
与搅拌电机连接，上述搅拌电机用于为上述搅拌叶提供动力源，上述搅拌罐与高压泵通过
传输管连通，上述传输管的一端与上述搅拌罐的侧壁的下端的通孔连接，上述传输管的另
一端与高压泵入口连接，上述高压泵的出口通过耐压管线与填砂管的入口连接，上述填砂
管为弯曲折叠设置，上述填砂管的出口与输出管连接，上述输出管的出口悬设于收集池的
开口处；
上述传输管、上述耐压管线和/或上述填砂管设置有至少两个取样口，用于获取取
样口处混合配液的粘度。
可选的，上述耐压管线设置有液体流量计，用于测量混合配液在调堵作业地面模
拟实验装置内的流速，进一步地，可以测得混合配液在此处的剪切速率。
可选的，上述液体流量计与上述填砂管的入口之间设置有压力表，用于测量流入
填砂管的混合配液的压力。
可选的，上述传输管设置有搅拌罐出口阀，上述搅拌罐出口阀和上述高压泵之间
设置第一取样口，上述高压泵与上述液体流量计之间设置第二取样口，上述压力表和上述
填砂管入口之间设置有闸阀，上述压力表和上述闸阀之间设置第三取样口。其中，搅拌罐出
口阀用于控制流出搅拌罐的混合配液的流速，闸阀用于控制混合配液进入填砂管的注入速
度；第一取样口用于获取混合配液，以测量流出搅拌罐的混合配液的粘度，进一步地，用于
模拟调堵作业现场配液罐搅拌器混合配液对粘度的影响；第二取样口用于获取混合配液，
以测量高压泵后传输线内混合配液的粘度，进一步地，用于模拟调堵作业现场调驱泵对粘
度的影响；第三取样口用于获取混合配液，以测量流入填砂管的混合配液的粘度，进一步
地，用于模拟调堵作业现场调驱泵至井口地面流程管线对粘度的影响。
可选的，上述输出管设置有蝶阀，用于控制流出填砂管的混合配液的流速。
可选的，上述填砂管上设置有至少两个压力传感器，上述至少两个压力传感器与
压力采集系统连接。
可选的，上述至少两个压力传感器设置在上述填砂管的弯曲处，由于调堵作业地
面模拟实验装置填砂管13的弯曲处易于设置取样口，所以，上述至少两个压力传感器设置
在上述填砂管的弯曲处。
可选的，上述填砂管长度为10米至30米之间，填砂管用于模拟调堵作业现场中井
筒到近井地带、地层深部各点在地层的环境，根据调堵作业现场井筒的实际情况设置填砂
管的长度。
可选的，上述填砂管直径为25毫米至30毫米。
本发明提供了一种调堵作业地面模拟实验装置，包括：搅拌罐，上述搅拌罐用于容
置混合配液，上述搅拌罐内设置有搅拌叶，上述搅拌叶与搅拌电机连接，上述搅拌电机用于
为上述搅拌叶提供动力源，上述搅拌罐与高压泵通过传输管连通，上述传输管的一端与上
述搅拌罐的侧壁的下端的通孔连接，上述传输管的另一端与高压泵入口连接，上述高压泵
的出口通过耐压管线与填砂管的入口连接，上述填砂管为弯曲折叠设置，上述填砂管的出
口与输出管连接，上述输出管的出口悬设于收集池的开口处；上述传输管、上述耐压管线
和/或上述填砂管设置有至少两个取样口，用于获取取样口处混合配液的粘度。本发明提供
的调堵作业地面模拟实验装置，可以根据调堵作业现场实际情况的需要，多次模拟调堵作
业过程中混合配液沿程的粘度变化过程，分析调堵作业现场混合配液粘度下降的原因，进
而可以解决调堵作业现场中由于混合配液注入井内过程中粘度降低而影响调堵作业的效
果的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一调堵作业地面模拟实验装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一调堵作业地面模拟实验装置的使用方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三调堵作业地面模拟实验装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三调堵作业地面模拟实验装置的使用方法的流程示意图。
附图标记说明：
1：搅拌电机； 2：搅拌罐；
3：搅拌叶； 4：搅拌罐出口阀；
5：第一取样口； 6：高压泵；
7：第二取样口； 8：液体流量计；
9：压力表； 10：第三取样口；
11：闸阀； 12：恒温系统；
13：超长填砂管模型； 14：第一压力传感器；
15：压力采集系统； 16：蝶阀；
17：收集池； 18：第二压力传感器；
19：第三压力传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和/或
“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应
该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能
够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们
的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系
统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或
对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置，可以根据调堵作业现场实际情况的需
要，多次模拟调堵作业过程中混合配液沿程粘度变化过程，分析调堵作业现场混合配液粘
度下降的原因，进而可以解决调堵作业现场中由于混合配液注入井内过程中粘度降低而影
响调堵作业的效果的问题。
本发明提供的下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几
个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘
述。
实施例一
图1为本发明实施例一调堵作业地面模拟实验装置的结构示意图。调堵作业现场
将混合配液通过搅拌装置搅拌后，注入油井或者注水井以应用于封堵高渗透层等作业。本
发明提供的调堵作业地面模拟实验装置是用来在实验室内对现场的调堵作业进行模拟的
装置，主要用于模拟调堵作业现场混合配液沿程的粘度损失。通过本发明提供的调堵作业
地面模拟装置，可以模拟不同混合配液、不同温度以及不同剪切速率下的调堵作业。本发明
提供的调堵作业地面模拟实验装置，包括：
搅拌罐2，用于容置混合配液；
搅拌叶3，设置在搅拌罐2内，用于对搅拌罐2内的混合配液进行搅拌；
搅拌电机1，搅拌电机1与搅拌叶3连接，用于为搅拌叶3提供动力源；
高压泵6，用于为混合配液进入填砂管13提供动力；
传输管，用于连通搅拌罐2与高压泵6通过，传输管的一端与搅拌罐2的侧壁的下端
的通孔连接，传输管的另一端与高压泵6入口连接；
耐压管线，高压泵6的出口通过耐压管线与填砂管的入口连接；
填砂管13，弯曲折叠设置，用于模拟现场调堵作业的井下部分；
输出管，连接填砂管13的出口与收集池的开口，悬设于收集池17的开口处；
收集池17，用于收集由填砂管13流出的混合配液；
其中，传输管、耐压管线和/或填砂管13设置有至少两个取样口，用于获取取样口
处混合配液的粘度。
具体的，弯曲折叠设置的填砂管13内填充由砂，用于模拟调度作业现场井筒到近
井地带、地层深部各点在地层条件下的压力变化情况，填砂管13置于恒温系统12内。
可选的，耐压管线设置有液体流量计8，用于测量混合配液在调堵作业地面模拟实
验装置内的流速，进一步地，可以测得混合配液在此处的剪切速率。
可选的，液体流量计8与填砂管13的入口之间设置有压力表9，压力表9用于测量流
入填砂管13的混合配液的压力。
作为一种可实现的方式，传输管上设置有搅拌罐出口阀4，搅拌罐出口阀4和高压
泵6之间设置第一取样口5，高压泵6与液体流量计8之间设置第二取样口7，压力表9和填砂
管13入口之间设置有闸阀11，压力表9和闸阀11之间设置第三取样口10。其中，搅拌罐出口
阀4和闸阀11用于控制调堵作业地面模拟实验装置内的混合配液的流速；第一取样口5、第
二取样口7和第三取样口10用于获取取样口处混合配液的粘度。
具体的，搅拌罐出口阀4用于控制流出搅拌罐2的混合配液的流速，闸阀11用于控
制混合配液进入填砂管13的注入速度；第一取样口5用于获取混合配液，以测量流出搅拌罐
2的混合配液的粘度，进一步地，用于模拟调堵作业现场配液罐搅拌器混合配液对粘度的影
响；第二取样口7用于获取混合配液，以测量高压泵6后传输线内混合配液的粘度，进一步
地，用于模拟调堵作业现场调驱泵对粘度的影响；第三取样口10用于获取混合配液，以测量
流入填砂管13的混合配液的粘度，进一步地，用于模拟调堵作业现场调驱泵至井口地面流
程管线对粘度的影响。
具体的，填砂管13上设置有至少两个取样口，用于获取填砂管13上待检测处的混
合配液，以测量其粘度，用于模拟调堵作业现场中待检测处的地层多孔介质对粘度的影响。
可选的，输出管设置有蝶阀16，蝶阀16用于控制流出填砂管13的混合配液的流速。
可选的，填砂管13的长度为10米至30米之间，填砂管13用于模拟调堵作业现场中
井筒到近井地带、地层深部各点在地层的环境，根据调堵作业现场井筒的实际情况设置填
砂管13的长度。
可选的，填砂管13直径为25毫米至30毫米。
图2为本发明实施例一调堵作业地面模拟实验装置的使用方法的流程示意图，基
于本实施例中调堵作业地面模拟实验装置的结构，其使用方法如下：
步骤101：测量混合配液注入本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置之前的粘
度，将其作为初始粘度，记作η0。
步骤102：将混合配液注入调堵作业地面模拟实验装置的搅拌罐2。
步骤103：启动调堵作业地面模拟实验装置，其中，搅拌电机1和高压泵6处于启动
状态，搅拌罐出口阀4、闸阀11和蝶阀16打开至实验需要的状态，各个取样口处于关闭状态。
具体地，根据调堵作业现场的实际需要，分别将搅拌罐出口阀4、闸阀11和蝶阀16
打开至合适的位置，用于调节调堵作业地面模拟装置内壁混合配液的流速。
步骤104：在预设时间段内，每隔单位时间分别从各个取样口处获取混合配液。
具体地，经过搅拌的混合配液经过传输管进入高压泵6，由通过耐压管进入填砂管
13，混合配液经过填砂管13后进入收集池17；再此过程中，从传输管的第一取样口、耐压管
的第二取样口和第三取样口、填砂管13以及输出管的采样口处(本实施例中以在填砂管13
上设置两个取样口为例，并记作第四取样口和第五取样口；输出管出口处记作第六取样
口)，获取混合配液，并分别测量粘度，记作：η1、η2、η3、η4、η5和η6。
步骤105：分别测量从各个取样口处获得的混合配液的粘度，并通过分别计算各个
取样口处获得的混合配液的粘度损失。
具体地，根据公式：粘度损失率＝(η0-ηi)/η0*100％,i＝1、2、3、4、5、6，计算各个取
样口处的混合配液粘度与未放入本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置之前相对比的
粘度损失率。
本实施例提供的调堵作业地面模拟实验装置，根据不同取样口处的粘度损失率，
可获知调堵作业地面模拟实验装置中不同设备对混合配液的粘度影响和不同取样口处的
粘度损失值，进而模拟调堵作业现场混合配液沿程粘度变化过程，分析调堵作业现场混合
配液粘度值下降的原因，进而可以解决调堵作业现场中由于混合配液注入井内过程中粘度
降低而影响调堵作业的效果的问题。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上进行的。
本实施例中，作为一种可实现的方式，混合配液以弱凝胶调驱为例，其配方体系各
组分浓度固定为：部分水解聚丙烯酰胺质量浓度0.25％，甲醛质量浓度为0.3％，间苯二酚
质量浓度为0.02％。
利用Brookfield DV-Ⅲ粘度计，在温度为25℃、剪切速率为7.34s-1的情况下，以实
施例一中混合配液沿程中设置的取样口为例，依次测试第一取样口至第六取样口处弱凝胶
调驱配方体系的粘度，分别为：1276mPa.s，1125mPa.s，1072mPa.s，1012mPa.s，965mPa.s，
832mPa.s，789mPa.s；然后，利用公式粘度损失率＝(η0-ηi)/η0*100％,i＝1、2、3、4、5，6，计
算各个取样口处混合配液的粘度损失率,如表1。
表1弱凝胶调驱配方体系沿程粘度损失情况
η0
η1
η2
η3
η4
η5
η6
|
粘度Pa.s
1276
1125
1072
1012
965
832
789
粘度损失率，％
-
11.8
16.0
20.7
24.4
34.8
38.2
注：恒温系统温度为75℃,岩心水测渗透率154×10-3μm2,注入速度10ml/min。
本实施例中，作为另一种可实现的方式，混合配液以强凝胶调驱为例，其配方体系
各组分浓度固定为：部分水解聚丙烯酰胺质量浓度0.5％，甲醛质量浓度为0.4％，间苯二酚
质量浓度为0.03％。
利用Brookfield DV-Ⅲ粘度计，在温度为50℃、剪切速率为7.34s-1的情况下，以实
施例一中混合配液沿程中设置的取样口为例，依次测试第一取样口至第六取样口处弱凝胶
调驱配方体系的粘度，分别为：1676mPa.s，1595mPa.s，1515mPa.s，1472mPa.s，1356mPa.s，
1211mPa.s，1072mPa.s；然后，利用公式粘度损失率＝(η0-ηi)/η0*100％,i＝1、2、3、4、5、6，
计算各个取样口处混合配液的粘度损失率,如表2。
表2强凝胶调驱配方体系沿程粘度损失情况
η0
η1
η2
η3
η4
η5
η6
|
粘度，mPa.s
1685
1595
1515
1472
1356
1211
1072
粘度损失率，％
-
5.3
10.1
12.6
19.5
28.1
36.4
注：恒温系统温度为75℃,岩心水测渗透率82×10-3μm2,注入速度10ml/min。
本实施例中，作为再一种可实现的方式，混合配液以聚合物驱为例，其配方体系各
组分浓度固定为：部分水解聚丙烯酰胺质量浓度0.8％.
利用Brookfield DV-Ⅲ粘度计，在温度为40℃、剪切速率为7.34s-1的情况下，以实
施例一中混合配液沿程中设置的取样口为例，依次测试第一取样口至第六取样口处弱凝胶
调驱配方体系的粘度，分别为：786mPa.s，742mPa.s，685mPa.s，618mPa.s，574mPa.s，
550mPa.s，429mPa.s；然后，利用公式粘度损失率＝(η0-ηi)/η0*100％,i＝1、2、3、4、5、6，计
算各个取样口处混合配液的粘度损失率,如表3。
表3聚合物驱配方体系沿程粘度损失情况
η0
η1
η2
η3
η4
η5
η6
|
粘度，mPa.s
786
742
685
618
574
550
429
粘度损失率，％
-
5.6
12.8
21.4
27.0
30.0
45.4
注：恒温系统温度为70℃,岩心水测渗透率36×10-3μm2,注入速度10ml/min。
本实施例中，作为又一种可实现的方式，混合配液以体膨颗粒+聚合物凝胶调驱为
例，其配方体系各组分浓度固定为：体膨颗粒质量浓度为0.5％，部分水解聚丙烯酰胺质量
浓度0.3％,甲醛质量浓度为0.15％，间苯二酚质量浓度为0.01％。
利用Brookfield DV-Ⅲ粘度计，在温度为45℃、剪切速率为7.34s-1的情况下，以实
施例一中混合配液沿程中设置的取样口为例，依次测试第一取样口至第六取样口处弱凝胶
调驱配方体系的粘度，分别为：786mPa.s，742mPa.s，685mPa.s，618mPa.s，574mPa.s，
429mPa.s；然后，利用公式粘度损失率＝(η0-ηi)/η0*100％,i＝1、2、3、4、5，计算各个取样口
处混合配液的粘度损失率,如表4。
表4体膨颗粒配方体系沿程粘度损失情况
η0
η1
η2
η3
η4
η5
η6
|
粘度，mPa.s
975
924
872
795
710
628
550
粘度损失率，％
-
5.2
10.6
18.5
27.2
35.6
43.6
注：恒温系统温度为85℃,岩心水测渗透率345×10-3μm2,注入速度10ml/min。
当然，本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置的可实施方式不限于上述四种，
可以根据实际需要进行各种混合配液在不同的温度以及不同的剪切速率下进行模拟调堵
作业现场实验。
本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置，可以根据调堵作业现场的实际情况需
要，对不同类型的混合配液，在不同的温度以及不同的剪切速率下，多次模拟混合配液在调
堵作业的沿程中的粘度值的变化过程。根据本发明提供的调堵作业地面模拟实验装置的实
验结果，分析调堵作业现场影响混合配液粘度下降的原因，进而可以解决调堵作业现场中
由于混合配液注入井内过程中粘度降低而影响调堵作业的效果的问题。
实施例三
本实施例是在实施例一的基础上进行的。
图3为本发明实施例三调堵作业地面模拟实验装置的结构示意图。本实施例中，在
实施例一提供的调试作业地面模拟实验装置的基础上，填砂管13上设置有至少两个压力传
感器，并且压力传感器与压力采集系统15连接。
具体的，在本实施例中，填砂管13上设置有3个压力传感器：第一传感器14、第二传
感器18和第三传感器19。
填砂管13设置上述3个压力传感器处分别设置有取样口，用于测量混合配液沿程
中在此处的混合配液的粘度值。上述3个压力传感器用来测量取样口处混合配液的压力，进
而分析取样口处混合配液在不同的压力下，混合配液粘度值的变化规律。
可选的，由于填砂管13的弯曲处易于设置取样口，所以，压力传感器可设置在填砂
管13的弯曲处的取样口处。
图4为本发明实施例三调堵作业地面模拟实验装置的使用方法的流程示意图，基
于本实施例中调堵作业地面模拟实验装置的结构，其使用流程为：
步骤201：根据实际需要设置调堵作业地面模拟实验温度以及调堵作业地面模拟
实验装置中混合配液的剪切速率。
步骤202：将混合配液注入调堵作业地面模拟实验装置的搅拌罐2。
步骤203：启动调堵作业地面模拟实验装置，其中，搅拌电机1和高压泵6处于启动
状态，搅拌罐出口阀4、闸阀11和蝶阀16打开至实验需要的状态，各个取样口处于关闭状态。
具体地，同步骤103：根据调堵作业现场的实际需要，分别将搅拌罐出口阀4、闸阀
11和蝶阀16打开至合适的位置，用于调节调堵作业地面模拟装置内壁混合配液的流速。
步骤204：在预设时间段内，每间隔单位时间分别通过第一传感器14、第二传感器
18和第三传感器19检测填砂管13上对应的取样口处混合配液的压力，测得压力值分别传入
压力采集系统15。
步骤205：检测压力值的同时，在上述第一传感器14、第二传感器18和第三传感器
19检测填砂管13上对应的取样口处获取混合配液的粘度值。
在相同的预设时间段内，获得的同一取样口处(以第一传感器14处为例)的压力值
变化情况以及混合配液粘度值的变化情况，根据上述压力值变化情况以及混合配液粘度值
的变化情况，可以分析随着压力的变化，填砂管内混合配液粘度的变化规律。进一步地，根
据压力变化对混合配液的粘度的影响，可以通过调节压力的方式来避免混合配液粘度的下
降。
本实施例提供的调堵作业地面模拟实验装置，可以用于模拟调堵作业现场中，井
筒到近井地带、地层深部沿程中各个关键点处混合配液粘度受到此处压力的影响的变化规
律。可以根据模拟关键点处混合配液对压力变化的规律，调节井筒到近井地带、地层深部沿
程中各个关键点处的压力，有利于避免井筒到近井地带、地层深部沿程中各个关键点处混
合配液粘度的下降，进而有利于调堵作业效果的提高。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。