專利名稱：注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度的模擬裝置。
背景技術：
三維模擬試驗中通常將試驗模型置于高壓艙內，模型與高壓艙之間充滿圍壓介 質，溫度模擬即根據實驗需求來控制圍壓介質的溫度。國內的專利和文獻中所報道的試驗 裝置大部分采用液體(如水、導熱油)作為圍壓介質，地層溫度的模擬主要是通過加熱液體 圍壓介質來實現的，此溫度模擬方式存在如下不足a)液體的熱容大，需要較長的加熱時 間；b)沒有攪拌裝置，圍壓介質無法有效的流動，不能保證溫度場均勻。對國外的專利及文 獻調研顯示，國外早期的實驗裝置均采用液體圍壓方式，近年來發展到采用氣體作為圍壓 介質，但此圍壓方式下的溫度模擬方法文獻中少有報道。已公開的報道顯示其地層溫度模 擬方法是向高壓艙循環通入加熱的氣體，氣體加熱裝置置于高壓艙外部，此溫度模擬方式 存在如下不足a)加熱裝置置于高壓艙外部，增加了系統復雜程度；b)外部管路會帶來熱 損失，降低加熱效率；C)由于加熱管換熱面積限制，對大流量氣體的加熱效果較差。

實用新型內容本實用新型的目的是提出一種注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝 置。通過多點測溫，多區域控溫、強制對流換熱的方式，達到模擬均勻、穩定的地層溫度的 效果。本實用新型所述的注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置由高壓艙，模型本體，保溫涂層，熱電偶，磁力攪拌器，計算機，風道，電加熱盤管， 循環流體盤管，帶壓縮機的制冷裝置，密封件，溫度控制器一以及溫度控制器二組成。保溫涂層涂覆在高壓艙的內壁上，模型本體固定在高壓艙內，12根熱電偶分布在 高壓艙內壁、模型本體外壁和高壓艙內兩端斷面上，經密封件引出高壓艙與計算機相連接； 兩臺電加熱盤管分別位于高壓艙上下內壁面附近，固定在高壓艙上，由電源兩極穿過密封 件引出高壓艙，分別與位于高壓艙外上下兩臺溫度控制器一相連接，電加熱盤管上加裝有 翅片式散熱片，上下兩臺電加熱盤管的溫度由設置在上下的兩臺溫度控制器一單獨控制， 兩臺溫度控制器一的測溫熱電偶放置于電加熱盤管表面的附近區域但并不與加熱管表面 直接接觸，測溫熱電偶與計算機相連接。兩臺循環流體盤管分別位于高壓艙的上下內壁面附近，固定在高壓艙上；由管線 從高壓艙內引出，分別與位于高壓艙外上下兩臺帶壓縮機的制冷裝置、兩臺溫度控制器二 相連接，構成上下兩個閉合循環回路，兩臺溫度控制器二的測溫熱電偶放置于循環流體盤 管表面的附近區域但并不與循環流體盤管表面直接接觸，測溫熱電偶與計算機相連接；循 環流體盤管的外表面上裝有翅片式散熱片。風道安裝在高壓艙兩側端蓋內，風道與豎直方向成0-90 °夾角，兩側風道的方向 相同，兩臺磁力攪拌器分別位于高壓艙兩側的端蓋上，磁力攪拌器葉片安裝在高壓艙內風道中，磁力攪拌器葉片由電機軸穿過高壓艙端蓋與位于高壓艙外的電機連接。上下兩個帶壓縮機的制冷裝置由溫度控制器二單獨控制。本發明所述的注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬方法注多元熱流體采油高溫高壓三維模擬試驗過程中，飽和油、模型冷卻以及蒸汽驅 實驗等三步過程中高壓艙內溫度都需要進行調控，控制方法如圖3所示。在整個實驗過程 中，高壓艙兩端的磁力攪拌器都保持開啟狀態，確保高壓艙內溫度場的均勻。然后在不同的 實驗過程中，通過加熱/冷卻裝置的不同設置，來調控高壓艙內的溫度。飽和油過程1.開啟磁力攪拌器；2.開啟溫度控制器一并設定控制溫度，設置范圍0-100°C (—般為原油具有流動 性的溫度條件)；3.高壓艙內圍壓氣體在常壓下被電加熱盤管所加熱，直至設定溫度；4.開始常壓飽和油過程，此過程中溫度控制器一設置不變，電加熱盤管維持高壓 艙溫度為設定溫度；(稠油粘度較高，在較高溫度條件下才能具有一定的流動性)5.開始加壓飽和油過程，高壓艙內圍壓氣體不斷充入，電加熱盤管7保持加熱維 持高壓艙溫度為設定溫度，直至飽和油結束；6.關閉磁力攪拌器及溫度控制器一。模型冷卻過程1.開啟磁力攪拌器；2.開啟溫度控制器二并設定控制溫度，設置范圍0°C -室溫；3.高壓艙內溫度在循環流體盤管及與之相連的帶壓縮機的制冷裝置共同作用下 穩步下降，直至設定溫度；(磁力攪拌器強化低溫循環液體與高壓艙內部氣體之間的對流 換熱，快速的降低艙內氣體溫度)4.關閉磁力攪拌器及溫度控制器二。蒸汽驅實驗過程1.開啟磁力攪拌器；2.開啟溫度控制器一和溫度控制器二并設定控制溫度為原始地層溫度；3.在循環流體盤管(包括與之相連的帶壓縮機的制冷裝置)與電加熱盤管的共 同作用下，高壓艙溫度維持恒定直至實驗結束(實驗過程中模型與高壓艙間始終存在熱交 換，為維持高壓艙內氣體溫度恒定以模擬實際油藏中原始地層溫度，高壓艙內氣體需要不 斷與循環流體盤管以及電加熱盤管換熱)；4.關閉磁力攪拌器、溫度控制器一和溫度控制器二。發明效果1)系統結構緊湊，在有限的空間內實現了溫度模擬的功能；2)系統控制簡單，自動化程度高，僅通過設定溫度控制器的數值可實現溫度模擬 的功能；3)溫度場模擬效果好，高壓艙內部溫度場均勻、穩定；4)除加熱功能外，可有效實施冷卻，模擬的溫度范圍廣；5)以氣體作為圍壓介質的溫度模擬方法，升溫/降溫過程快，能耗低。


圖1注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置。圖2注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置對應熱電偶在高壓艙兩 側斷面上的位置示意圖。其中1、高壓艙 2、模型本體 3、保溫涂層 4、熱電偶 5、磁力攪拌器 6、計 算機7、風道8、電加熱盤管9、循環流體盤管10、帶壓縮機的制冷裝置11、密封件 12、溫度控制器一 13、溫度控制器二。1’至12，為熱電偶位置。圖3注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置控制流程圖。
具體實施方式
參見圖一，本發明所述的注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置由高壓艙1，模型本體2，保溫涂層3，熱電偶4，磁力攪拌器5，計算機6，風道7，電 加熱盤管8，循環流體盤管9，帶壓縮機的制冷裝置10，密封件11，溫度控制器一 12以及溫 度控制器二 13組成。保溫涂層3涂覆在高壓艙1的內壁上，模型本體2固定在高壓艙1內，12根熱電偶 4分布在高壓艙1內壁、模型本體2外壁和高壓艙內兩端斷面上，經密封件11引出高壓艙1 與計算機6相連接；兩臺電加熱盤管8分別位于高壓艙上下內壁面附近，固定在高壓艙上， 由電源兩極穿過密封件11引出高壓艙1，分別與位于高壓艙1外上下兩臺溫度控制器一 12 相連接；電加熱盤管8上加裝有翅片式散熱片；上下兩臺電加熱盤管8的溫度由設置在上 下的兩臺溫度控制器一 12單獨控制，兩臺溫度控制器一 12的測溫熱電偶4放置于電加熱 盤管8表面的附近區域但并不與加熱管表面直接接觸，測溫熱電偶與計算機6相連接。兩臺循環流體盤管9分別位于高壓艙的上下內壁面附近，固定在高壓艙上；由管 線從高壓艙1內引出，分別與位于高壓艙1外上下兩臺帶壓縮機的制冷裝置10、兩臺溫度控 制器二 13相連接，構成上下兩個閉合循環回路，兩臺溫度控制器二 13的測溫熱電偶放置于 循環流體盤管9表面的附近區域但并不與循環流體盤管表面直接接觸，測溫熱電偶與計算 機6相連接；循環流體盤管9的外表面上裝有翅片式散熱片。風道7安裝在高壓艙1兩側端蓋內，兩側風道7的方向相同，兩臺磁力攪拌器5分 別位于高壓艙兩側的端蓋上，磁力攪拌器葉片安裝在高壓艙內風道7中，磁力攪拌器葉片 由電機軸穿過高壓艙端蓋與位于高壓艙外的電機連接。
權利要求一種注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置，其特征在于由高壓艙，模型本體，保溫涂層，熱電偶，磁力攪拌器，計算機，風道，電加熱盤管，循環流體盤管，帶壓縮機的制冷裝置，密封件，溫度控制器一以及溫度控制器二組成；保溫涂層涂覆在高壓艙的內壁上，模型本體固定在高壓艙內，12根熱電偶分布在高壓艙內壁、模型本體外壁和高壓艙內兩端斷面上，經密封件引出高壓艙與計算機相連接，兩臺電加熱盤管分別位于高壓艙上下內壁面附近，固定在高壓艙上，由電源兩極穿過密封件引出高壓艙，分別與位于高壓艙外上下兩臺溫度控制器一相連接，電加熱盤管上加裝有翅片式散熱片，上下兩路電加熱盤管的溫度由設置在上下的兩臺溫度控制器一單獨控制，兩臺溫度控制器一的測溫熱電偶放置于電加熱盤管表面的附近區域但并不與加熱管表面直接接觸，測溫熱電偶與計算機相連接；兩臺循環流體盤管分別位于高壓艙的上下內壁面附近，固定在高壓艙上，由管線從高壓艙內引出，分別與位于高壓艙外上下兩臺帶壓縮機的制冷裝置、兩臺溫度控制器二相連接，構成上下兩個閉合循環回路，兩臺溫度控制器二的測溫熱電偶放置于循環流體盤管表面的附近區域但并不與循環流體盤管表面直接接觸，測溫熱電偶與計算機相連接，循環流體盤管的外表面上裝有翅片式散熱片；風道安裝在高壓艙兩側端蓋內，風道與豎直方向成0 90°夾角，兩側風道的方向相同，兩臺磁力攪拌器分別位于高壓艙兩側的端蓋上，磁力攪拌器葉片安裝在高壓艙內風道中，磁力攪拌器葉片由電機軸穿過高壓艙端蓋與位于高壓艙外的電機連接。
專利摘要本實用新型涉及一種注多元熱流體采油三維模擬試驗地層溫度模擬裝置；模型本體固定在高壓艙內，熱電偶分布在高壓艙內與計算機連接，兩臺電加熱盤管位于高壓艙上下內壁面，與位于高壓艙外上下兩臺溫度控制器一連接，兩臺循環流體盤管位于高壓艙的上下內壁面，分別與位于高壓艙外上下兩臺帶壓縮機的制冷裝置、兩臺溫度控制器二連接，構成上下兩個閉合循環回路，風道安裝在高壓艙兩側端蓋內，兩臺磁力攪拌器位于高壓艙兩側的端蓋上，磁力攪拌器葉片安裝在高壓艙內風道中，磁力攪拌器葉片由電機軸穿過高壓艙端蓋與高壓艙外的電機連接；系統結構緊湊，模擬溫度場均勻、穩定；模擬的溫度范圍廣；升溫/降溫過程快，能耗低。
文檔編號E21B49/00GK201671627SQ20102019383
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者關文龍, 昝成, 李秀巒, 江航, 沈德煌, 王紅莊, 羅健, 郭嘉, 馬德勝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司