本發明涉及油氣開采領域，特別是涉及一種油氣水三相驅替可視化實驗裝置。
背景技術：
在開采地層中的石油過程中，一般需要進行對油藏地層進行注水、注氣等操作，通過注水或者注氣，將地層孔隙中的油或者氣驅替出來，實現開采。為了更好地進行驅替，需要研究驅替過程中地層中的油、水和氣的流動狀態，還需要研究驅替狀態中地層的含水飽和度變化情況。為了研究這些情況，需要使用到填砂管。在填砂管內部裝填石英砂，來模擬地層，并在填砂管中進行油、氣、水的注入操作，進行模擬驅替試驗，并觀察填砂管內部的狀態變化，以此來為實際地層開采提供理論依據和參數。
目前已有的填砂模型一般一個可視窗，只能觀察部分區域的填砂模型內部情況，現有的測量地層的含水飽和度的設備，一般需要在填砂管中裝上膠套，并加上圍壓，結構復雜，操作不便，實驗周期長。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種觀察范圍明顯增大、模擬精度提高、多角度驅替、縮短試驗周期、結構簡單、成本低、操作簡便的油氣水三相驅替可視化實驗裝置。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，包括可視填砂管模型和車架，所述可視填砂管模型轉動連接在所述車架上，所述可視填砂管模型包括填砂管、可視窗、探測裝置和注入接頭，所述填砂管的兩端均連接有端蓋，所述填砂管上開設有觀察口，所述可視窗蓋設在所述觀察口上，所述可視窗在所述填砂管的軸向分布有若干個，所述探測裝置也在所述填砂管的軸向分布有若干個，所述注入接頭至少設有一個，所述注入接頭用于向所述填砂管注油、注水或注氣。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述車架上連接有減速機，所述減速機上連接有轉動軸，所述轉動軸與所述可視填砂管模型相對固定。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述填砂管上連接有抱箍組件，所述抱箍組件固定在所述轉動軸上，所述抱箍組件夾持固定所述填砂管。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述端蓋與所述填砂管內介質接觸的端面連接有多孔網板。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述填砂管選用金屬管，所述填砂管的內表面涂覆有絕緣涂層。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述探測裝置包括安裝座、絕緣套、探測電極、壓緊螺母，所述安裝座固定在填砂管上，所述絕緣套插接在所述安裝座內，所述探測電極插接在所述絕緣套內，所述壓緊螺母壓緊所述絕緣套、且擰緊在所述安裝座上。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述絕緣套上套設有第一密封圈，所述第一密封圈的內圈套設在所述絕緣套上，所述第一密封圈的外圈抵接所述安裝座。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述填砂管與所述端蓋通過分瓣式卡抱箍固定。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述可視窗包括支撐座、耐高壓玻璃、可視窗蓋板、緊固螺釘，所述支撐座固定在所述填砂管內，所述耐高壓玻璃嵌固在所述支撐座內，所述可視窗蓋板蓋設在所述耐高壓玻璃上，所述緊固螺釘將所述可視窗蓋板固定在所述支撐座上。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，其中所述耐高壓玻璃上套設有第二密封圈和擋圈。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置與現有技術不同之處在于：本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，能夠用于研究油、水、氣三相驅替試驗，可視填砂管模型轉動連接在車架上，實現了可視填砂管模型中各種角度的地層油藏驅替試驗；可視填砂管模型上的多個可視窗結構，能夠實現全軸向尺寸可視；
可視填砂管模型沿軸向設置了多個注入接頭，可視填砂管模型可以從端蓋的第一接口、第二接口、注入接頭等多個位置進行注油、注水、注氣和測壓等操作，可用于多種類型、多種需求的實驗；
可視填砂管模型的填砂管的軸向上安裝有若干探測裝置來測量填砂管軸向上的電阻率變化，探測裝置為絕緣電極結構，結構簡單、使用方便，絕緣電極結構能夠防止在安裝過程中探測電極與填砂管的金屬發生接觸，能夠消除填砂管的金屬對的電阻測量的影響，能夠真實測量油藏儲層的電阻率；填砂管內壁上涂覆有絕緣涂層，能夠消除填砂管內壁的金屬對電阻測量的影響；
填砂管與端蓋、填砂管與轉動軸的分瓣式抱箍固定方式，具有操作簡單、拆裝方便、占用空間小、重量輕等特點。
下面結合附圖對本發明的油氣水三相驅替可視化實驗裝置作進一步說明。
附圖說明
圖1為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的側視結構示意圖一；
圖2為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的主視結構示意圖；
圖3為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的可視填砂管模型的結構示意圖；
圖4為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的填砂管的結構示意圖；
圖5為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的圖4中a-a的結構示意圖；
圖6為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的可視填砂管模型的端部放大示意圖；
圖7為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的探測裝置的放大結構示意圖；
圖8為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的側視結構示意圖二；
圖9為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的后視結構示意圖；
圖10為本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置的圖8中局部放大結構示意圖。
附圖標注：1、車架；2、可視填砂管模型；3、手輪；4、減速機；5、支座；6、支撐輪；7、可視窗；8、探測裝置；9、填砂管；10、分瓣式抱箍；11、注入接頭；12、多孔網板；13、第一接口；14、端蓋；15、第二接口；16、耐高壓玻璃；17、可視窗蓋板；18、絕緣涂層；19、第三密封圈；20、端部凸臺；21、支撐座；22、填充物；23、壓緊螺母；24、絕緣套；25、探測電極；26、第一密封圈；27、安裝座；28、傳感器安裝座；29、傳感器安裝板；30、第一抱箍；31、第二抱箍；32、轉動軸；33、軸承座；34、擋圈；35、第二密封圈。
具體實施方式
結合圖1-圖2、圖8-圖9所示，本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，包括可視填砂管模型2和車架1，可視填砂管模型2轉動連接在車架1上，可視填砂管模型2能夠在車架1上360°自由轉動。可視填砂管模型2內設有填充物22，填充物22模擬油藏地層結構，能夠用于研究油、水、氣三相驅替試驗，通過向可視填砂管模型2注水或者注氣，將地層孔隙中的油或者氣驅替出來，模擬開采過程，對驅替過程中各種流體的流動狀態進行觀察、統計、分析，為實際開采過程提供數據支持。可視填砂管模型2能夠實現360°旋轉，能夠用于模擬各種角度的驅替試驗，便于對不同角度的地層結構進行模擬試驗。車架1上連接有支撐輪6，支撐輪6設為萬向輪，方便對車架1進行移動，萬向輪還有自鎖功能，在試驗過程中，鎖住萬向輪，防止車架1移動，保證可視填砂管模型2的驅替試驗過程的穩定性，提高試驗精度。
結合圖2-圖4所示，可視填砂管模型2包括填砂管9、可視窗7、探測裝置8和注入接頭11，填砂管9的兩端均連接有端蓋14，填砂管9上開設有觀察口，可視窗7蓋設在觀察口上，可視窗7在填砂管9的軸向分布有若干個，探測裝置8也在填砂管9的軸向分布有若干個，注入接頭11至少設有一個，注入接頭11向填砂管9注油、注水或注氣。
填砂管9選用金屬管，填砂管9內填充石英砂，用石英砂模擬地層結構，金屬管的強度高、耐壓性好、便于加工；填砂管9的內表面涂覆有絕緣涂層18，絕緣涂層18選用絕緣橡膠材料，絕緣涂層18粘結在金屬管的內壁上，使金屬管內層的金屬不與石英砂接觸，能夠消除金屬管的本體金屬對電阻率測量的影響，在測量油藏儲層的電阻率時，不受金屬管的金屬干擾，確保測量值的準確性。
填砂管9的軸向開設有若干個觀察口，可視窗7蓋設在觀察口上，可視窗7在填砂管9的軸向均勻分布有若干個，流體在填砂管9內的流動狀態能夠在軸向上實現全尺寸可視，能夠觀察填砂管9內部流體沿軸向的流動狀態。
結合圖4和圖5所示，可視窗7包括支撐座21、耐高壓玻璃16、可視窗蓋板17、緊固螺釘，支撐座21固定在填砂管9內，耐高壓玻璃16嵌固在支撐座21內，可視窗蓋板17蓋設在耐高壓玻璃16上，緊固螺釘將可視窗蓋板17固定在支撐座21上。
支撐座21選用金屬材料，焊接在填砂管9的外壁上，支撐座21固定在填砂管9的觀察口上，支撐座21內開設有固定耐高壓玻璃16的凹槽，可視窗蓋板17蓋設在耐高壓玻璃16，將耐高壓玻璃16壓緊固定，試驗過程中，可以通過耐高壓玻璃16觀察填砂管9內的流體流動狀態。可視窗蓋板17通過緊固螺釘固定在支撐座21上，每個可視窗蓋板17上固定連接有兩排緊固螺釘，加強可視窗蓋板17的連接強度。耐高壓玻璃16上套設有第二密封圈35和擋圈34，耐高壓玻璃16放入支撐座21內后，依次向耐高壓玻璃16的外壁上套設第二密封圈35和擋圈34，第二密封圈35防止填砂管9內流體從可視窗7泄漏，保證可視窗7的密封性能，擋圈34靠近可視窗蓋板17，防止外界環境中的粉塵、雜物進入填砂管9，同時也起到進一步密封的作用。其中，耐高壓玻璃16可以選用鋼化玻璃、有機玻璃等強度高、耐壓能力強的透明材料；第二密封圈35選用o型密封圈，o型密封圈密封效果好、價格低、安裝方便。
可視窗7沿填砂管9的軸向均布6個，能夠沿軸線方向觀察油藏儲層內部的的石英砂和流體的流動狀態。可視窗7的數量可以根據填砂管9的軸向長度不同，調整可視窗7的數量，既能保證填砂管9的耐壓強度、又能實現軸線流動狀態的觀察。
結合圖3和圖6所示，填砂管9的兩端連接有端蓋14，端蓋14包括左端蓋和右端蓋，左端蓋上開設有第一接口13，右端蓋上開設有第二接口15，第一接口13或第二接口15設為流體的流出接口，另外一個接口注入流體或連接傳感器，流體從注入接頭11流入填砂管9。端蓋14與填砂管9接觸的端面上設置有第三密封圈19，第三密封圈19對端蓋14與填砂管9連接的端面進行高壓密封，防止流體泄漏；第三密封圈19設為o型密封圈，o型密封圈結構簡單、安裝方便、密封效果好、價格低。
端蓋14與填砂管9內的介質接觸的端面連接有多孔網板12，多孔網板12對填砂管9內的石英砂進行過濾，保證填砂管9內的石英砂在填砂管9內，防止石英砂流入端蓋14與填砂管9的接觸間隙，保證端蓋14與填砂管9連接端面密封良好，防止泄漏。
填砂管9的兩端均設有端部凸臺20，端蓋14上設有與端部凸臺20相適配的端蓋凸臺，端部凸臺20與端蓋凸臺上卡套有分瓣式抱箍10，分瓣式抱箍10設為半圓形的抱箍結構，兩個分瓣式抱箍10組成一個整圓，兩個分瓣式抱箍10組成一個緊固抱箍，填砂管9的端部凸臺20和端蓋14的端蓋凸臺上分別固定連接有一個緊固抱箍，兩個緊固抱箍通過螺栓或螺釘夾緊固定實現填砂管9和端蓋14的相互固定。
結合圖3和圖7所示，填砂管9的軸向分布有若干個探測裝置8，探測裝置8包括安裝座27、絕緣套24、探測電極25、壓緊螺母23，安裝座27固定在填砂管9上，絕緣套24插接在安裝座27內，探測電極25插接在絕緣套24內，壓緊螺母23壓緊絕緣套24、且擰緊在安裝座27上。
探測裝置8等間距分布在填砂管9的軸向上，探測裝置8對填砂管9內軸向的電阻率進行檢測，通過對電阻率參數的分析，得出驅替試驗過程中的驅替參數，對驅替試驗參數進行量化，便于應用于實際生產過程，探測裝置8具有結構簡單、使用方便、安全可靠等優點。
探測裝置8的安裝座27設為金屬材料，安裝座27焊接在填砂管9上，絕緣套24插接在安裝座27內，探測電極25插接在絕緣套24內，絕緣套24與探測電極25之間用膠水填充，絕緣套24對探測電極25進行絕緣保護，防止探測電極25受到安裝座27或填砂管9的金屬材料的干擾，提高探測電極25的探測精度；壓緊螺母23壓緊絕緣套24，壓緊螺母23將絕緣套24、探測電極25壓緊固定在填砂管9上。
絕緣套24上套設有第一密封圈26，第一密封圈26的內圈套設在絕緣套24上，第一密封圈26的外圈抵接安裝座27，第一密封圈26防止填砂管9內的流體通過探測裝置8泄漏；第一密封圈26設為o型密封圈，o型密封圈的密封效果好、價格低、安裝方便。
探測電極25為不銹鋼材質，下端伸入到石英砂中，上端連接到電阻測量儀器；絕緣套24為工程塑料材質，功能是防止探測電極25與干擾金屬接觸，影響數據測量，絕緣套24將探測電極25與填砂管9完全隔開，有效防止填砂管9的金屬與探針發生接觸。探測電極25對油藏儲層進行軸向電阻測量，探測電極25沿填砂管9的壁面延伸到填砂管9的中心軸線，測量填砂管9的中心軸線上的電阻。
結合圖1-圖2、圖8-圖10所示，車架1上連接有減速機4，減速機4上連接有轉動軸32，轉動軸32與可視填砂管模型2相對固定。減速機4驅動轉動軸32轉動，轉動軸32轉動帶動可視填砂管模型2轉動，實現可視填砂管模型2的360°自由轉動，能夠對可視填砂管模型2進行任意角度的翻轉和定位。車架1上固定連接有支座5，支座5支撐和固定減速機4；減速機4上連接有手輪3，手輪3手動調節減速機4的轉動角度，當可視填砂管模型2轉動到待試驗角度時，關閉減速機4，即將可視填砂管模型2進行固定；轉動軸32上連接有傳感器安裝座28，傳感器安裝座28能夠隨轉動軸32同步轉動，傳感器安裝座28上連接有傳感器安裝板29，傳感器安裝板29與可視填砂管模型2相對固定，可視填砂管模型2上連接的傳感器的引線或配件固定在傳感器安裝板29上，傳感器的探頭固定在填砂管9內。傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器等，傳感器的探頭通過注入接頭11、第一接口13或第二接口15伸入填砂管9內。
填砂管9上連接有抱箍組件，抱箍組件固定在轉動軸32上，抱箍組件夾持固定填砂管9；抱箍組件設為分瓣式抱箍10，抱箍組件包括第一抱箍30和第二抱箍31，第二抱箍31通過螺釘固定在轉動軸32上，第一抱箍30和第二抱箍31的內圈均為半圓形結構，第一抱箍30與第二抱箍31夾緊固定填砂管9，第一抱箍30通過螺栓或螺釘固定在第二抱箍31上。抱箍組件并列設置有兩組，加強對填砂管9的固定。
轉動軸32上套設有軸承，軸承上套設有軸承座33，軸承座33固定在車架1上，軸承座33起到的保護轉動軸32的作用，防止外界環境污染轉動軸32，減小轉動軸32傳動過程中的摩擦阻力，轉動軸32上套設軸承，將轉動軸32與其他組件的轉動摩擦轉移到軸承上，減小減速機4與轉動軸32的磨損，提高了使用壽命。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，可視填砂管模型2裝填石英砂，并進行注油、注水和注氣等操作，用于模擬油藏儲層。試驗過程中，通過可視填砂管模型2的端蓋14或者注入接頭11對可視填砂管模型2進行注油、注水或注氣操作，進行驅替實驗。在實驗過程中能夠透過可視窗7觀察填砂管9內部的油、水、氣的流動狀態，能夠通過伸入到填砂管9內部的探測電極25測量填砂管9內部模擬地層的電阻變化情況，能夠通過注入接頭11和端蓋14測量油藏儲層內部多個位置壓力值。
本發明油氣水三相驅替可視化實驗裝置，的優點在于：
1)、能夠用于研究油、水、氣三相驅替試驗；
2)、填砂管9軸向上安裝有若干探測裝置8來測量填砂管9軸向上的電阻率變化，探測裝置8為絕緣電極結構，結構簡單、使用方便，絕緣電極結構能夠防止在安裝過程中探測電極25與填砂管9的金屬發生接觸，能夠消除填砂管9的金屬對的電阻測量的影響，能夠真實測量油藏儲層的電阻率；
3)、填砂管9內壁上涂覆有絕緣涂層18，能夠消除填砂管9內壁的金屬對電阻測量的影響；
4)、可視填砂管模型2上沿軸向設置了多個注入接頭11，可視填砂管模型2可以從端蓋14的第一接口13、第二接口15、注入接頭11等多個位置進行注油、注水、注氣和測壓等操作，可用于多種類型、多種需求的實驗；
5)、車架1能夠對可視填砂管模型2進行夾持，并能夠對填砂管9進行360°旋轉，能夠實現各種角度的地層油藏驅替試驗；
6)填砂管9與端蓋14、填砂管9與轉動軸32的分瓣式抱箍10固定方式，具有操作簡單、拆裝方便、占用空間小、重量輕等特點；
7)、可視填砂管模型2上的多個可視窗7結構，能夠實現全軸向尺寸可視。
以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。