可視化平面玻璃模型及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可視化平面玻璃模型或裝置及其制作方法，尤其是涉及一種用于觀測油、氣、水在孔隙介質中流動和驅替現象與過程的可視化平面玻璃模型或裝置及其制作方法。
【背景技術】
[0002]直接觀測油、氣、水在孔隙介質的流動和驅替現象與過程有助于認識油氣二次運移機理和提高采收率機理研究與效果評價。利用天然巖心和人造巖心開展的驅替實驗對于認識滲流機理起到了重要作用，但是由于無法直接觀測流體在孔隙介質中的分布規律，因此也制約了滲流機理研究的進一步深入。利用平面可視化滲流模型可以直接觀測油、氣、水在孔隙介質的流動和驅替現象與過程，促進滲流機理的深入研究。
[0003]文獻《石油幕式運移實驗研究》公布了一種制作可視化平面填充運移模型的制作方法，該模型主要由兩塊玻璃板、玻璃條及玻璃微珠組成，兩塊玻璃板平行放置，玻璃條貼近玻璃板邊緣放置在兩玻璃板之間，將兩玻璃板隔開一定的間隙，并將玻璃微珠填充在該間隙內，用UV膠將玻璃板和玻璃條粘結在一起，并在玻璃板四周涂抹玻璃膠進行密封。該模型存在如下缺陷:①由于玻璃微珠和玻璃板之間的堆積孔隙要比玻璃微珠之間的堆積孔隙大，這會使得流體貼著玻璃板發生串流；②隨著煤油被注入模型，模型內部的流體壓力升高，導致兩玻璃板變形并使玻璃板之間的間隙增大，由于玻璃微珠之間沒有相互粘結，玻璃微珠的排列會隨著玻璃板變形而發生變化，并產生縫隙，影響實驗結果；③難以重復利用，不便于開展對比試驗。
【發明內容】
[0004]為克服上述滲流模型或裝置所存在的一個或多個缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種可視化平面玻璃模型及其制作方法，所述可視化平面玻璃模型能夠有效避免因點狀注入引起的末端效應和驅替過程中流體沿模型兩側邊緣發生的串流。
[0005]根據本發明的一個方面，提供一種用于觀測流體流動和驅替過程及現象的可視化平面玻璃模型，其包括具有內部空腔的玻璃腔體以及充滿玻璃腔體的內部空腔的玻璃微珠，所述玻璃腔體由前玻璃板、后玻璃板、上玻璃分隔條、下玻璃分隔條、左玻璃分隔條和右玻璃分隔條構成并且具有貫穿所述上玻璃分隔條的流體入口和貫穿所述下玻璃分隔條的流體出口，所述流體經由流體入口流入，流經玻璃微珠之間以及玻璃微珠與玻璃腔體壁之間的流動通道并且經由流體出口流出，其特征在于:所述玻璃微珠包括多個滲流玻璃微珠，多個導流玻璃微珠以及多個封隔玻璃微珠，并且所述多個滲流玻璃微珠以陣列的形式排列在所述玻璃腔體的內部空腔中央，所述多個導流玻璃微珠以陣列的形式排列在所述多個滲流玻璃微珠的上下兩側，并且所述多個封隔玻璃微珠以陣列的形式排列在所述多個滲流玻璃微珠的左右兩側，其中所述導流玻璃微珠的粒徑大于所述滲流玻璃微珠的粒徑，并且所述滲流玻璃微珠的粒徑大于所述封隔玻璃微珠的粒徑。
[0006]根據本發明，可以提供一種能夠有效避免因點狀注入引起的末端效應和驅替過程中流體沿模型兩側邊緣發生的串流的可視化平面玻璃模型。
[0007]根據本發明的可視化平面玻璃模型的一個優選實施方案，所述導流玻璃微珠的粒徑為所述滲流玻璃微珠的粒徑的1.3?1.7倍，并且所述封隔玻璃微珠的粒徑為所述滲流玻璃微珠的粒徑的0.4?0.7倍。
[0008]根據本發明的該優選實施方案，可以可靠地防止上下導流玻璃微珠之間的滲流玻璃微珠進入到導流玻璃微珠之間的堆積孔隙并且保證封隔效果且防止封隔玻璃微珠進入滲流玻璃微珠之間的堆積孔隙。
[0009]根據本發明的可視化平面玻璃模型的一個優選實施方案，所述玻璃微珠的表面彼此之間以及與所述玻璃腔體壁之間是固結或粘連的。
[0010]根據本發明的該優選實施方案，可以防止在滲流實驗中受注入流體壓力的影響而導致的玻璃微珠的重新排列，同時，減小玻璃微珠和玻璃板之間的堆積孔隙，防止實驗過程中流體沿前后玻璃板表面發生串流。
[0011]根據本發明的可視化平面玻璃模型的一個優選實施方案，所述前玻璃板、后玻璃板、上玻璃分隔條、下玻璃分隔條、左玻璃分隔條和右玻璃分隔條是獨立的并且用粘合劑粘接以形成所述玻璃腔體。
[0012]根據本發明的可視化平面玻璃模型的一個優選實施方案，所述前玻璃板、后玻璃板、下玻璃分隔條、左玻璃分隔條和右玻璃分隔條為整體并且與所述上玻璃分隔條用粘合劑粘接以形成所述玻璃腔體。
[0013]根據本發明的可視化平面玻璃模型的一個優選實施方案，所述玻璃腔體在其上、下、左、右四側均密封有玻璃膠。
[0014]根據本發明的該優選實施方案，可以強化可視化平面玻璃模型的密封效果，確保模型在實驗過程中不發生流體滲漏。
[0015]根據本發明的另一個方面，提供一種用于制作上述可視化平面玻璃模型的方法，該方法包括以下步驟:
[0016]a)提供具有內部空腔并且在相對的兩側中一側開放并且相對側帶通孔的玻璃腔體；
[0017]b)將多個滲流玻璃微珠、多個導流玻璃微珠和多個封隔玻璃微珠從玻璃腔體的開放側填充至該玻璃腔體的內部空腔中，使得所述多個滲流玻璃微珠以陣列的形式排列在玻璃腔體的內部空腔中央，所述多個導流玻璃微珠以陣列的形式排列在所述多個滲流玻璃微珠的上下兩側，并且所述多個封隔玻璃微珠以陣列的形式排列在所述多個滲流玻璃微珠的左右兩側，其中所述導流玻璃微珠的粒徑大于所述滲流玻璃微珠的粒徑，并且所述滲流玻璃微珠的粒徑大于所述封隔玻璃微珠的粒徑；和
[0018]c)用帶通孔的玻璃分隔條封閉玻璃腔體的開放側以得到所述可視化平面玻璃模型。
[0019]根據本發明，可以提供一種能夠有效避免因點狀注入引起的末端效應和驅替過程中流體沿模型兩側邊緣發生的串流的可視化平面玻璃模型。
[0020]根據本發明的方法的一個優選實施方案，所述方法還包括以下步驟:在所述步驟
c)之后，將所述可視化平面玻璃模型燒結，以使所述玻璃微珠的表面彼此之間以及與玻璃腔體壁之間相互固結或粘連。
[0021]根據本發明的該優選實施方案，可以防止在滲流實驗中受注入流體壓力的影響而導致的玻璃微珠的重新排列，同時，減小玻璃微珠和玻璃板之間的堆積孔隙，防止實驗過程中流體沿前后玻璃板表面發生串流。
[0022]根據本發明的方法的一個優選實施方案，所述方法還包括以下步驟:在所述步驟a)之前，對構成玻璃腔體的所有玻璃板和玻璃分隔條以及填充至所述內部空腔中的玻璃微珠進行親水化處理。
[0023]根據本發明的方法的一個優選實施方案，所述親水化處理步驟包括:將前后玻璃板、所有玻璃分隔條和玻璃微珠在500°C下加熱以除去其上的有機質，并且在冷卻至常溫后分別用強酸和強堿溶液清洗，再用清水漂洗至中性。
[0024]根據本發明的方法的一個優選實施方案，所述步驟a)包括:用粘合劑粘接所述玻璃板和玻璃分隔條。
[0025]根據本發明的方法的一個優選實施方案，所述方法還包括以下步驟:將所述可視化平面玻璃模型的上、下、左、右四側進行密封。
[0026]根據本發明的該優選實施方案，可以強化可視化平面玻璃模型的密封效果，確保模型