(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111553017.6 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 常州大学 地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖中 路21号 (72)发明人 朱庆杰　罗文超　陶磊　白佳佳　 史文洋　丁昱翔　王春浩　司双虎　 许礼龙　 (74)专利代理 机构 常州市英 诺创信专利代理事 务所(普通 合伙) 32258 代理人 杨闯 (51)Int.Cl. E21B 43/24(2006.01) E21B 47/00(2012.01) E21B 47/07(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种稠油热采二维物理模拟实验装置及其 使用方法 (57)摘要 本发明提供了一种稠油热采二维物理模拟 实验装置及其使用方法， 实验装置包括前板、 模 拟腔体、 压实盖板和背板， 油砂层的压实通过压 实盖板结合液压系统实现， 背板上对应开设有通 孔， 通孔内设计套管， 套管可用作传感器的固定 外套， 也可作为注采井模拟实验。 本发明可按需 设置不同的传感器或者设置注采井管道， 且传感 器插入深 浅可控， 便于针对不同厚度油藏进行实 验模拟， 且 该实验装置可满足不同开发位置和开 发方式的模拟， 便于找到最优开发间距， 对于了 解蒸汽辅助重力泄油机理提供帮助， 并且对于实 际油田的开发更 具指导意义。 权利要求书2页 说明书6页 附图8页 CN 114352248 A 2022.04.15 CN 114352248 A 1.一种稠油热采二维物理模拟实验装置， 其特征在于： 包括前板(9)、 模拟腔体(7)、 压 实盖板(4)和背板(3)， 所述的前板(9)外罩在模拟腔体(7)前侧端面外， 且 前板(9)与模拟腔 体(7)之间夹设有透明面板(8)， 所述的背板(3)设置在模拟腔体(7)后侧端面外， 所述的模 拟腔体(7)内对应透明板面后端面设有油砂填充层， 所述的压实盖板(4)则压接在油砂填充 层后端面上， 所述压实盖板(4)后端面与背板(3)前端面之间形成液压腔室， 所述的背板(3) 上则具有液压腔室连通的液压注入口(1 1)； 所述的背板(3)上开有若干通孔， 所述的压实盖板(4)上对应背板(3)也开有若干通孔， 每个对应背板(3)通孔与压实盖板(4)通孔之间则连接并活动内套有套管(2)， 所述的套管 (2)两端内部贯 通、 套管(2)一端与外 部连通、 另一端则固定 于压实盖板(4)上； 所述的模拟 腔体(7)周向端面上则开有 若干直井 井位(6)。 2.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的套管 与背板(3)之间为活动连接， 所述的套管(2)与传感器周向之间通过压环压帽密封， 所述的 传感器与套管(2)轴向之间通过固定螺帽固定密封， 所述的套管(2)与背板(3)的通孔之间 通过密封胶圈密封 。 3.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的前板 (9)前端面周向、 模拟腔体(7)前端面周向和背板(3)周向均对应开有安装螺孔(10)， 所述安 装螺孔(10)内配合设有将前板(9)、 模拟 腔体(7)和背板(3)固定的安装螺钉。 4.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的透明 面板(8)为有机玻璃， 有机玻璃与前板(9)前端面接触位置 垫有石棉垫(12)。 5.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的油砂 填充层与压实盖 板(4)之间具有保温密封层(5)。 6.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的背板 (3)上的通孔呈等间距矩阵型阵列分布， 所述的压实盖板(4)上的通孔也对应呈等间距矩阵 型阵列分布。 7.如权利要求1所述的一种稠油热采二维物 理模拟实验装置， 其特征在于： 所述的套管 (2)内配合设有传感器或设置为注采井通道。 8.一种稠油 热采二维物理模拟实验的实验方法， 其特征在于： 采用 如权利要求1至6中 任意项所述的一种稠油热采二维物理模拟实验 装置， 具有如下实验步骤： 步骤1： 根据实际油藏， 结合实验装置尺寸， 通过相似准则计算出所需实验模型的尺寸、 物性参数； 步骤2： 将前板(9)、 透明面板(8)及模拟腔体(7)通过安装螺钉连接， 形成下底密闭的腔 体， 根据计算后的实验模 型尺寸， 填入60～8 0目的石英砂至该腔 体内； 若计算后的实验模 型 尺寸小于该腔体尺寸， 则用耐高温的硅胶条粘合进行区域划分， 形成实验模型区域和多余 的空腔， 石英砂填入实验 模型区域， 多余的空腔则填入高岭石土； 步骤3： 夯实充填好的石英砂或石英砂与高岭石土， 并将压实盖板(4)嵌入腔体， 在模拟 腔体(7)后端面盖上背板(3)， 并利用安装螺钉将背板(3)与模拟腔体(7)紧固， 套管(2)与背 板(3)的通孔连接处用密封胶圈密封， 然后利用液压装置按照1MPa的压力通过液压注入口 (11)加压以推动压实盖 板(4)对油砂填充层进行压实操作； 步骤4： 将压实好的油砂层进行加压， 测试其防漏性能， 然后抽真空6h， 6h后用蒸馏水对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114352248 A 2模型内部进行饱和， 根据蒸馏水的注入量与流出量通过达西公式 计算其渗透率， 式中： Q——单位时间内流体通过岩石的流量， cm3/s； A——液体通过岩石的截面积， cm2； μ——液体粘度， 10Pa ·s； L——岩石的长度， cm； ΔP— —液体通过岩石前后的压 差， MPa； 步骤5： 对比步骤1相似准则计算的渗透率与步骤4计算的渗透率， 不断重复步骤3的压 实操作和步骤4， 直至油砂填充层满足 实验模型的渗透率； 步骤6： 渗透率满足条件后， 再进行饱和原油， 记录注入原油的总体积， 计算孔隙度和含 油饱和度等物性 参数； 步骤7： 饱和原油完成后， 选取注入井和采出井， 进行SAGD模拟开采； 步骤8： 开发过程中通过前板(9)设置透明面板(8)直观的看到蒸汽辅助重力泄油效果， 根据温度传感器实时监测的温度信号， 经采集系统连接至电脑实时温度场， 可以直观地展 现蒸汽腔发育情况、 蒸汽腔扩展情况； 步骤9： 记录、 整理、 分析 数据， 评价 开发效果， 对实际油藏的开发做出指导。 9.如权利要求8提供的一种稠油热采二维物 理模拟实验的实验方法， 其特征在于： 所述 的步骤7中， 当需要实现正对井、 错位井开发时， 在 背板(2)的若干套管(2)中选取套 管(2)作 为注入井和采出井； 所述的步骤7中， 需要实现直井 ‑水平井开发时， 在背板(2)的若干套管 (2)中选取套 管(2)作为注入井， 在模拟腔 体(7)周向端面的若干直井井位(6)中选取直井井 位(6)作为采出井。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114352248 A 3