CN118601527A - 一种模拟火烧油层的三维实验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟火烧油层的三维实验设备，涉及驱油工程技术领域。其包括三维火驱箱主体，三维火驱箱主体的一侧面设置有多个液压伸缩杆，多个液压伸缩杆的一端与三维火驱箱主体一侧面铰接，另一端均与旋转轴铰接，用于控制三维火驱箱主体在0~360°转动；三维火驱箱主体的上端面固定连接有顶盖；三维火驱箱主体的内壁和顶盖的底端均安装有隔温层。本发明通过液压伸缩杆和旋转轴可实现设备达到0~360°内任意角度倾斜，增加了实验倾角变量的宽度；同时设备主体采用三维立体的设计，能够更好地采集火驱过程中设备内各点的温度和压力变化，准确模拟真实地层火烧油层情况，对实际地层采用火烧油层开采有着较好的参考价值。

Description

一种模拟火烧油层的三维实验设备

技术领域

本发明涉及驱油工程技术领域，特别涉及一种模拟火烧油层的三维实验设备。

背景技术

火烧油层是一种驱油技术，最早于1942年美国的伯特勒斯维尔油田进行。它是针对高粘度稠油或沥青所采取的一种措施，主要通过提高温度，降低原油粘度的，从而增加原油流动性的原理进行驱油。

火烧油层又称为火驱或者层内燃烧，主要有湿式燃烧、向前燃烧和反向燃烧三种基本方式。其具有改善剩余油组分性质，减少水资源的消耗，防止可燃气体的爆炸等优点，但也存在以下缺点：（1）实施的工艺难度较大，不易控制地下燃烧；（2）注入空气成本较大；（3）生产井乳状液的形成，降低油井产能和高温所导致生产管柱的破坏等。由于其高驱油效率，火烧油层仍然是国内外驱油技术研究的重点课题。

目前，现有的火烧油层模拟实验设备大多不能实现自由倾斜以模拟地层倾角，导致模拟实验与真实的地层火烧油层开采存在较大差异。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种模拟火烧油层的三维实验设备。

本说明书采用下述技术方案：

本说明书提供了一种模拟火烧油层的三维实验设备，包括：

三维火驱箱主体，为立方体结构；

所述三维火驱箱主体的一侧面设置有多个液压伸缩杆，多个所述液压伸缩杆的一端与所述三维火驱箱主体一侧面铰接，另一端均与旋转轴铰接，用于控制三维火驱箱主体在 0~360°转动；

所述三维火驱箱主体的上端面固定连接有顶盖；所述三维火驱箱主体的内壁和所述顶盖的底端均安装有隔温层。

优选地，所述三维火驱箱主体的每个侧面底端都安装有出油口。

优选地，所述三维火驱箱主体上设置有连接装置，所述连接装置的一端连接有温度压力传感器，所述温度压力传感器位于所述三维火驱箱主体的内部，用于监测所述三维火驱箱主体内的温度和压力。

优选地，所述三维火驱箱主体的一侧面中间位置安装有点火装置2号，以及位于所述点火装置2号旁边的氧气注入通道2号。

优选地，所述顶盖的中间位置安装有点火装置1号，以及位于点火装置1号旁边的氧气注入通道1号。

优选地，所述出油口连接储油装置。

优选地，所述连接装置的长度可调，用于带动所述温度压力传感器在所述三维火驱箱主体的内部移动。

优选地，所述点火装置2号外壁均包裹有隔温管。

优选地，所述隔温层采用抗800℃温度的耐火陶瓷材质。

优选地，所述氧气注入通道1号外部连接氧气罐。

本发明实施例提供一种模拟火烧油层的三维实验设备，与现有技术相比，其有益效果如下：

本发明提供的模拟火烧油层的三维实验设备，通过外力带动旋转轴运动，旋转轴同步带动液压伸缩杆运动，此时，就可以通过液压伸缩杆带动三维火驱箱主体在0~360°之间倾斜，增加了实验倾角变量的宽度；同时设备主体采用三维立体的设计，能够更好地采集火驱过程中设备内各点的温度和压力变化，准确模拟真实地层火烧油层情况，对实际地层采用火烧油层开采有着较好的参考价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1本发明提供的一种模拟火烧油层的三维实验设备整体结构示意图；

图2本发明提供的一种模拟火烧油层的三维实验设备侧视图；

图3本发明提供的一种模拟火烧油层的三维实验设备剖视图。

附图标记：

1-点火装置1号，2-顶盖，3-三维火驱箱主体，4-连接装置，5-出油口，6-隔温管，7-氧气注入通道1号，8-液压伸缩杆，9-旋转轴，10-氧气注入通道2号，11-点火装置2号，12-隔温层，13-温度压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例：

本说明书提供了一种模拟火烧油层的三维实验设备，具体如图1-图3所示，包括：三维火驱箱主体3，为立方体结构；三维火驱箱主体3的一侧面对称设置有多个液压伸缩杆8，多个液压伸缩杆8的一端与三维火驱箱主体3的侧面进行铰接连接，另一端均与旋转轴9铰接连接。

三维火驱箱主体3的上端面固定连接有顶盖2；三维火驱箱主体3的内壁和顶盖2的底端均安装有隔温层12以使设备内腔形成封闭的立方体空间，隔温层12采用抗800℃高温的耐火陶瓷材质。

本实施例中，液压伸缩杆8设置有三个，一端安装在三维火驱箱主体3侧面外壁对称位置，另一端都安装在旋转轴9上，通过三个液压伸缩杆8和旋转轴9控制三维火驱箱主体3的倾角到达0~360°内任意角度。

共设置有两个点火位置，一个是位于三维火驱箱主体3 的一侧面中间位置的点火装置2号11，另一个是位于顶盖2中间位置的点火装置1号1，其旁边分别安装有氧气注入通道1号7和氧气注入通道2号10，且点火装置1号1和点火装置2号11的外壁均包裹有隔温管6，隔温管6采用抗800℃高温的耐火陶瓷材质。

在三维火驱箱主体3的两个侧面和底面均匀设置多组可伸缩连接装置4，每个面设置有9个，一共27个。连接装置4伸入三维火驱箱主体3内部的一端安装有温度压力传感器13，用于监测三维火驱箱主体3内部的温度和压力变化，而且温度压力传感器13和连接装置4均采用抗800℃高温的耐火材料。

本实施例中，设置有四个出油口5，分别位于三维火驱箱主体3侧面底端位置。

在进行火烧油层实验过程中，首先向三维火驱箱主体3内，即隔温层12内部装入天然油砂或者石英砂等制成的模拟砂，调节连接装置4和温度压力传感器13的位置，保证温度压力传感器13可以测定指定位置的温度与压力。然后对顶盖2和三维火驱箱主体3采用高强度螺栓压紧密封。通过液压伸缩杆8和旋转轴9可以实现三维火驱箱主体3的实验倾角在0~360°的范围内，增加实验倾角变量的宽度。氧气注入通道1号7和氧气注入通道2号10连接外部氧气罐，在实验过程中起到注入氧气的作用，实验可以采用点火装置1号1点火、点火装置2号11点火以及点火装置1号1和点火装置2号11同时点火的操作，点火装置1号1和点火装置2号11可产生600℃高温。当三维火驱箱主体3通过氧气注入通道被注入氧气后，点火装置点火，三维火驱箱主体3内部模拟砂进行燃烧以模拟真实地层火烧油层情况。实验过程中，通过伸缩杆8和旋转轴9控制三维火驱箱3模拟地层倾角，采用温度压力传感器13监测三维火驱箱主体3内部指定点的温度和压力变化，同时计量出油口出油情况，实验数据的采集，用于评价火烧油地层火驱的效果以及驱替过程中的参数变化情况。

由上述描述可知，通过液压伸缩杆8和旋转轴9可实现设备达到0~360°内任意角度倾斜，增加实验倾角变量的宽度；同时设备主体采用三维立体的设计，能够更好地采集火驱过程中设备内各点的温度和压力变化，准确模拟真实地层火烧驱油情况，对实际地层采用火烧驱油开采有着较好的参考价值。

通过设置多个点火位置和出油口5，可以选择不同的点火位置模拟不同情况下的火烧油层实验，进而观察设备内各点位的温度和压力变化，以及出油口的出油情况，为探究火烧油层驱油机理提供更加真实的实验环境。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，包括：

三维火驱箱主体（3），为立方体结构；

所述三维火驱箱主体（3）的一侧面设置有多个液压伸缩杆（8），多个所述液压伸缩杆（8）的一端与所述三维火驱箱主体（3）一侧面铰接，另一端均与旋转轴（9）铰接，用于控制三维火驱箱主体（3）在0~360°转动；

所述三维火驱箱主体（3）的上端面固定连接有顶盖（2）；所述三维火驱箱主体（3）的内壁和所述顶盖（2）的底端均安装有隔温层（12）。

2.如权利要求1所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述三维火驱箱主体（3）的每个侧面底端都安装有出油口（5）。

3.如权利要求1所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述三维火驱箱主体（3）上设置有连接装置（4），所述连接装置（4）的一端连接有温度压力传感器（13），所述温度压力传感器（13）位于所述三维火驱箱主体（3）的内部，用于监测所述三维火驱箱主体（3）内的温度和压力。

4.如权利要求1所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述三维火驱箱主体（3）的一侧面中间位置安装有点火装置2号（11），以及位于所述点火装置2号（11）旁边的氧气注入通道2号（10）。

5.如权利要求1所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述顶盖（2）的中间位置安装有点火装置1号（1），以及位于点火装置1号（1）旁边的氧气注入通道1号（7）。

6.如权利要求2所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述出油口（5）连接储油装置。

7.如权利要求3所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述连接装置（4）的长度可调，用于带动所述温度压力传感器（13）在所述三维火驱箱主体（3）的内部移动。

8.如权利要求4所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述点火装置2号（11）外壁均包裹有隔温管（6）。

9.如权利要求1所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述隔温层（12）采用抗800℃温度的耐火陶瓷材质。

10.如权利要求5所述的一种模拟火烧油层的三维实验设备，其特征在于，所述氧气注入通道1号（7）外部连接氧气罐。