CN101845946A - 模拟聚合物溶液剪切的方法及其专用设备 - Google Patents

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张健
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Abstract

本发明公开了一种模拟聚合物溶液剪切的方法及其专用设备。本发明提供的设备包括一个含上盖和下盖的壳体，其特征在于：所述设备还包括设置在壳体内部并且支撑在所述下盖上的模拟岩心；所述模拟岩心的外壁与所述壳体的内壁紧密接触；所述上盖上开设一气体接口；所述下盖上开设一滤液出口。本发明提出的室内快速模拟聚合物溶液剪切方法与背景技术中的两种方法相比，既实现了岩心剪切方法的相似性，又兼顾了WARING搅拌器快速剪切的特点，非常适合室内模拟聚合物溶液剪切使用。

Description

模拟聚合物溶液剪切的方法及其专用设备
技术领域
本发明涉及一种聚合物驱提高采收率技术领域中快速模拟聚合物经过地层剪切的方法及其专用设备。
背景技术
聚合物驱已成为油田开发过程中重要的提高采收率技术。在注聚方案的设计阶段，聚合物溶液性能对注聚方案设计起着至关重要的作用，方案设计中涉及的关于聚合物溶液性能的参数均为实际油藏条件下的溶液性能，对于这些实际油藏条件下的粘度、流变性等参数，室内只能通过对聚合物溶液的模拟剪切得到，可以说模拟剪切方法的准确性直接影响到数值模拟过程中各参数的选择，最终影响注聚开发效果。目前，通过对聚合物溶液的剪切来模拟实际油藏条件下聚合物溶液粘度及结构的方法主要有两种：一种方法是岩心剪切，这种方法是利用注入泵使中间容器中的聚合物溶液通过装有模拟岩心的岩心夹持器，从而实现对聚合物溶液的剪切。该方法需要的设备主要包括注入泵，中间容器，岩心夹持器等部件，在一定程度上可以模拟聚合物溶液受剪切以后的溶液性能，但是该方法操作起来比较繁琐，对于大批量的室内实验来说既不经济时间上也不允许。为解决岩心剪切这种方法的不足，目前室内普遍利用WARING搅拌器对聚合物进行剪切之后再测定其粘度、流变性，阻力系数和残余阻力系数的数据，但是，利用WARING搅拌器剪切聚合物溶液实际上是纯粹的机械剪切，并不能真实反映聚合物溶液进入地层时被剪切的实际情况。
发明内容
本发明目的在于提供一种聚合物溶液剪切的设备。
本发明提供的聚合物溶液剪切的设备包括一个含上盖和下盖的壳体，其特征在于：所述设备还包括设置在壳体内部并且支撑在所述下盖上的模拟岩心；所述模拟岩心的外壁与所述壳体的内壁紧密接触；所述上盖上开设一气体接口；所述下盖上开设一滤液出口。
进一步，上述模拟岩心的渗透率可为1500毫达西(mD)，孔隙度可为30％。
进一步，上述设备还包括设置在所述壳体内壁上的并且下端与所述模拟岩心的上端紧密接触的一圈密封件。
上述密封件与所述壳体内壁一体成型。
优选地，上述密封件的厚度在远离所述壳体内壁的方向上是逐渐变薄的。
上述上盖与所述壳体的上端可用螺纹连接；所述下盖与所述壳体的下端可用螺纹连接。
上述壳体可以是圆柱形；所述模拟岩心相应也是圆柱形。
本发明的另一目的在于提供一种模拟聚合物溶液剪切的方法。
本发明提供的模拟聚合物溶液剪切的方法，是将聚合物溶液置于任一上述的设备中进行剪切。
上述剪切可包括以下步骤：
1)将待剪切的聚合物溶液置于所述壳体内的模拟岩心上方；
2)将可控压力源与所述上盖上的气体接口相连，控制压力在3-4MPa；
3)从所述滤液出口收集经剪切过的聚合物溶液。
具体地讲，上述可控压力源为高压氮气瓶。
实验发现：实施例2中的聚合物SNF3640D经本发明提供的设备剪切后，粘度由26mPa.s变为18mPa.s；实施例3的聚合物AP-P4溶液经本发明提供的设备剪切后，粘度由175mPa.s变为45mPa.s。
本发明提出的室内快速模拟聚合物溶液剪切方法与背景技术中的两种方法相比，即实现了岩心剪切方法的相似性，又兼顾了WARING搅拌器快速剪切的特点，非常适合室内模拟聚合物溶液剪切使用。
附图说明
图1为实施例1中的聚合物溶液剪切的设备的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
下述实施例中，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1、聚合物溶液剪切的设备
如图1所示，本发明提供的聚合物溶液剪切的设备包括一个含上盖2和下盖6的壳体8。壳体是圆柱形。其中上盖2与壳体8的上端是螺纹连接，可以保证密封效果。在上盖2上开设了一个气体接口1，在具体使用本发明的设备时，需要将该气体接口与外部的可控压力源如高压氮气瓶相连接，然后往壳体内通入氮气。下盖6与壳体8的下端也是螺纹连接，同样可以保证密封效果。在下盖6上开设了滤液出口5，方便收集剪切过的聚合物溶液。
本发明提供的设备还包括一圆柱形的模拟岩心4，该模拟岩心是设置在壳体8的内部并且由下盖6支撑。模拟岩心4的外壁与所述壳体8的内壁紧密接触。根据油田的油藏条件及地质特征压制适当的模拟岩心，本实施例提供的模拟岩心参数是：直径：10cm，高：5cm，渗透率：1500mD，孔隙度30％，模拟岩心采用80-100目石英砂压制，胶结物胶结。
虽然，本发明的设备中模拟岩心4与的外壁与所述壳体8的内壁紧密接触，但是模拟岩心4和壳体8内壁之间还是可能存在缝隙。因此，为了更好地模拟聚合物溶液的剪切效果，本发明的设备还包括设置在壳体8内壁上的一圈密封件3，密封件3的下端与模拟岩心4的上端紧密接触，这样可以阻止模拟岩心4上方的聚合物溶液7从模拟岩心4和壳体8内壁之间的缝隙中通过。另外，由于本发明设备中的壳体8内部压强大，为了将密封件3较好地固定在壳体内壁上，密封件3与壳体8内壁一体成型。本发明的壳体的容积设置为1L即可较好地模拟聚合物溶液剪切，而在1L的壳体8内的密封件3的宽度为1-2cm，密封件3的靠近壳体内壁的一端的厚度为2-3mm，远离壳体内壁向壳体中心靠近的另一端的厚度可为1mm，密封件3具体的材质为塑料制品或橡胶制品，本实施例采用的是塑料制品。本发明提供的设备中的合规部件均是耐压材料，可耐压10MPa。
实施例2、聚合物溶液剪切
一、剪切对象是聚合物SNF3640D溶液
聚合物SNF3640D溶液的基本性能如下：聚合物SNF3640D属于分子量为2200万-2400万的普通水解聚丙烯酰胺；配聚水采用模拟水，模拟水矿化度3000mg/L，Ca2++Mg2+含量50mg/L；聚合物溶液配制浓度为1000mg/L，未剪切前经测量粘度为26mPa.s。
1、将实施例1的设备中的下盖6旋紧，打开上盖2，将聚合物SNF3640D溶液7注入壳体8内的模拟岩心4的上方，旋紧上盖2；
2、将高压氮气瓶与气体接口1相连，控制压力在3MPa左右，通氮气；
3、在滤液出口5处回收经岩心剪切后的聚合物溶液。待滤液收集完毕后，首先用离心机离心(离心目的是把收集的聚合物溶液内的砂子分离出来)，离心速度10000转/分钟，之后利用布氏粘度计测量聚合物溶液粘度，测量结果显示剪切后的聚合物溶液粘度值为18mPa.s。
二、剪切对象是聚合物AP-P4溶液
聚合物AP-P4溶液的基本性能如下：聚合物AP-P4属于疏水缔合聚合物，分子量为1100万左右；配聚水采用模拟水，模拟水矿化度9000mg/L，Ca2++Mg2+含量700mg/L；聚合物溶液配制浓度为1750mg/L，未剪切前经测量粘度为175mPa.s。
1、将实施例1的设备中的下盖6旋紧，打开上盖2，将聚合物AP-P4溶液7注入壳体8内的模拟岩心4的上方，旋紧上盖2；
2、将高压氮气瓶与气体接口1相连，控制压力在3MPa左右，通氮气；
3、在滤液出口5处回收经岩心剪切后的聚合物溶液。待滤液收集完毕后，首先用离心机离心，离心速度10000转/分钟，之后利用布氏粘度计测量聚合物溶液粘度，测量结果显示剪切后的聚合物溶液粘度值为45mPa.s。
以上所述之实施方式为本实施例的实施案例之一，并非以此限制本实施例的实施范围，故凡依本实施例之形状、构造及原理所做的等效变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.聚合物溶液剪切的设备，包括一个含上盖和下盖的壳体，其特征在于：所述设备还包括位于所述壳体内部并且设置在所述下盖上的模拟岩心；所述模拟岩心的外壁与所述壳体的内壁紧密接触；所述上盖上开设一气体接口；所述下盖上开设一滤液出口。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述设备还包括设置在所述壳体内壁上的并且下端与所述模拟岩心的上端紧密接触的一圈密封件。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述密封件与所述壳体内壁一体成型。
4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于：所述密封件的厚度在远离所述壳体内壁的方向上是逐渐变薄的。
5.如权利要求1-4中任一所述的设备，其特征在于：所述上盖与所述壳体的上端螺纹连接；所述下盖与所述壳体的下端螺纹连接。
6.如权利要求1-5中任一所述的设备，其特征在于：所述壳体是圆柱形；所述模拟岩心是圆柱形。
7.一种模拟聚合物溶液剪切的方法，是将聚合物溶液置于权利要求1-6中任一所述的设备中进行剪切。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述剪切包括以下步骤：
1)将待剪切的聚合物溶液置于所述壳体内的模拟岩心上方；
2)将可控压力源与所述上盖上的气体接口相连，控制压力在3-4MPa；
3)从所述滤液出口收集经剪切过的聚合物溶液。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述可控压力源为高压氮气瓶。
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