本发明涉及油气田开发领域，具体为一种两注一采分层注水开发物理模型及其实验方法。
背景技术：
1、水驱是中国油田主体开发方式，水驱油田产量占目前中国油田总产量的60％以上。精细分层注水开发在油田长期稳产和增储上产过程中起到关键作用，预计未来仍是中国油田提高采收率和控水稳油的主要技术手段。随着近年来精细分层注水的持续推广应用，水驱开发面临许多新形势，如分层注水流量和压力难以精准控制和预测，分层日益精细、测调周期逐步缩短，测调工作量剧增，试测成本大幅度上升，所获得的数据仍无法满足注水开发方案优化需求。
2、由于分层注水工艺技术的隐蔽性和难操作性，目前大多数室内注水实验仅致力于岩心尺度注水方式的实操研究，或者仅能进行注水流程模拟研究；基于此，本发明设计一种两注一采分层注水开发物理模型，该模型既能进行实际油田注水模拟流程研究，又能通过分层充填不同粒径的石英砂来实现非均质储层分层注水实验研究，该模型有效模拟油田现场的各个注水开发环节，集现场注采流程各站点设置、装备设置以及井下注水工况为一体，采用机械手动操作和智能控制相结合。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种两注一采分层注水开发物理模型及其实验方法，以解决上述背景技术中提出由于分层注水工艺技术的隐蔽性和难操作性，目前大多数室内注水实验仅致力于岩心尺度注水方式的实操研究，或者仅能进行注水流程模拟研究的问题，即本发明采用分层注采的方法能在实验中更好地反映纵向非均质储层水侵规律及剩余油赋存特征，模拟实际油藏注水流程，并且能够通过数据采集系统和智能控制系统实时监测和调控不同物性储层注水压力、注水量，观测不同时刻吸水剖面变化，通过测量吸水指数来掌握和分析注水工况，有利于及时调整注水方案。
2、为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明提供的一种两注一采分层注水开发物理模型，包括两注一采分层注水开发物理模型，所述两注一采分层注水开发物理模型包括地面注入系统、数据采集控制系统及两注一采分层注水系统；
4、所述地面注入系统包括储水罐、高压水泵组以及配水间，高压水泵组包括喂水泵和注水泵，配水间包括分水器、注水管汇、压力表和液体流量计；
5、所述数据采集控制系统主要由控制台和各部分配件上的数据传感器组成；
6、所述两注一采分层注水系统由两套注水系统组成，两套注水系统均包括注水井井口、两口注水井筒、四套透明玻璃填砂模型腔体以及撬装支架。
7、优选的，所述撬装支架尺寸为1800mm×1180mm×1500mm。
8、优选的，所述注水井筒与透明玻璃填砂模型腔体之间连接有电磁阀注水孔和注气孔。
9、优选的，所述注水泵是柱塞泵，且柱塞泵采用卧式三柱塞柱塞泵，在柱塞泵上安装有电节点压力表和安全溢流阀。
10、一种采用上述的两注一采分层注水开发物理模型的实验方法，包括以下步骤：
11、s1、将20目、40目、60目石英砂放入烘箱，烘箱温度70℃，时间不少于48小时烘干后取出，在透明玻璃填砂模型腔体中从上往下，最顶层均匀铺设20目，第二层铺设40目，第三层铺设60目，第四层将这三种石英砂按照1:1:1的比例均匀铺设，在铺设的过程中，保证用刮板将石英砂均匀铺设在透明玻璃槽内，玻璃槽四个角落同时压实，防止石英砂受力不均导致砂体窜流，影响实验效果，将填充好砂体的透明玻璃填砂模型腔体依次安装在撬装支架上，每一层透明玻璃填砂模型背后安装一圈led灯，方便观察注入水前缘波及特征。
12、s2、向储水罐上端倒入蒸馏水，储水罐对来水起到储存、缓冲和净化的作用，蒸馏水液面超过储水罐容积的三分之二后可停止倒水，关闭储水罐顶部的进水阀门，打开储水罐底部的出水阀门，水经过管线流入到喂水泵中，打开喂水的注入阀门和流出阀门，喂水泵的主要作用是将储水罐中的水输送到注水泵中。
13、s3、在柱塞泵上安装有电节点压力表和安全溢流阀双控制，当系统中压力超过电节点压力表设定值时，注水泵自动停转，双重保护确保实验安全。
14、s4、柱塞泵将来水增加到1mpa之后，通过输送管汇流入配水间中，由柱塞泵增压之后的水经过配水间进行分流，最左端的分水器连接一侧的注水井筒，最右端的分水器连接另一侧的注水井筒，中间两个分水器通过管线回流到注水泵。
15、s5、调节控制器的软件界面参数，将注入流量调节至1.4l/min，分水器阀门开度控制在50％以内，开启配水间单井配水管汇液体流量计，分别通过配水间最左端分水器和最右端分水器流到两口注水井中，通过控制器可以打开最顶层电磁阀注水孔，为了增加视觉效果，在实验开始前可将平板模型背光led灯打开。
16、s6、检查阀门操作无误后，点击控制柜上的“启动”按钮，此时喂水泵和注水泵都开始工作。
17、s7、根据实验需求，在控制面板上可分别开启或关闭“一侧的注水井筒”和“另一侧的注水井筒”每一层上的电磁阀注水孔的按钮，打开油管主阀门，关闭套管主阀门，实现分水器分流入井的水，通过油管的电磁阀注水孔流入到透明玻璃填砂模型腔体中。
18、s8、观察填砂平板内注水剖面，注视明显的水线移动，等水线布满模型后，停止注水，实验完成，此时可看到水侵路径，观测到剩余油的分布规律。
19、s9、通过数据采集控制系统记录泵注流量表数据、压力表数据、排量等参数。
20、s10、切换注水管汇的阀门可实现正注、反注和复合注水三种注水方式，通过电脑控制电磁阀注水孔打开，分别流向透明玻璃填砂模型腔体，透过透明玻璃填砂模型腔体的透明玻璃可以观测到水流动及驱油状态，通过控制阀调整泵量、注水方式后，注入水在透明玻璃填砂模型腔体中的流动状态也发生变化，此时流动过程中的流体流量、压力在压力传感器、流量传感器的作用下实时监测计量，并通过计算机软件成图，实现不同注水曲线的模拟。
21、s11、实验结束后，连接气源，通过电脑控制打开气体阀门向透明玻璃填砂模型腔体内注气，同时断电，关闭除气体阀门和底部放空阀之外的所有阀门，将井筒及透明玻璃填砂模型腔体中残存液体全部驱出，干燥保存，以备下次实验使用。
22、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
23、1、本发明集演示和实操为一体，解决了目前市面上的注水实验，要么仅进行模拟演示实验，要么仅有注水实验，既能进行模拟演示，又能进行注水实验的设备和方法由于技术难点很难实现的弊端，本发明将复杂的位于地下几百米甚至几千米深的分层注水技术形象化，具体化，可视化，首先本发明与实际油田现场注水流程相一致，故此用于演示注水工艺操作流程，其次本发明还具有可视化的优点，即填砂模型腔体为耐压钢化玻璃，玻璃背后设置有led灯管，可进行注水井不同地质条件下可视化渗透率形象演示；
24、2、本发明实现了注水井分层注水物理模型实验。目前室内实验一般采用岩心注水，或者物理模型笼统注水，这种注水方式与油田实际注水需求存在很大的误差；首先本发明采用和现场相同的注水流程，避免因注水流程的不同而引起的实验误差，其次本发明实现了精准控制注水井的分层注水，即采用向透明玻璃填砂模型中充填不同粒径的石英砂来模拟现场不同物性的地层，之后通过控制阀以及安装有配水嘴的电磁阀注水孔来实现对每一层的注水量进行控制，最后通过配水间上的流量计来控制和调节每一层的注水流量；
25、3、本发明实验过程智能化控制程度高，避免人为操作和记录数据的误差。在储水罐、喂水泵、注水泵、配水间、注水井、电磁阀注水孔、注气孔等所有的流程中的压力表和流量计均采用数据采集控制系统进行控制、调节和计量。整个过程安全、环保、人为误差小。
1.一种两注一采分层注水开发物理模型，包括两注一采分层注水开发物理模型，其特征在于，所述两注一采分层注水开发物理模型包括地面注入系统、数据采集控制系统及两注一采分层注水系统；
2.根据权利要求1所述的一种两注一采分层注水开发物理模型，其特征在于：所述撬装支架尺寸为1800mm×1180mm×1500mm。
3.根据权利要求1所述的一种两注一采分层注水开发物理模型，其特征在于：所述注水井筒(7)与透明玻璃填砂模型腔体(8)之间连接有电磁阀注水孔(9)和注气孔(10)。
4.根据权利要求1所述的一种两注一采分层注水开发物理模型，其特征在于：所述注水泵(3)是柱塞泵，且柱塞泵采用卧式三柱塞柱塞泵，在柱塞泵(3)上安装有电节点压力表(11)和安全溢流阀(12)。
5.一种采用权利要求1—4任意一项所述的两注一采分层注水开发物理模型的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：
