本發(fā)明涉及石油工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型。

背景技術(shù)：

實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)巖心模型是針對(duì)短巖心驅(qū)替對(duì)比效果不明顯而設(shè)計(jì)的一種長(zhǎng)模型。通過長(zhǎng)巖心模型開展的各類驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，有利于現(xiàn)象、規(guī)律的探索，但是對(duì)于長(zhǎng)巖心制作而言，卻存在一定的困難。

目前實(shí)驗(yàn)室最常用的長(zhǎng)巖心分為兩種，脫模短巖心連接而成和填砂管填砂而成。其中，短巖心連接而成的長(zhǎng)巖心由于脫模巖心自身之間是單獨(dú)的個(gè)體，強(qiáng)行連接，存在毛細(xì)管不連續(xù)，連接處存在大孔隙等問題。

此類型巖心的使用率越來越少，而填砂管卻不會(huì)存在類似問題，但是在填砂管模型的制作過程中，依然存在不少問題：①填砂管管身一般是由三部分構(gòu)成，連接螺紋和兩節(jié)等長(zhǎng)的管身，填砂過程中，為使砂粒更加壓實(shí)，會(huì)采用敲擊管壁的方式，這樣對(duì)管壁傷害較為嚴(yán)重，甚至扭曲，另外，填壓石英砂的管柱為整體一個(gè)長(zhǎng)柱狀結(jié)構(gòu)，在填壓的過程中也容易發(fā)生扭曲；②砂管末端填砂時(shí)，由于石英砂填滿了整個(gè)管身，壓管在壓制石英砂時(shí)會(huì)露出端面，最后壓制過程中，施力不會(huì)太穩(wěn)，一般情況下會(huì)減小施力保證制作安全，這也就導(dǎo)致了末端部分巖心較為疏松；③為了測(cè)定中間壓力，在管身1/2處焊接了測(cè)壓點(diǎn)，該過程會(huì)導(dǎo)致管壁輕微變形；④普通填砂管的端頭導(dǎo)流槽與石英砂緊貼。之間僅隔一層120目的濾網(wǎng)，不利于導(dǎo)流。

上述問題會(huì)對(duì)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的開展產(chǎn)生一定的影響，不利于實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種既不傷害填砂管管身、又具有良好導(dǎo)流的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型。

一種點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，包括填砂管管身、上端頭、下端頭、壓柱；所述上端頭、下端頭用于分別封閉填砂管管身的上端和下端；所述壓柱用于填壓填砂管管身內(nèi)的石英砂；

所述上端頭包括外蓋及設(shè)置在外蓋中心的填塞，外蓋與填塞之間的間隙為填砂管管身的管壁端部所在位置，外蓋與所述砂管管身的上端的外管壁固定連接；所述填塞插入在填砂管管身內(nèi)部，且在填塞上設(shè)置有橡膠圈；填塞為具有中空結(jié)構(gòu)的管流通道，在該管流通道的端部堵封有過濾網(wǎng)餅；

所述下端頭與上端頭結(jié)構(gòu)相同；

所述填砂管管身為一體結(jié)構(gòu)，填砂管管身的長(zhǎng)度大于需要制備的巖心長(zhǎng)度，填砂管管身長(zhǎng)度與所述巖心長(zhǎng)度之差為下端頭的填塞長(zhǎng)度與下端頭填塞長(zhǎng)度之和；在填砂管管身的管壁上設(shè)置有測(cè)壓點(diǎn)，所述測(cè)壓點(diǎn)通過螺紋攻絲的方式固定在管身上；

所述壓柱由底部壓塊和若干段上壓塊可拆卸固定連接構(gòu)成；所述底部壓塊的橫截面積大于上壓塊的橫截面積，且在底部壓塊的外徑與所述填砂管管身的內(nèi)徑相適應(yīng)；在所述底部壓塊上設(shè)置有導(dǎo)氣通道，該導(dǎo)氣通道的一個(gè)端口設(shè)置在底部壓塊的底面，另一個(gè)端口設(shè)置在底部壓塊的側(cè)面。

進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，在底部壓塊和上壓塊上面的中心設(shè)置有帶有外螺紋的連接柱，在底部壓塊和上壓塊的中心設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的凹槽，所述在底部壓塊和上壓塊之間以及上壓塊與上壓塊之間通過所述連接柱與凹槽螺紋連接。

進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，所述導(dǎo)氣通道采用45°傾角。

進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，所述測(cè)壓點(diǎn)包括通過螺紋攻絲方式固定在填砂管管身上的螺絲孔以及與所述螺絲孔螺紋連接的螺紋帽，所述螺絲孔與填砂管管身內(nèi)部連通，所述螺紋帽為中空結(jié)構(gòu)，在該螺紋帽上堵封有過濾網(wǎng)。

進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，在外蓋的頂部設(shè)置有把手，該把手上設(shè)置有通孔，該通孔與所述填塞內(nèi)部的管流通道連通。

進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，所述填砂管管身整內(nèi)壁為打磨面。

有益效果：

本申請(qǐng)?zhí)峁┑狞c(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承壓范圍大；施壓全過程，均勻施力；測(cè)壓點(diǎn)的設(shè)計(jì)對(duì)管壁無傷害，拆卸簡(jiǎn)易，操作方便；進(jìn)出口導(dǎo)流能力較強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本申請(qǐng)?zhí)钌肮芄苌砼c上、下端頭組合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)上端頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本申請(qǐng)壓柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為水測(cè)滲透率曲線圖；

圖5為水驅(qū)油效果圖；

圖6為測(cè)壓點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1-圖3所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┑狞c(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型，包括填砂管管身2、上端頭1、下端頭4、壓柱；所述上端頭1、下端頭4用于分別封閉填砂管管身2的上端和下端；所述壓柱3用于填壓填砂管管身2內(nèi)的石英砂；

所述上端頭1包括外蓋11及設(shè)置在外蓋中心的填塞12，外蓋11與填塞12之間的間隙為填砂管管身2的管壁端部所在位置，外蓋11與所述砂管管身2的上端的外管壁固定連接；所述填塞12插入在填砂管管身內(nèi)部，且在填塞12上設(shè)置有橡膠圈14；填塞12為具有中空結(jié)構(gòu)的管流通道，在該管流通道的端部堵封有過濾網(wǎng)餅15；

具體地，所述填塞12內(nèi)部是φ3的管流通道，該管流通道的端面與巖心接觸，為防止砂體進(jìn)入管流通道，在管流通道的端面上堵封有過濾網(wǎng)餅15。由于上端頭1與下端頭4均具有管流通道，因此，不但利于填砂管身內(nèi)部砂粒間氣體的排出，而且，在長(zhǎng)條形巖心制備好后，通過該管流通道一端進(jìn)水一端出水來測(cè)定巖心的滲透率。

所述過濾網(wǎng)餅的目數(shù)為120目，過濾網(wǎng)餅的使用避免了巖心砂粒與管流通道的直接接觸，導(dǎo)流能力較好。

所述下端頭4與上端頭1結(jié)構(gòu)相同，只是兩者的填塞長(zhǎng)度不同而已；

所述填砂管管身2為一體結(jié)構(gòu)，填砂管管身2的長(zhǎng)度大于需要制備的巖心長(zhǎng)度，填砂管管身2長(zhǎng)度與所述巖心長(zhǎng)度之差為下端頭4的填塞12長(zhǎng)度與下端頭填塞長(zhǎng)度之和；

在填砂管管身2的管壁上設(shè)置有測(cè)壓點(diǎn)21，所述測(cè)壓點(diǎn)21通過螺紋攻絲的方式固定在管身上；

所述填砂管管身2為一體結(jié)構(gòu)；所述壓柱3由底部壓塊32和若干段上壓塊31可拆卸固定連接構(gòu)成；所述底部壓塊32的橫截面積大于上壓塊31的橫截面積，且在底部壓塊32的外徑與所述填砂管管身2的內(nèi)徑相適應(yīng)；在所述底部壓塊32上設(shè)置有導(dǎo)氣通道321，該導(dǎo)氣通道321的一個(gè)端口設(shè)置在底部壓塊32的底面，另一個(gè)端口設(shè)置在底部壓塊32的側(cè)面。

具體地，在使用時(shí)，首先將下端頭4固定在填砂管管身2的下端，然后進(jìn)行填裝石英砂，每裝入一定質(zhì)量的石英砂后，利用壓柱3進(jìn)行填壓，由于壓柱3是由底部壓塊32和若干段上壓塊31固定連接構(gòu)成的，在初始填裝石英砂進(jìn)行填壓時(shí)，上壓塊31連接的個(gè)數(shù)多，在隨著填砂管管身2內(nèi)石英砂不斷的上升過程中，壓柱3上的上壓塊31也隨之不斷拆卸，當(dāng)填壓完畢后，利用上端頭1將填砂管管身2的上端固定堵封。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于巖心的長(zhǎng)度是固定的50cm，而現(xiàn)有技術(shù)中的填砂管管身長(zhǎng)度為50cm,如此，壓柱在壓制石英砂時(shí)會(huì)露出填砂管管身的端面，最后壓制過程中，壓柱施力不會(huì)太穩(wěn)，一般情況下會(huì)減小施力保證制作安全，這也就導(dǎo)致了末端部分巖心較為疏松，而本申請(qǐng)?zhí)钌肮芄苌?的總長(zhǎng)為60cm，比巖心的長(zhǎng)度長(zhǎng)了10cm(這10cm中在管身上端的7cm空腔與上端的填塞吻合，管身下端的3cm空腔與下端的填塞吻合)，如此，在壓制巖心的時(shí)候，就可以通過壓柱給巖心的端面也有一個(gè)垂直穩(wěn)定的壓力，也就是說方便壓制巖心的過程中使力，從而使得制備的巖心即使其端面也是壓力密度與巖心的中間部分大致相同的，從而就避免了壓柱施力不穩(wěn)，導(dǎo)致巖心端面疏散的問題，使得末端部分巖心壓制較為緊密。

另外，由于填塞12是與填砂管身的管內(nèi)壁接觸的，而橡膠圈14設(shè)置在填塞12的外圍上，而不是像常規(guī)技術(shù)一樣是在上蓋的內(nèi)蓋底上設(shè)置橡膠圈，從而使得上、下端頭密封填砂管身內(nèi)的石英砂效果更好，充分發(fā)揮可O型圈密封功能。

此外，由于現(xiàn)有技術(shù)中壓柱是一個(gè)整體的長(zhǎng)柱狀結(jié)構(gòu)，而填砂管管身的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在使用壓柱填壓的過程中，會(huì)使壓柱產(chǎn)生彎曲變形，而本申請(qǐng)的壓柱是由底部壓塊32和若干段上壓塊31固定連接構(gòu)成的，因此，在填壓的過程中不易變形，而且填砂管管身2本身也是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，在填砂過程中采用敲擊管壁的方式也不會(huì)對(duì)管壁造成傷害。

另外，由于在壓柱上設(shè)置有所述導(dǎo)氣通道321，在填壓石英砂的過程中，就可以將砂粒間氣體通過導(dǎo)氣通道321排出，而壓柱的所有上壓塊31其橫截面積小于填砂管管身2的橫截面積，因此，上壓塊31的外壁與填砂管管身2的內(nèi)壁之間就構(gòu)成了一定的間隙，而該間隙與所述導(dǎo)氣通道321的出口連通，如此，就更加有利于砂粒間氣體有效排出。

進(jìn)一步地，在如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N底部壓塊32和上壓塊31的連接方式，即螺紋連接，具體為：在底部壓塊32和上壓塊31上面的中心設(shè)置有帶有外螺紋的連接柱311，在底部壓塊32和上壓塊31的中心設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的凹槽，所述在底部壓塊32和上壓塊31之間以及上壓塊31與上壓塊31之間通過所述連接柱311與凹槽螺紋連接。

具體地，本申請(qǐng)壓柱通過是10cm長(zhǎng)度的帶有螺紋接頭的小圓塊一個(gè)接一個(gè)，可以拆卸，避免了購(gòu)置多根不同長(zhǎng)度的壓桿進(jìn)行施壓，節(jié)省材料。

進(jìn)一步地，在如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型的基礎(chǔ)上，所述導(dǎo)氣通道321采用45°傾角。

具體地，本申請(qǐng)氣通道321采用45°傾角，不但可以有效的排出砂粒間氣體，而且還可以避免粉砂飛竄。

進(jìn)一步地，在如上所述的點(diǎn)接觸疏松砂巖巖心模型的基礎(chǔ)上，為了方便拆卸和拿取，在外蓋11的頂部設(shè)置有把手13，該把手13上設(shè)置有通孔，該通孔與所述填塞12內(nèi)部的導(dǎo)流槽連通。

進(jìn)一步地，如圖6所示，所述測(cè)壓點(diǎn)21包括通過螺紋攻絲方式固定在填砂管管身2上的螺絲孔211以及與所述螺絲孔211螺紋連接的螺紋帽212，所述螺絲孔211與填砂管管身2內(nèi)部連通，所述螺紋帽212為中空結(jié)構(gòu)，在該螺紋帽212上堵封有過濾網(wǎng)。，且填砂管身上均勻布置有三個(gè)所述測(cè)壓點(diǎn)。

所述螺紋帽212上可以安裝傳感器來測(cè)量填砂管身的各種參數(shù)，譬如測(cè)量填砂管內(nèi)部的壓力；當(dāng)需要測(cè)量巖心的滲透率時(shí)，給填砂管身的一端通入水，水經(jīng)過巖心后從底部和該所述幾個(gè)測(cè)壓點(diǎn)21分別流出；當(dāng)不需要測(cè)量壓力的時(shí)候，將螺紋帽212端部堵死，避免與外界相通。

具體地，所述測(cè)壓點(diǎn)21實(shí)際是一個(gè)可以放置傳感器的空間，現(xiàn)有技術(shù)是通過在填砂管管身上鉆取一個(gè)通孔，然后通過焊接地方式在該通孔上固定一個(gè)放置傳感器的空間容器，而在焊接的過程中，容易使填砂管管身發(fā)生變形，從而導(dǎo)致制備的巖心發(fā)生變形，進(jìn)而影響試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的精確性；而本申請(qǐng)是通過攻絲的方式在填砂管管身上鉆取通孔，然后通過螺紋連接的方式固定連接一個(gè)放置傳感器的空間容器，如此，就避免了填砂管管身發(fā)生變形，從而也就相對(duì)提高了試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的精確性。

所述的測(cè)壓點(diǎn)是采用螺紋攻絲的方式固定在管身上，內(nèi)徑2mm，便于拆卸、更換，采用“O”型圈密封效果較好。在填砂管身的1/4，1/2，3/4處分別安置了測(cè)壓點(diǎn)。

本申請(qǐng)的填砂管管身整個(gè)內(nèi)部打磨，從而可以促進(jìn)管壁與石英砂顆粒的接觸，上端預(yù)留了70mm與長(zhǎng)端頭搭配，未安裝端頭時(shí)，多出部分可以使巖心填壓的壓桿在巖心末端保持垂直，下端預(yù)留了30mm。

下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明：

實(shí)施例：

(1)進(jìn)行該模型的組裝：

①套上O型圈，涂抹潤(rùn)滑油，安裝濾網(wǎng)膜及圓環(huán)小孔片，將下端頭安裝到管身，旋緊螺紋固定下端頭；

②采用絲堵封堵測(cè)壓點(diǎn)；

(2)進(jìn)行填砂操作。一般分五次填砂，每次分別填入80g不同目數(shù)的石英砂，使用振動(dòng)器振動(dòng)20s，用壓柱恒壓5分鐘后，再一次填砂、振動(dòng)、壓制，最后一次高出巖心面2cm即可施加鍛壓操作(多次試驗(yàn)結(jié)果表明多出2cm砂體填壓的，剛好使巖心長(zhǎng)度為50cm)，采用相應(yīng)壓制模具25MPa恒壓5分鐘，最后放入長(zhǎng)端頭恒壓5MPa后，進(jìn)行模具組合成型，命名為A管。

(3)兩端填加水平閥門，快速接頭，尾管等，測(cè)定巖心整體干重M1。

(4)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究：開展水測(cè)滲透率實(shí)驗(yàn)，連接實(shí)驗(yàn)流程，測(cè)定水測(cè)滲透率K，見圖4所示。

(5)飽和原油，采用變流速度的方式飽和原油70mPa·s，流速0.1mL/min，0.2mL/min，0.5mL/min，1mL/min分別飽和12h，4h，4h，1h。計(jì)算原油飽和度，并老化2d。

(6)進(jìn)行水驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，采用流速1mL/min驅(qū)替原油，觀察驅(qū)替動(dòng)態(tài)，見圖5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)巖心模型密封性良好，能夠較好的模擬驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，模擬效果不錯(cuò)，能夠達(dá)到室內(nèi)實(shí)驗(yàn)要求。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。