[发明专利]地层温度及压力一维分布的物理模拟方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及地层环境模拟技术，是一种地层温度及压力一维分布的物理模拟方法以及专用的装置。

背景技术

地层环境模拟是描述分析地层特性的重要手段，比如，在石油领域，油藏环境模拟可为后续油藏开发提供指导性建议，有利于提高采收率，其中温度及压力的模拟是地层环境模拟中的重要方面，目前以数值模拟方法为主，物理模拟方法虽有，但目前的方法技术及相关设备都存在一定的不足，只能模拟某一深度，确切的说是某一点的温度及压力，无法做到同时模拟不同位置处的温度及压力，这样所模拟出的地层环境与实际地层环境相差甚大，通过这样的模拟而描述出的地层也就不精确，所得到的指导性建议难免有偏差，对地层开发利用的指导作用有限。

目前，石油行业所用可模拟地层温度及压力的岩心夹持器，以TY系列岩心夹持器为代表，它主要有套筒、胶套、上堵头、下堵头及支架组成。其中套筒中间有一空腔，所述空腔被一胶套分隔成内腔以及一围腔，内腔内放置待测岩心，通过往围腔内打入不同压力的流体对岩心施加不同的环压，从而模拟不同的地层压力。加温装置一般为恒温箱，岩心夹持器位于恒温箱内，通过调节恒温箱的温度来模拟地层温度。该系列岩心夹持器虽能模拟地层温度及压力，但任一时刻，整个岩心所模拟的环压及温度是处处相同的，实际地层中不同位置处的压力和温度是不同的，因此该系列岩心夹持器不能很好的模拟真实地层环境情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可模拟地层温度及压力一维分布的物理模拟方法，以及能使用该方法开展物理模拟实验所需的装置，并且装置结构的设计使得装卸岩心非常方便。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种地层温度及压力一维分布的物理模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定地层温度及压力沿某一方向变化的曲线，该曲线一般为平滑连续曲线，根据模拟精度要求，将地层细分为多个子层，各子层相互平行，每一子层的温度和压力都赋一定值，从而将温度及压力沿某一方向连续变化的平滑曲线转变为随层数而不连续变化的分段直线；

各子层赋予的温度值和压力值分别通过各子层对应的温度和压力的变化曲线求得。

2)根据步骤1中地层细分的层数设计一中空夹持装置，装置的围腔分层，围腔的层数与步骤1中细分后的地层层数相等，各子围腔厚度比与步骤1中各子层厚度比相同；

3)将从所模拟地层取得的岩心包于一保护套内，然后将其放置于步骤2中所设计装置的中空室内，并通过关闭上下堵头来密封装置，所取岩心的形状与中空室形状相同，几何尺寸比中空室尺寸稍小；

4)往步骤2中所设计装置的各子围腔内注入流体，各子围腔内流体的温度及压力与步骤1中各子层的温度及压力相同，在流体压力作用下，各子围腔膨胀促使各子围腔内壁与保护套，保护套与岩心两两贴合，这样液体的压力经过各子围腔内壁和保护套作用到岩心上，在热传递作用下，经过一定时间后，岩心各层的温度与各子围腔内流体的温度相等，从而实现在岩心中模拟地层温度及压力的一维分布。

往各子围腔内注入的流体可以是同一种流体，或多种流体；流体是气体，或液体，以比热容大的液体最佳。

往各子围腔内注入的流体的压力通过调节注入量的大小实现与地层压力相等；

一种地层温度及压力一维分布的物理模拟装置，装置为中空夹持装置，装置的围腔分层，围腔的层数与地层层数相等，各子围腔厚度比与各子层厚度比相同，其中套筒分为外套筒和内套筒，胶套分为外胶套和内胶套，并且外套筒的内测、内套筒的外侧、外胶套的内测及内胶套的内外两侧均为平滑面。

装置包括套筒、胶套、上堵头1和下堵头15，胶套置于套筒的内腔内，套筒分为外套筒2和内套筒19，外套筒内侧和内套筒外侧均为平滑面，外套筒和内套筒上有同数量且多于一个的进液孔5、8、11、14和24、25、26、27，外套筒和内套筒组装后，两两相应进液孔彼此连通，内套筒内侧有彼此相隔一定距离的一组突起28、29、30；胶套分为外胶套16和内胶套17，外胶套内侧和内胶套内外两侧均为平滑面，外胶套外侧有彼此相隔一定距离的一组突起31、32、33，内套筒和外胶套组装后，内套筒上的突起28、29、30分别和外胶套上的突起31、32、33两两耦合，从而把围腔分割成多个子围腔20、21、22、23；内胶套内腔即为包装岩心的中空室18。

所述各子围腔20、21、22、23内可置入加热棒3、6、9、12，加热棒上带有连接电源的导线4、7、10、13。

所述进液孔（5、8、11、14内侧壁车有螺纹。