專利名稱:一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統的制作方法
技術領域：
本實用新型關于油氣藏滲流技術，尤其涉及一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統。
背景技術：
水電模擬實驗是根據水電相似原理而研制的一種模擬實驗裝置。它最早應用于油氣藏滲流力學問題的研究是1933年，二十世紀三十年代至五十年代，數值模擬技術還沒有發展起來，研究油氣藏滲流問題主要采用數學方法和物理模擬方法。由于水電模擬實驗儀器結構簡單，操作方便，價格便宜，而且能夠直觀的反應地下流體滲流規律，因此，當時應用的非常廣泛。后來由于計算機的出現和迅速發展，數值模擬方法快速發展起來，電模擬實 驗開展的越來越少。近幾年來，出現了水平井，分支井，多底井，魚骨刺井等復雜結構井，以及多種三次采油技術，這些新的技術和方法的滲流機理十分復雜，僅僅依靠數學解析的方法和數值模擬的方法很難準確地描述地下流體的滲流規律。另外，目前已有的復雜結構井等滲流問題的研究結果也都是在對地層條件進行了一定程度的簡化后得到的，跟實際的滲流規律存在一定的偏差，甚至與實際情況偏差較大。因此，水電模擬實驗重新受到人們的重視。采用水電模擬實驗可以很容易地模擬各種復雜井的邊界條件，可以直接觀察流體的流動情況，并且很容易測試油水井產量(注入量)，等壓線分布等。實驗結果還可以用來檢驗數值模擬和解析解的準確性。因此，水電模擬實驗再次得到發展和利用。
利用電場模擬地層流體穩定滲流的規律，機理在于水電相似理論不可壓縮的地下流體通過多孔介質流動的微分方程與電荷通過導體材料流動的微分方程之間具有相似性。
地下流體通過多孔介質的穩定滲流符合達西定律及拉普拉斯方程
F = -Igrati/)
i μ "(I)
V2P = O
電流在導電介質中的流動及電勢分布符合歐姆定律及拉普拉斯方程
11= -pgradf/_
^(2)
[V^/ = O
依據相似理論，滲流場和電場的形狀與分布相似，兩者在相似的邊界條件下可得到相似的解。電場中的電流、電壓及其分布與穩定滲流場中的流量、壓力及其分布具有下列相對應的比例關系。
I)幾何相似系數
模型幾何參數與油層相應幾何參數的比值為幾何相似系數。任意點的幾何相似系數必須相同。
c,(3)
U-)[0012]2)壓力相似系數
模型中兩點之間的電位差與地層中兩相應點之間的壓差的比值。
(AU)
cP =TXpf1
(apI(4)
3)阻力相似系數
Cr=Tvf-
Wr(5)
4)流動相似系數
(V)
C=
剛 r(6)
5)流量相似系數
r π P (7),
Cq =J--
(外(7)
6)相似準則推導
在流動單元內，歐姆定律及達西定律分別改寫為
(AU λ ,
—— =1(8)
f AP λ ,
— =1(9)
/Qm^f Jt
聯立(3)-(9)式得
TjTT = CrCIO)
(Λ丨
-7ΤΓ = 1(11)
l| r
式中，模型數據下標為m，地層數據下標為r。
L——幾何尺寸
P-溶液電導率
k-滲透率
μ——原油粘度
I——電流
Q-井產量(或注入量)
(R)m——電解質溶液的電阻
(Rf) r—地層流體的滲流阻力
AU——電位差
ΔΡ——壓力差
式(11)為模型必須滿足的相似準則，其中有兩個參數可以自由確定，第三個參數必須由相似準則導出。由于電流可以瞬間達到穩定，因而本實驗中的電模擬過程為實際地層的單相穩定滲流過程。
現有技術一如圖I所示，提供的水電模擬實驗裝置包括穩壓電源I、電流表2、電壓表3、電解質槽4 (內部裝有電解質溶液，圖未示)、井模型5、和銅板6等，其中該電解質槽4是由4個側板和I個底板所組成，側板或者底板的材質可以是金屬，如圖中所示的銅板6。該水電模擬實驗裝置是一種手動裝置，測量時需要手動絲杠定位，需要手工記錄電壓電流等數據。工作量非常大，并且精度、效率很低，容易造成比較大的實驗誤差。此外，該實驗裝置沒有考慮井筒內阻的影響，實驗所采用的是細銅 絲，經測量電阻非常小，可忽略不計。而實際生產過程中，井筒內阻(主要為摩擦阻力)的影響是不能忽略的。因而井模型材料的選擇不能客觀的反映油藏中井筒的真實環境。
現有技術二提供的水電模擬實驗裝置除了包括現有技術一中的各裝置外，還包括主控箱和定位鍵盤，該水電模擬實驗裝置一種半手動式裝置。這在一定程度上減少了測量時間，減小了實驗誤差。但是效果一般，實驗效率沒有得到很大的提升。
現有技術一和現有技術二由于均只有雙軸定位，所以只能測量空間內某一平面的電勢分布，并不能測量井周圍空間的電勢分布；同時對邊界的處理也較為單一，只有定壓邊界和封閉邊界兩種情況。這些都為電模擬實驗的進一步發展和完善帶來了很大的局限性。
實用新型內容
本實用新型的目的在于，提供一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統，以解決現有技術的如下問題現有的電模擬裝置為手動或半自動裝置，測量時需要手動移動探針，需要手工記錄電壓數據。工作量非常大，并且精度、效率很低。
本實用新型所提供的復雜結構井滲流規律的電模擬系統包括
電解質槽，用于盛放電解質溶液；
機械手臂，置于所述電解質槽上；
探針，一端固定在所述機械手臂上，另一端伸入至所述電解質槽內；
機器人控制器，接收來自于計算機的控制信號后，將信號轉換為機械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機械手臂，以控制所述機械手臂進行移動。
所述的電模擬系統還包括電壓表，一端連接于所述的探針，另一端連接于所述電解質槽，以獲取電壓值，并將所述的電壓值傳輸給所述計算機。
所述的電模擬系統還包括電阻復雜結構井模型構架，置于所述電解質槽內。
所述的電模擬系統還包括穩壓交頻電源，為所述電壓表及所述電解質槽供電。
所述的電解質槽為長方體，包括底面和4個側面，其中所述底面全部或者部分覆蓋有紫銅帶，或者所述4個側面中的至少I個側面覆蓋有紫銅帶。
所述機械手臂沿三維方向移動。
所述的電模擬系統還包括電阻多分支井模型構架包括主井筒和多個分支，其中所述分支的一端與所述主井筒連接；所述主井筒上，每間隔一定距離設置有碳膜電阻；所述分支上，每間隔一定距離設置有碳膜電阻。
所述的電模擬系統還包括電流表，用于測量通過所述主井筒或所述多個分支上的電流。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖I所示為現有技術所提供的水電模擬實驗裝置；
圖2所示為本實用新型所提供的復雜結構井滲流規律的電模擬系統的結構示意圖；
圖3所示為機械手臂的結構示意圖；
圖4所示為機械手臂的另一結構示意圖；圖5所示為電阻復雜結構井模型構架的周圍的三維空間等勢面示意圖；
圖6所示為電解質槽的結構示意圖；
圖7所示為電解質槽的另一結構示意圖；
圖8所示為電解質槽的又一結構示意圖；
圖9所示為電解質槽的再一結構示意圖；
圖10所示的為在紫銅帶212在電解質槽201上的分布情況示意圖；
圖11所示的為電阻多分支井模型構架210的結構示意圖；
圖12所示為可單獨測量分支電流的魚骨井模型設計結構示意圖；
圖13所示為可單獨測量分支電流的魚骨井模型的另一設計結構示意圖；
圖14所示為復雜結構井滲流規律的電模擬方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
如圖2所示，為本實用新型實施例所提供的復雜結構井滲流規律的電模擬系統的結構示意圖。如圖3、圖4所示，為機械手臂的結構示意圖。該電模擬系統包括電解質槽201、機械手臂(包括橫桿202、縱桿203、橫桿204、探針固定板205)、探針206、機器人控制器207。其中電解質槽201，用于盛放電解質溶液；機械手臂，置于所述電解質槽201上；探針206的一端固定在所述機械手臂的探針固定板205上，探針206的另一端伸入至所述電解質槽201內；機器人控制器207，接收來自于計算機208的控制信號后，將信號轉換為機械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機械手臂，以控制所述機械手臂進行移動。具體地，所述機械手臂可沿三維方向移動。
舉例來講，機械手臂型號可以為YAMAHA_RCX240型。
進一步地，該電模擬系統還包括電壓表209，其一端連接于所述的探針210，其另一端連接于所述電解質槽201，以獲取電壓值，并將所述的電壓值傳輸給所述計算機208以用于保存電壓值數據。該電壓表209可以是一種多功能電壓表(例如，可以采用優利德UNI-T UT805A型這款電壓表)，其可通過與計算機相連接(例如連接于計算機的USB端口)。[0075]進一步地，該電模擬系統還包括電阻復雜結構井模型構架210，置于所述電解質槽201內。
進一步地，所述的電模擬系統還包括穩壓交頻電源211，為所述電壓表209及所述電解質槽供電。
如此，將電壓表、機械手臂和電腦互相聯通，每當機械手臂走到一個點的時候都會給出一個信號，該信號通過電腦或者直接傳給電壓表，給電壓表一個讀數命令，電壓表再將所得數據傳回電腦，從而快速得到數據。而運用現有的控制軟件是不能輕易達到這個目的的。所以本技術采用編程軟件(例如VB6.0)，通過VB程序利用簡單的機械手臂的專用語言，直接傳給控制器，指揮機械手臂按所給命令精確走位。
與此同時，當機械手臂完成命令后，將得到一組時間數據(簡稱時間a)，存儲在指定的文件夾內，該時間為機械手臂每走到一個坐標點時的時間。同時保存萬用表數據，該數據的保存方式是測量時間(簡稱時間b)與測量結果相對應存儲。實驗結束后，將時間a提 取出來，對照時間a，篩選相同的時間b，記錄時間b所對應的電壓值，并將這些電壓數據整理成坐標形式。這個過程使用Excel中的分裂和篩選功能。
以下為上述VB程序的關鍵性部分(附有文字說明)，請結合附圖技術上述文字一并
參閱
Private Sub Command I CI ick()
MSComml .PortOpen = True '打開與機械臂連接接口MSCommI.Output = ”@ABSRST" & Chr(B) & Chr(IO) *控制機械臂進行原點復歸運動
MSComml .PortOpen = False '關閉與機械臂連接接口 Fnd Suh
’延時小程序，控制機械臂在某位置處的停留時間 Public Sub DelaySecond(dblSecond As Double)
Dim PauseTime As Double, StartAs Double
On Error GoTo Daniel ERR
f氺本氺氺氺氺承氺氺氺牽承氺氺氺本氺氺串氺中氺本氺本氺氺氺幸牽氺氺氺氺承氺氺中氺孝氺本氺氺氺本承氺氺
PauseTime = dbl Second ’設置暫停時間。
Start = Timer'設置開始暫停的時刻。
_ 爾爾爾**獅寸觀end * 爾幡爾—稱料幡爾_
'do循環實現當時間達到所需暫停時間后，開始繼續進行下一步語句。
Do
DoEvents
IfTimcr > Start 一 PauscTimc Thcn
GoTo Daniel—EXIT
End If
Loop
’出錯時彈出報錯窗口 Daniel—EXIT:
Exit. Sub
Daniel ERR:
Call MsgBox("DeiaySecond 發Hi乂 ！ ", vblnformation,"")
End Sub
Private Sub Command2_Click()
Dim Array_X(26) As Integer
Dim Array_Y(21) As Integer
Dim i As Integer
Dim j As Integer
Dim Str_temp As String
Dim Str order As String
Dim Str_tinietenip As String
Dim dou time As Double
dou—time = Timer
Dim result As String
'將停留在某位置處的時間點記錄在txt文本中
Open "C:/Documents and Settings/Administrator/;! 11 /vb 的練
i/today/tinie.ixi" For Output As Ul
IVl SComm I. PoitOpen = True
MSComml.Output = M@P3=90.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 " & Chr(13)& Chr(IO)'定義初始x坐標位置
MSCommI .Output = "@DRIVE(1,P3)'! & Clirl 13) & Chr(IO)
Fori = OTo 25 'x坐標循環
Forj = 0 To 20 *y坐標循環
Array—Y(j) = 140+j *20 '機械臂y軸方向每次移動20的距離
Strremp = T rim(St.r(Array_Y(j)))
權利要求
1.一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統包括 電解質槽，用于盛放電解質溶液； 機械手臂，置于所述電解質槽上； 探針，一端固定在所述機械手臂上，另一端伸入至所述電解質槽內； 機器人控制器，接收來自于計算機的控制信號后，將信號轉換為機械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機械手臂，以控制所述機械手臂進行移動。
2.如權利要求
I所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統還包括 電壓表，一端連接于所述的探針，另一端連接于所述電解質槽，以獲取電壓值，并將所述的電壓值傳輸給所述計算機。
3.如權利要求
I所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統還包括 電阻復雜結構井模型構架，置于所述電解質槽內。
4.如權利要求
2所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統還包括 穩壓交頻電源，為所述電壓表及所述電解質槽供電。
5.如權利要求
2所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電解質槽為長方體，包括底面和4個側面，其中 所述底面全部或者部分覆蓋有紫銅帶，或者所述4個側面中的至少I個側面覆蓋有紫銅帶。
6.如權利要求
2所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述機械手臂沿三維方向移動。
7.如權利要求
I所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統還包括 電阻多分支井模型構架包括主井筒和多個分支，其中所述分支的一端與所述主井筒連接； 所述主井筒上，每間隔一定距離設置有碳膜電阻； 所述分支上，每間隔一定距離設置有碳膜電阻。
8.如權利要求
7所述的復雜結構井滲流規律的電模擬系統，其特征在于，所述的電模擬系統還包括 電流表，用于測量通過所述主井筒或所述多個分支上的電流。
專利摘要
本實用新型提供一種復雜結構井滲流規律的電模擬系統。所述的電模擬系統包括電解質槽，用于盛放電解質溶液；機械手臂，置于所述電解質槽上；探針，一端固定在所述機械手臂上，另一端伸入至所述電解質槽內；機器人控制器，接收來自于計算機的控制信號后，將信號轉換為機械手臂可讀取的信號，然后傳送給所述機械手臂，以控制所述機械手臂進行移動。
文檔編號E21B47/113GKCN202544841SQ201120544654
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月22日
發明者吳曉東, 安永生, 平曉琳, 張睿, 徐立坤, 朱明 , 韓國慶, 高慎帥, 高盛恩, 高飛 申請人:中國石油大學(北京)導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan