CN101967967B - 一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置及实验方法，其实验装置包括人工谐振波试验台、固定在人工谐振波试验台上的岩芯夹持器、布设在岩芯夹持器外侧的恒温箱、中间过渡输水容器和中间过渡输油容器、储水箱和储油箱以及与岩芯夹持器的出液口相接的液体容器；其实验方法包括以下步骤：一、非人工谐振波动态模拟实验；二、更换岩芯且在不同频率、相同振动加速度的人工谐振波振动条件下对多个岩芯进行人工谐振波动态模拟实验；三、数据处理。本发明设计合理、布设方便、功能完善且使用操作简便、模拟效果好，能测试出人工谐振波动和不同驱替介质条件下岩芯的油水单相、两相渗流特征以及残余油饱度和最终原油采收率。
Description
技术领域
本发明属于采油室内强化驱油动态物理模拟实验技术领域，尤其是涉及一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置及实验方法。
背景技术
人工谐振波动强化采油技术作为最为重要的物理法强化采油技术之一，通过利用大功率人工波动场对油层的激励作用，达到增产增注和提高原油采收率的目的。国内外对人工谐振波动采油技术的研究和应用进展很快，现已形成一些相关的配套设备和工艺技术，并相应取得了一定矿场增产效果。但总体来说，人工谐振波动强化采油技术基本上仍停留在单个矿场试验的层面上，因而难以形成大面积推广及应用，其主要原因由于在人工谐振波动强化采油的增产机理研究、室内实验条件建设等方面均存在欠缺，尤其是缺少高精度且具有高稳定性的室内模拟实验条件、装置及其有效的实验方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、安装布设方便、工作性能可靠且模拟效果好、适用面广的人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：包括人工谐振波试验台、固定在人工谐振波试验台上且用于夹持被测试岩芯的岩芯夹持器、布设在所述岩芯夹持器外侧的恒温箱、通过液压管道与所述岩芯夹持器的环压接口相接且对夹于所述岩芯夹持器内部的被测试岩芯施加环向压力的环压供给装置、分别通过输水管道和输油管道与所述岩芯夹持器的进液口相接的中间过渡输水容器和中间过渡输油容器、分别通过供水管道和供油管道与中间过渡输水容器和中间过渡输油容器的进口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的储水箱和储油箱以及通过外接管道与所述岩芯夹持器的出液口相接的液体容器，所述液体容器上标有对其内部所存储溶液体积进行测量的刻度；所述中间过渡输水容器上装有对其内部所输送水压进行实时检测的水压检测及显示单元，中间过渡输油容器上装有对其内部所输送油压进行实时检测的油压检测及显示单元，所述供水管道上装有水泵且所述输水管道上装有水路控制阀，所述供油管道上装有油泵且所述输油管道上安装有油路控制阀；所述水泵、油泵和环压供给装置均由控制系统进行控制且三者均与所述控制系统相接；所述人工谐振波试验台包括带动所述岩芯夹持器同步进行上下振动的振动台、布设在所述振动台下方且推动所述振动台进行上下振动的电磁振动装置以及与所述电磁振动装置相接且对所述电磁振动装置的驱动频率和振幅进行控制调整的振动控制仪，所述电磁振动装置与所述振动控制仪相接，且所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同，所述岩芯夹持器固定在所述振动台上。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述控制系统包括对水泵进行控制的水压控制器、对油泵进行控制的油压控制器和对环压供给装置进行控制的环压控制器，所述水泵与水压控制器相接，所述油泵与油压控制器相接，所述环压供给装置与环压控制器相接。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述控制系统还包括对水路控制阀和油路控制阀进行控制的阀门通断控制器，所述水路控制阀和油路控制阀均与阀门通断控制器相接。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述岩芯夹持器的数量为多个。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述岩芯夹持器的数量为两个；所述供水管道、供油管道、中间过渡输水容器和中间过渡输油容器的数量均为一个且两个所述岩芯夹持器共用一个供水管道、一个供油管道、一个中间过渡输水容器和一个中间过渡输油容器，所述液体容器的数量为两个；所述输水管道和所述输油管道的数量均为两个，且两个所述岩芯夹持器分别为岩芯夹持器一和岩芯夹持器二，两个所述输水管道分别为输水管道一和输水管道二，两个所述输油管道分别为输油管道一和输油管道二；岩芯夹持器一和岩芯夹持器二的进液口上分别装有进液管道一和进液管道二，所述进液管道一和进液管道二之间接有连通管且所述进液管道一和进液管道二分别安装有进液控制阀一和进液控制阀二，所述连通管上装有连通控制阀，中间过渡输水容器和中间过渡输油容器的出口上分别接有一个出水管道和一个出油管道，所述出水管道、进液管道一与所述连通管的一端部之间通过三通管一进行连通，所述出油管道、进液管道二与所述连通管的另一端部之间通过三通管二进行连通；所述出水管道和进液管道一组成输水管道一，所述出水管道、连通管和进液管道二组成输水管道二，所述出油管道和进液管道二组成输油管道二，所述出油管道、连通管和进液管道一组成输油管道一；两个所述液体容器分别为与岩芯夹持器一和岩芯夹持器二的出液口相接的液体容器一和液体容器二。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述水压检测及显示单元和油压检测及显示单元均为压力表。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述液体容器为刻度管。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征是：所述刻度管为刻度单位为0.1ml的玻璃量筒。
同时，本发明还提供了一种操作简便、实现方便、数据测量准确且能对多个油场进行模拟实验的人工谐振波强化驱油动态模拟实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、非人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
101、被测试岩芯预处理：按照常规油相渗透率测试方法，将被测试岩芯经烘干、抽真空和饱和模拟地层水后装入所述岩芯夹持器内；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将所述岩芯夹持器连同夹于其内部的被测试岩芯一起加热至需模拟地层的环境温度，待加热至需模拟地层的环境温度后将所述岩芯夹持器固定在人工谐振波试验台的振动台上，并将所述恒温箱布设在所述岩芯夹持器外部；
102、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置进行控制调整，使得环压供给装置加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；
103、油驱替水动态模拟实验：启动环压供给装置、关闭水路控制阀、开启油路控制阀且通过所述控制系统控制油泵启动，通过自储油箱输至所述岩芯夹持器内的模拟地层油对被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验；且油驱替水过程中，对所述油压检测及显示单元实时所检测的油压和所述液体容器内的驱出水量进行连续观测，当所述油压检测及显示单元所检测油压数值保持稳定且所述液体容器内的驱出水量不变时，则油驱替水动态模拟实验结束，此时被测试岩芯内处于充分饱和油状态且对应建立了被测试岩芯的束缚水；
104、非人工谐振波水驱油动态模拟实验：通过所述控制系统控制油泵关闭、关闭油路控制阀、开启水路控制阀且同步通过所述控制系统控制水泵启动，实现通过自储水箱输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置加载在被测试岩芯上的环向压力值；
步骤二、人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
201、被测试岩芯预处理：对步骤101中所述岩芯夹持器内所夹持的被测试岩芯进行更换，随后按照步骤101中所述的预处理方法对更换后的被测试岩芯进行预处理；
202、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置进行控制调整，使得环压供给装置加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；同时，根据所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率，且通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整，使得所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同；
203、油驱替水动态模拟实验：按照步骤103中所述的油驱替水动态模拟实验方法，对更换后的被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验；
204、电磁振动装置预运行：开启所述电磁振动装置进行预运行，且预运行时间为20min～40min；
205、人工谐振波水驱油动态模拟实验：待所述电磁振动装置预运行结束后，通过所述控制系统控制油泵关闭、关闭油路控制阀、开启水路控制阀且同步通过所述控制系统控制水泵启动，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动的条件下通过自储水箱输至岩芯夹持器内的模拟地层水，对更换后的被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验，水驱替油动态模拟实验过程中应保持所述电磁振动装置始终处于工作状态；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置加载在更换后被测试岩芯上的环向压力值；
206、重复步骤201至步骤205，分别对多个被更换的被测试岩芯进行人工谐振波动态模拟实验，并相应分多个时间点对实验过程中的相关参数分别进行记录；多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，则每一次进行人工谐振波动态模拟实验时，在步骤202中均需通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整；
步骤三、数据处理：按照最终原油采收率和残余油饱和度的常规计算方法，根据步骤104中和步骤205中所记录的实验数据，即可计算得出多种岩芯在不同实验工况下的最终原油采收率和残余油饱和度。
上述一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验方法，其特征是：步骤104和步骤205中自储水箱输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验时，驱替量为15倍～30倍孔隙体积。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、装置结构简单、设计合理且安装布设方便，使用操作简单，投入成本低。
2、实用价值高且推广应用前景广泛，本发明提出一种在加载人工谐振波的条件下进行室内岩芯水驱油和化学驱油动态模拟实验的装置和方法，具体是在加载有不同频率和不同振幅的人工谐振波条件下进行的岩芯水驱油和化学驱油动态模拟实验，并将其扩大应用到油田中后期的强化开采中，提高整体开发效率。对人工谐振波强化采油技术的进一步发展，为人工谐振波-水驱油和人工谐振波-化学强化驱油技术的合理应用提供坚实的理论基础和室内实验手段，提高了实际生产中原油的整体采收率，为低渗、特低渗、稠油、超稠油等特种油藏高效开发提供了新的技术途径途径，创造最佳的经济效益，可广泛应用于油田的开发行业。
3、通过利用大功率人工波动场对油层的激励，达到增产增注和提高原油采收率的目的，能够为驱油模拟实验提供高精度、高稳定性的室内模拟实验条件。
4、使用效果好且功能完善，实验中所测试数据准确，能对岩芯物性参数、原油物性特征、油层温度、油层压力以及人工谐振波频率、振幅、加载速度、作用方式等关键因素对储层岩芯水驱油和化学驱油效果的影响规律进行室内动态模拟测试，从而为大功率人工谐振波强化采油技术的优化决策提供必要的理论依据及实验数据。
5、工作性能稳定且适用面广，本实验模拟地层温度：25～120℃，模拟油藏压力：5～25MPa，模拟人工谐振波频率：12～500Hz，模拟人工谐振波压力振幅：3～10MPa，同时本实验模拟驱替介质为不同矿化度水、不同碱度水、模拟地层水、模拟地层油、表面活性剂水溶液、聚合物溶液、可动凝胶调驱溶液等多种驱替介质。
6、振动频率与振动强度可任意调节，电磁驱动方式主要通过电流性质控制，因此通过改变电流通电频率和电流电压，便可任意调节机械振动的频率和强度，控制调整方便。
7、工作状态稳定、能量集中且工作效率高，电磁驱动方式直接将电能转换为振动机械能，省去了复杂的机械运动转换装置，因而能有效提高设备的稳定性，减小了机械运动转换的能量损失，提高了能量利用率和工作效率。
8、使用操作简便且模拟效果好，利用可控频率人工谐振波试验台将不同频率、不同振幅、不同加载速度和不同作用方式的人工谐振波加载于岩芯夹持器上，使岩芯驱替实验在人工谐振波动的条件下运行，记录每次实验的时间，记录与时间对应的驱出油量，水量和压力值；进行数据处理，即可得出人工谐振波动和不同驱替介质条件下岩芯的油水单相、两相渗流特征以及残余油饱度和最终原油采收率。
9、可最大程度反应人工谐振波作用于实际地层的真实情况，可为定量分析不同波动条件(振动频率、强度、时间)、不同性质岩芯与不同性质流体(水驱或化学驱)组合条件下的驱替效果，从而为谐振波辅助驱油机理研究提供必要条件。
10、适用范围广，本发明也可以有效完成在人工谐振波动条件下的储层敏感性实验、储层波动酸化解堵实验及其它行业的驱替实验。
综上所述，本发明利用人工谐振波动工作台将不同频率、不同振幅、不同加载速率和不同作用方式的人工谐振波加载于油层岩芯上，使水驱油和化学驱油动态模拟实验在人工谐振波动的条件下运行，同时记录每次实验的时间以及与时间对应的驱出油量，水量和压力值；最后进行数据处理，即可得出人工谐振波动和不同驱替介质条件下岩芯的油水单相、两相渗流特征以及残余油饱度和最终原油采收率。本发明的适用范围广，能够实现在人工谐振波动的条件下进行驱替实验，并相应得出人工谐振波动条件下被测试岩芯的单相、两相渗流特征、残余油饱和度和最终原油采收率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置的使用状态参考图。
图2为本发明人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置的电路原理框图。
图3为本发明进行人工谐振波强化驱油动态模拟实验的方法流程图。
附图标记说明：
1-人工谐振波试验台；2-环压供给装置； 3-岩芯夹持器一；
4-岩芯夹持器二； 5-中间过渡输水容器；6-中间过渡输油容
器；
7-水泵； 8-油泵； 9-水压控制器；
10-油压控制器； 11-供电电源； 12-液体容器一；
13-液体容器二； 14-水路控制阀； 15-油路控制阀；
16-进液控制阀一； 17-进液控制阀二； 18-连通控制阀；
19-储水箱； 20-储油箱； 21-压力表；
22-环压控制器； 23-阀门通断控制器。
具体实施方式
如图1、图2所示的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，包括人工谐振波试验台1、固定在人工谐振波试验台1上且用于夹持被测试岩芯的岩芯夹持器、布设在所述岩芯夹持器外侧的恒温箱、通过液压管道与所述岩芯夹持器的环压接口相接且对夹于所述岩芯夹持器内部的被测试岩芯施加环向压力的环压供给装置2、分别通过输水管道和输油管道与所述岩芯夹持器的进液口相接的中间过渡输水容器5和中间过渡输油容器6、分别通过供水管道和供油管道与中间过渡输水容器5和中间过渡输油容器6的进口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的储水箱19和储油箱20以及通过外接管道与所述岩芯夹持器的出液口相接的液体容器，所述液体容器上标有对其内部所存储溶液体积进行测量的刻度。所述中间过渡输水容器5上装有对其内部所输送水压进行实时检测的水压检测及显示单元，中间过渡输油容器6上装有对其内部所输送油压进行实时检测的油压检测及显示单元，所述供水管道上装有水泵7且所述输水管道上装有水路控制阀14，所述供油管道上装有油泵8且所述输油管道上安装有油路控制阀15。所述水泵7、油泵8和环压供给装置2均由控制系统进行控制且三者均与所述控制系统相接。所述人工谐振波试验台1包括带动所述岩芯夹持器同步进行上下振动的振动台、布设在所述振动台下方且推动所述振动台进行上下振动的电磁振动装置以及与所述电磁振动装置相接且对所述电磁振动装置的驱动频率和振幅进行控制调整的振动控制仪，所述电磁振动装置与所述振动控制仪相接，且所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同，所述岩芯夹持器固定在所述振动台上。
本实施例中，所述环压供给装置2由与所述液压管道相接的供水箱和安装在所述液压管道上的环压泵组成，所述环压供给装置2上设置有对其提供加载在被测试岩芯上的环压进行同步检测并直观显示的压力表21。所述振动台的正下方设置有对其进行支撑的支撑架。
本实施例中，所述控制系统包括对水泵7进行控制的水压控制器9、对油泵8进行控制的油压控制器10和对环压供给装置2进行控制的环压控制器22，所述水泵7与水压控制器9相接，所述油泵8与油压控制器10相接，所述环压供给装置2与环压控制器22相接。
所述控制系统还包括对水路控制阀14和油路控制阀15进行控制的阀门通断控制器23，所述水路控制阀14和油路控制阀15均与阀门通断控制器23相接。实际使用过程中，所述环压控制器22与阀门通断控制器23也可以使用同一个控制芯片来实现。所述水压控制器9、油压控制器10、环压控制器22和阀门通断控制器23均与供电电源11相接。
所述岩芯夹持器的数量为多个，实际实验时，可以根据具体需要对固定于人工谐振波试验台1的岩芯夹持器的数量进行相应调整。
本实施例中，所述岩芯夹持器的数量为两个。所述供水管道、供油管道、中间过渡输水容器5和中间过渡输油容器6的数量均为一个且两个所述岩芯夹持器共用一个供水管道、一个供油管道、一个中间过渡输水容器5和一个中间过渡输油容器6，所述液体容器的数量为两个，所述输水管道和所述输油管道的数量均为两个，且两个所述岩芯夹持器分别为岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4，两个所述输水管道分别为输水管道一和输水管道二，两个所述输油管道分别为输油管道一和输油管道二。所述岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4的进液口上分别装有进液管道一和进液管道二，所述进液管道一和进液管道二之间接有连通管且所述进液管道一和进液管道二分别安装有进液控制阀一16和进液控制阀二17，所述连通管上装有连通控制阀18，中间过渡输水容器5和中间过渡输油容器6的出口上分别接有一个出水管道和一个出油管道，所述出水管道、进液管道一与所述连通管的一端部之间通过三通管一进行连通，所述出油管道、进液管道二与所述连通管的另一端部之间通过三通管二进行连通。所述出水管道和进液管道一组成输水管道一，所述出水管道、连通管和进液管道二组成输水管道二，所述出油管道和进液管道二组成输油管道二，所述出油管道、连通管和进液管道一组成输油管道一。两个所述液体容器分别为与岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4的出液口相接的液体容器一12和液体容器二13。
本实施例中，所述水压检测及显示单元和油压检测及显示单元均为压力表21。所述液体容器为刻度管，且所述刻度管为刻度单位为0.1ml的玻璃量筒，实际使用时，也可以选用其它刻度单位为0.1ml的玻璃量筒。，另外，实际操作过程中，所述水压检测及显示单元和油压检测及显示单元还可以采用压力传感器对所输送水压和油压进行实时检测，并将所检测信号同步分别传送至水压控制器9和油压控制器10，且通过分别与水压控制器9和油压控制器10相接的显示器进行同步显示，且所述压力传感器分别与水压控制器9和油压控制器10相接。
如图3所示的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验方法，包括以下步骤：
步骤一、非人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
101、被测试岩芯预处理：按照常规油相渗透率测试方法，将被测试岩芯经烘干、抽真空和饱和模拟地层水后装入所述岩芯夹持器内；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将所述岩芯夹持器连同夹于其内部的被测试岩芯一起加热至需模拟地层的环境温度，待加热至需模拟地层的环境温度后将所述岩芯夹持器固定在人工谐振波试验台1的振动台上，并将所述恒温箱布设在所述岩芯夹持器外部。
本实施例中，将岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4同时加热至需模拟地层的环境温度后，再分别固定在人工谐振波试验台1的振动台上，同时在岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4外侧布设一个恒温箱。
步骤101中进行被测试岩芯预处理之前，先测量被测试岩芯1的尺寸并称被测试岩芯1的干重，且将被测试岩芯1抽真空和饱和模拟地层水后再对被测试岩芯1的湿重进行称量，并根据称量结果计算被测试岩芯1的空隙体积和孔隙度。
102、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置2进行控制调整，使得环压供给装置2加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同。
103、油驱替水动态模拟实验：启动环压供给装置2、关闭水路控制阀14、开启油路控制阀15且通过所述控制系统控制油泵8启动，通过自储油箱20输至所述岩芯夹持器内的模拟地层油对被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验；且油驱替水过程中，对所述油压检测及显示单元实时所检测的油压和所述液体容器内的驱出水量进行连续观测，当所述油压检测及显示单元所检测油压数值保持稳定且所述液体容器内的驱出水量不变时，则油驱替水动态模拟实验结束，此时被测试岩芯内处于充分饱和油状态且对应建立了被测试岩芯的束缚水。
本实施例中，将经8小时～10小时烘干且抽真空饱和地层水的两个被测试岩芯分别装进岩芯夹持器一3和岩芯夹持器二4中，关闭水路控制阀14、开启油路控制阀15且启动油泵8用储油箱20内所存储的模拟地层油驱替，直至两个被测试岩芯均不向外出水且压力稳定时为止，即充分饱和油，这样就建立了束缚水。
104、非人工谐振波水驱油动态模拟实验：通过所述控制系统控制油泵8关闭、关闭油路控制阀15、开启水路控制阀14且同步通过所述控制系统控制水泵7启动，实现通过自储水箱19输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱19内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置2加载在被测试岩芯上的环向压力值。
本实施例中，停止油泵8工作，关闭油路控制阀15、开启水路控制阀14且启动水泵7后，在不加人工谐振波振动的条件下做驱替实验时，驱替到20倍孔隙体积为止；然后一次性关闭水路控制阀14、水泵7和环压供给装置2；记录实验次数，记录实验时间，并记录与实验时间对应的驱出油量、用水量和压力值。
步骤二、人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
201、被测试岩芯预处理：对步骤101中所述岩芯夹持器内所夹持的被测试岩芯进行更换，随后按照步骤101中所述的预处理方法对更换后的被测试岩芯进行预处理。
202、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置2进行控制调整，使得环压供给装置2加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；同时，根据所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率，且通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整，使得所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同。
203、油驱替水动态模拟实验：按照步骤103中所述的油驱替水动态模拟实验方法，对更换后的被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验。
204、电磁振动装置预运行：开启所述电磁振动装置进行预运行，且预运行时间为20min～40min。
本实施例中，开启所述电磁振动装置预运行30min
205、人工谐振波水驱油动态模拟实验：待所述电磁振动装置预运行结束后，通过所述控制系统控制油泵8关闭、关闭油路控制阀15、开启水路控制阀14且同步通过所述控制系统控制水泵7启动，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动的条件下通过自储水箱19输至岩芯夹持器内的模拟地层水，对更换后的被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验，水驱替油动态模拟实验过程中应保持所述电磁振动装置始终处于工作状态；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱19内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置2加载在更换后被测试岩芯上的环向压力值。
本实施例中，步骤205中通过自储水箱19输至岩芯夹持器内的模拟地层水对更换后的被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验时，驱替到20倍孔隙体积为止；然后一次性关闭水路控制阀14、水泵7、所述电磁振动装置和环压供给装置2；记录实验次数，记录实验时间，并记录与实验时间对应的驱出油量、用水量和压力值。
206、重复步骤201至步骤205，分别对多个被更换的被测试岩芯进行人工谐振波动态模拟实验，并相应分多个时间点对实验过程中的相关参数分别进行记录；多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，则每一次进行人工谐振波动态模拟实验时，在步骤202中均需通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整。
步骤三、数据处理：按照最终原油采收率和残余油饱和度的常规计算方法，根据步骤104中和步骤205中所记录的实验数据，即可计算得出多种岩芯在不同实验工况下的最终原油采收率和残余油饱和度。
本实施例中，采用不同频率与相同人工谐振波动加速度的人工谐振波动对多组岩芯分别进行人工谐振波动态模拟实验，每组岩芯包括两个被测试岩芯。实验结束后，根据步骤104和步骤205中所记录的所有实验数据，按照常规的最终原油采收率和残余油饱和度计算方法，即可计算得出人工谐振波动条件下多种不同岩芯在多种实验工况下的最终原油采收率和残余油饱和度。同时，可根据所记录的实验数据，计算出在不同频率、不同振幅人工谐振波作用条件下，被测试岩芯的水相渗透率和油相渗透率。
综上，实际进行驱替时，步骤104和步骤205中自储水箱19输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验时，驱替量为15倍～30倍孔隙体积。本实施例中，步骤104和步骤205中进行水驱油动态模拟实验时，驱替量为20倍孔隙体积，可以根据具体需要对驱替量进行相应调整。
综上所述，本发明用两块被测试岩芯在不加人工谐振波动的条件下进行驱替，并记录对应的实验数据；之后，再采用其它几块被测试岩芯且在采用不同频率、相同振动加速度的人工谐振波振动条件下分别进行驱替，且驱替之前人工谐振装置先预运行30分钟，然后开始驱油实验，同时记录相关实验数据，包括实验时间、与所记录实验时间对应的驱出油量，水量和压力值；然后一次性关闭人工谐振波动台、水泵和环压供给装置；最后，进行数据处理，即可计算出人工谐振波动条件下被测试岩芯的最终原油采收率和残余油饱和度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：包括人工谐振波试验台(1)、固定在人工谐振波试验台(1)上且用于夹持被测试岩芯的岩芯夹持器、布设在所述岩芯夹持器外侧的恒温箱、通过液压管道与所述岩芯夹持器的环压接口相接且对夹于所述岩芯夹持器内部的被测试岩芯施加环向压力的环压供给装置(2)、分别通过输水管道和输油管道与所述岩芯夹持器的进液口相接的中间过渡输水容器(5)和中间过渡输油容器(6)、分别通过供水管道和供油管道与中间过渡输水容器(5)和中间过渡输油容器(6)的进口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的储水箱(19)和储油箱(20)以及通过外接管道与所述岩芯夹持器的出液口相接的液体容器，所述液体容器上标有对其内部所存储溶液体积进行测量的刻度；所述中间过渡输水容器(5)上装有对其内部所输送水压进行实时检测的水压检测及显示单元，中间过渡输油容器(6)上装有对其内部所输送油压进行实时检测的油压检测及显示单元，所述供水管道上装有水泵(7)且所述输水管道上装有水路控制阀(14)，所述供油管道上装有油泵(8)且所述输油管道上安装有油路控制阀(15)；所述水泵(7)、油泵(8)和环压供给装置(2)均由控制系统进行控制且三者均与所述控制系统相接；所述人工谐振波试验台(1)包括带动所述岩芯夹持器同步进行上下振动的振动台、布设在所述振动台下方且推动所述振动台进行上下振动的电磁振动装置以及与所述电磁振动装置相接且对所述电磁振动装置的驱动频率和振幅进行控制调整的振动控制仪，所述电磁振动装置与所述振动控制仪相接，且所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同，所述岩芯夹持器固定在所述振动台上。
2.按照权利要求1所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述控制系统包括对水泵(7)进行控制的水压控制器(9)、对油泵(8)进行控制的油压控制器(10)和对环压供给装置(2)进行控制的环压控制器(22)，所述水泵(7)与水压控制器(9)相接，所述油泵(8)与油压控制器(10)相接，所述环压供给装置(2)与环压控制器(22)相接。
3.按照权利要求2所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述控制系统还包括对水路控制阀(14)和油路控制阀(15)进行控制的阀门通断控制器(23)，所述水路控制阀(14)和油路控制阀(15)均与阀门通断控制器(23)相接。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述岩芯夹持器的数量为多个。
5.按照权利要求1、2或3所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述岩芯夹持器的数量为两个；所述供水管道、供油管道、中间过渡输水容器(5)和中间过渡输油容器(6)的数量均为一个且两个所述岩芯夹持器共用一个供水管道、一个供油管道、一个中间过渡输水容器(5)和一个中间过渡输油容器(6)，所述液体容器的数量为两个；所述输水管道和所述输油管道的数量均为两个，且两个所述岩芯夹持器分别为岩芯夹持器一(3)和岩芯夹持器二(4)，两个所述输水管道分别为输水管道一和输水管道二，两个所述输油管道分别为输油管道一和输油管道二；岩芯夹持器一(3)和岩芯夹持器二(4)的进液口上分别装有进液管道一和进液管道二，所述进液管道一和进液管道二之间接有连通管且所述进液管道一和进液管道二分别安装有进液控制阀一(16)和进液控制阀二(17)，所述连通管上装有连通控制阀(18)，中间过渡输水容器(5)和中间过渡输油容器(6)的出口上分别接有一个出水管道和一个出油管道，所述出水管道、进液管道一与所述连通管的一端部之间通过三通管一进行连通，所述出油管道、进液管道二与所述连通管的另一端部之间通过三通管二进行连通；所述出水管道和进液管道一组成输水管道一，所述出水管道、连通管和进液管道二组成输水管道二，所述出油管道和进液管道二组成输油管道二，所述出油管道、连通管和进液管道一组成输油管道一；两个所述液体容器分别为与岩芯夹持器一(3)和岩芯夹持器二(4)的出液口相接的液体容器一(12)和液体容器二(13)。
6.按照权利要求1、2或3所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述水压检测及显示单元和油压检测及显示单元均为压力表(21)。
7.按照权利要求1、2或3所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述液体容器为刻度管。
8.按照权利要求7所述的一种人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置，其特征在于：所述刻度管为刻度单位为0.1ml的玻璃量筒。
9.一种利用如按照权利要求1所述人工谐振波强化驱油动态模拟实验装置进行强化驱油动态模拟的实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、非人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
101、被测试岩芯预处理：按照常规油相渗透率测试方法，将被测试岩芯经烘干、抽真空和饱和模拟地层水后装入所述岩芯夹持器内；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将所述岩芯夹持器连同夹于其内部的被测试岩芯一起加热至需模拟地层的环境温度，待加热至需模拟地层的环境温度后将所述岩芯夹持器固定在人工谐振波试验台(1)的振动台上，并将所述恒温箱布设在所述岩芯夹持器外部；
102、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置(2)进行控制调整，使得环压供给装置(2)加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；
103、油驱替水动态模拟实验：启动环压供给装置(2)、关闭水路控制阀(14)、开启油路控制阀(15)且通过所述控制系统控制油泵(8)启动，通过自储油箱(20)输至所述岩芯夹持器内的模拟地层油对被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验；且油驱替水过程中，对所述油压检测及显示单元实时所检测的油压和所述液体容器内的驱出水量进行连续观测，当所述油压检测及显示单元所检测油压数值保持稳定且所述液体容器内的驱出水量不变时，则油驱替水动态模拟实验结束，此时被测试岩芯内处于充分饱和油状态且对应建立了被测试岩芯的束缚水；
104、非人工谐振波水驱油动态模拟实验：通过所述控制系统控制油泵(8)关闭、关闭油路控制阀(15)、开启水路控制阀(14)且同步通过所述控制系统控制水泵(7)启动，实现通过自储水箱(19)输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱(19)内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置(2)加载在被测试岩芯上的环向压力值；
步骤二、人工谐振波动态模拟实验，其实验过程如下：
201、被测试岩芯预处理：对步骤101中所述岩芯夹持器内所夹持的被测试岩芯进行更换，随后按照步骤101中所述的预处理方法对更换后的被测试岩芯进行预处理；
202、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制系统对环压供给装置(2)进行控制调整，使得环压供给装置(2)加载在被测试岩芯上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；同时，根据所述振动台和所述岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率，且通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整，使得所述电磁振动装置的驱动频率与所述振动台和岩芯夹持器同步进行上下振动时的自振频率相同；
203、油驱替水动态模拟实验：按照步骤103中所述的油驱替水动态模拟实验方法，对更换后的被测试岩芯进行油驱替水动态模拟实验；
204、电磁振动装置预运行：开启所述电磁振动装置进行预运行，且预运行时间为20min～40min；
205、人工谐振波水驱油动态模拟实验：待所述电磁振动装置预运行结束后，通过所述控制系统控制油泵(8)关闭、关闭油路控制阀(15)、开启水路控制阀(14)且同步通过所述控制系统控制水泵(7)启动，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动的条件下通过自储水箱(19)输至岩芯夹持器内的模拟地层水，对更换后的被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验，水驱替油动态模拟实验过程中应保持所述电磁振动装置始终处于工作状态；且水驱油动态模拟实验过程中，分多个时间点对水驱油动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出油量、用水量、所用水压值和环向压力值，所述驱出油量为通过所述液体容器上的刻度测试出的由被测试岩芯驱出至所述液体容器内的模拟地层油数量，所述用水量为储水箱(19)内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述水压检测及显示单元所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置(2)加载在更换后被测试岩芯上的环向压力值；
206、重复步骤201至步骤205，分别对多个被更换的被测试岩芯进行人工谐振波动态模拟实验，并相应分多个时间点对实验过程中的相关参数分别进行记录；多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次人工谐振波动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，则每一次进行人工谐振波动态模拟实验时，在步骤202中均需通过所述振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率进行控制调整；
步骤三、数据处理：按照最终原油采收率和残余油饱和度的常规计算方法，根据步骤104中和步骤205中所记录的实验数据，即可计算得出多种岩芯在不同实验工况下的最终原油采收率和残余油饱和度。
10.按照权利要求9所述的实验方法，其特征在于：步骤104和步骤205中自储水箱(19)输至所述岩芯夹持器内的模拟地层水对被测试岩芯进行水驱油动态模拟实验时，驱替量为15倍～30倍孔隙体积。
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