CN101975052B - 一种二元叠合波强化驱油实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二元叠合波强化驱油实验装置及实验方法，其实验装置包括人工谐振波试验台、岩芯夹持器、环压供给装置、安装在高压水罐出液口和岩芯夹持器间的水力脉冲波发生器、通过输水管道和输油管道与岩芯夹持器进液口相接的高压水罐和高压油罐以及与岩芯夹持器出液口相接的液体容器，输水管道和输油管道上均装有中间过渡容器；其实验方法包括步骤：一、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验；二、更换岩芯且在不同频率、不同振幅的人工谐振波和水力脉冲波两种波场条件下对多个岩芯进行强化驱油实验；三、数据处理。本发明设计合理、布设方便、功能完善且操作简便、模拟效果好，能测试出两种波场条件下不同岩芯的最终采收率和残余油饱度。

Description

一种二元叠合波强化驱油实验装置及实验方法

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，尤其是涉及一种二元叠合波强化驱油实验装置及实验方法。

背景技术

现如今，波场强化采油已经在实践上有了初步研究，单独的位移振动和水力振动对储层岩芯的渗流特性都有影响，实际采油过程中，选择适当的振动参数后，位移振动和水力振动方法都可以提高采收率，达到增产增注的目的。但是不足之处在于，单一波的频率范围在系统固有频率附近的谐振频率范围很窄，因而若参数选择不当，反而有可能降低采收率。

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、驱油效果好、适用面广的二元叠合波强化驱油实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种二元叠合波强化驱油实验装置，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、布设在岩芯夹持器外侧的恒温箱、通过液压管道与岩芯夹持器的环压接口相接且对夹于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、水力脉冲波发生器、分别通过输水管道和输油管道与岩芯夹持器的进液口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的高压水罐和高压油罐以及通过外接管道与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，所述输水管道和输油管道上均装有中间过渡容器，所述中间过渡容器与岩芯夹持器的进液口之间的所述输水管道和输油管道上均装有缓冲罐二，且所述输水管道和输油管道上分别装有水路控制阀和油路控制阀，所述缓冲罐二上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元二；所述水力脉冲波发生器通过旁通管道安装在高压水罐的出液口和岩芯夹持器的进液口之间，所述高压水罐与水力脉冲波发生器之间的旁通管道上装有中间过渡容器，且所述旁通管道上装有水力脉冲控制阀门；所述人工谐振波试验台包括带动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；所述人工谐振波试验台和水力脉冲波发生器对应组成同时对所述被测试岩芯施工人工谐振波和水力脉冲波的二元叠合波强化驱油装置；

所述高压水罐和高压油罐的进气口分别通过高压气路管道一和高压气路管道二与缓冲罐一的出气口相接，所述缓冲罐一的进气口通过连接管道一与高压氮气瓶相接，所述高压气路管道一、高压气路管道二和连接管道一上分别安装有气路控制阀一、气路控制阀二和气路控制阀三，且高压氮气瓶和缓冲罐一组成自高压水罐和高压油罐向岩芯夹持器内部提供模拟地层水和模拟地层油的高压驱动装置；所述缓冲罐一上装有对其内部所输送气体压力进行实时检测的压力检测及显示单元一。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：所述输水管道、输油管道和旁通管道共用一个中间过渡容器且三者共用一个缓冲罐二，所述高压水罐和高压油罐的出液口分别通过分支管道一和分支管道二与中间过渡容器的进液口相接，中间过渡容器的出液口通过主管道一与缓冲罐二的进液口相接，缓冲罐二的出液口通过主管道二与岩芯夹持器的进液口相接；所述分支管道一、主管道一和主管道二组成所述输水管道，所述分支管道二、主管道一和主管道二组成所述输油管道；所述水路控制阀和油路控制阀分别安装在分支管道一和分支管道二上，主管道一上安装有主控制阀；所述水力脉冲波发生器的进液口通过旁通管道一与中间过渡容器的出液口相接，所述水力脉冲波发生器的出液口通过输送管道与岩芯夹持器的进液口相接，且旁通管道一和所述输送管道上分别装有进口阀门和出口阀门，所述旁通管道一和所述输送管道组成所述旁通管道，所述水力脉冲控制阀门包括进口阀门和出口阀门。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：所述水力脉冲波发生器的进液口通过旁通管道一与中间过渡容器的出液口相接，水力脉冲波发生器的出液口通过旁通管道二与缓冲罐二的进液口相接，所述出口阀门安装在旁通管道二上。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：所述环压供给装置包括通过液压管道与岩芯夹持器的环压接口相接的储水罐、安装在液压管道上的环压泵和安装在岩芯夹持器的环压接口与环压泵之间的液压管道上的缓冲罐三，缓冲罐三的出液口与岩芯夹持器的环压接口之间的液压管道上安装有控制阀门一，冲罐三的进液口与环压泵之间的液压管道上安装有控制阀门二；所述缓冲罐二上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元三。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：所述压力检测及显示单元一、压力检测及显示单元二和压力检测及显示单元三均为压力表。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：所述主管道一上装有三通管，且旁通管道二通过三通管与主管道一相通，所述主控制阀安装在三通管与中间过渡容器的出液口之间的主管道一上。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：还包括控制器和与控制器相接的参数设置单元，所述水路控制阀、油路控制阀、进口阀门、出口阀门、气路控制阀一、气路控制阀二、气路控制阀三、主控制阀、控制阀门一和控制阀门二均为电磁控制阀；所述水路控制阀、油路控制阀、进口阀门、出口阀门、气路控制阀一、气路控制阀二、气路控制阀三、主控制阀、控制阀门一和控制阀门二均与控制器相接且均由控制器进行控制。

上述一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征是：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。

同时，本发明还提供了一种操作简便、实现方便、数据测量准确且强化驱油模拟效果好的二元叠合波强化驱油实验装置进行强化驱油的实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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，并将所述恒温装置布设在岩芯夹持器外部；

102、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制器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、关闭气路控制阀一、水路控制阀和所述水力脉冲控制阀门且开启气路控制阀二、气路控制阀三和油路控制阀，通过自高压油罐输至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，对所述输油管道上所装缓冲罐二上所安装的压力检测及显示单元二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，当所述压力检测及显示单元二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、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验：关闭气路控制阀二、油路控制阀、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器且开启气路控制阀一、气路控制阀三和水路控制阀，实现通过自高压水罐输至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，所述用水量为高压水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，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、二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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，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、二元叠加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，关闭气路控制阀二、水路控制阀和油路控制阀且开启气路控制阀一、气路控制阀三、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动且由水力脉冲波发生器同步施加水力脉冲波的条件下通过自高压水罐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，所述用水量为高压水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，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；

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二元叠加波水驱油动态模拟实验，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；多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，且水力脉冲波发生器所施加水力脉冲波的振动频率和振幅均不相同，则每一次进行二元叠加波水驱油动态模拟实验时，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，同时需对水力脉冲波发生器的控制参数进行调整以对其产生水力脉冲波的频率和振幅进行调整；

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，即可计算得出多个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。

上述一种二元叠合波强化驱油实验方法，其特征是：步骤104和步骤205中通过自高压水罐输至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，本发明将两种不同性质的人工谐振波和水力脉冲产生的脉冲波同时加载在被测试岩芯上，以对被测试岩芯进行强化驱油试验，使得原油驱替实验在人工谐振波和水力脉冲波两种波同时作用下进行，并且本发明能结合两种波的特点，充分发挥两种波间更有效的协同作用，并能将其扩大应用到油田中后期的开采中。综上，本发明将人工谐振波与水力脉冲波同时加载在被测试岩芯上，形成两种波的叠合波即二元叠合波。用二元叠合波进行强化驱油实验，可以减少单一波场的缺点，避免单一波场的局限性，尽可能发挥出二元叠合波的有效协同作用。同时，本发明为波场强化采油技术的合理应用提供坚实的理论基础，创造最佳的经济效益，并提高了实际生产中原油的采收率，为低渗透油藏的有效开发提供了新途径，且为进一步提高了波场强化采油的经济效益和社会效益。

3、提供了一种人工谐振波和水力脉冲波同时加载的实验条件，其利用水力脉冲波发生器将稳定驱替液体变为脉动驱替液体，使驱替实验在两种波场存在的条件下运行。

4、本发明利用室内人工谐振波和水力脉冲波的协同作用进行强化采油综合模拟实验，对单一的波场强化驱油实验方法进行创新，更大程度上通过物理方法提高原油的采收率。本发明利用人工谐振波使孔隙里的原油连续不断地受到拉伸和压缩，由于剪切力的作用降低了分子间的作用力，破坏了原油的流变结构，使原油粘度降低；同时，人工谐振波通过地下介质传播到储油层的上覆盖层，由于径向距离的差异，在油层横向产生微小附加压力梯度，这种附加压力梯度会减小油层液体的表面张力，促进其流动；另外，将纵向的水力脉冲波加载到已经加载了横向人工谐振波的岩芯上可以是在人工谐振波作用下已经脱离孔隙束缚的原油更好的流动。同时水力的高频脉动压力可以使水驱油过程中管线中的水产生高速的往复运动，然后作用于岩芯，因而能产生较好的驱油效果。当压力波幅度和强度达到或接近岩石破裂压力时，地层近井地带就会形成微裂缝网，在周期性压力作用下，随着波动的深入，逐渐撑开地层深处的裂缝。

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，模拟水力波频率：20～200Hz，模拟水力波压力振幅：2～6MPa，模拟人工谐振波频率：12～500Hz，模拟人工谐振波压力振幅：3～10MPa；本实验模拟驱替介质：盐酸、氢氟酸、土酸、强氧化剂、溶剂、热化学剂等酸化液和化学解堵剂和不同矿化度水、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驱油介质。

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；同时对水力脉冲波的频率和振幅等参数调整也非常方便，只需对水力脉冲发生器的相关工作参数进行相应调整即可。

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在被测试岩芯上；同时，利用水力脉冲波发生器将稳定驱替液体变为脉动驱替液体，从而使得驱替实验在两种波场存在条件下运行；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，即可得出二元叠合波作用条件下岩芯的最终原油采收率和残余油饱和度。

9、适用范围广，本发明也可以有效完成在人工谐振波和水力脉冲波两种波场条件下的储层敏感性实验及其它行业的相关驱替实验中。

本发明设计合理、安装布设方便、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和水力脉冲波两种波场条件下岩芯的最终原油采收率和残余油饱度，实现了两种不同波场同时存在条件下的驱油作用，为油田的中后期物理油采提供理论依据，并可广泛应用于油田的开发行业。

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为本发明二元叠合波强化驱油实验装置的使用状态参考图。

图2为本发明二元叠合波强化驱油实验装置的电路原理框图。

图3为本发明进行二元叠合波强化驱油实验的方法流程图。

附图标记说明：

1-人工谐振波试验台；2-岩芯夹持器；   3-环压供给装置；

3-1-储水罐；        3-2-环压泵；     3-3-缓冲罐三；

3-4-控制阀门一；    3-5-控制阀门二； 4-水力脉冲波发生器；

5-高压水罐；        6-高压油罐；     7-中间过渡容器；

8-水路控制阀；      9-油路控制阀；   10-旁通管道一；

11-进口阀门；       12-出口阀门；    13-高压气路管道一；

14-高压气路管道二； 15-缓冲罐一；    16-连接管道一；

17-高压氮气瓶；     18-气路控制阀二；19-气路控制阀三；

20-分支管道一；     21-分支管道二；  22-缓冲罐二；

23-主管道一；       24-主管道二；    25-主控制阀；

26-旁通管道二；     27-三通管；      28-液压管道；

29-控制器；         30-参数设置单元；31-压力表；

32-玻璃量筒。

具体实施方式

如图1、图2所示的一种二元叠合波强化驱油实验装置，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2、布设在岩芯夹持器2外侧的恒温箱、通过液压管道28与岩芯夹持器2的环压接口相接且对夹于岩芯夹持器2内部的被测试岩芯施加环向压力的环压供给装置3、水力脉冲波发生器4、分别通过输水管道和输油管道与岩芯夹持器2的进液口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的高压水罐5和高压油罐6以及通过外接管道与岩芯夹持器2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，所述输水管道和输油管道上均装有中间过渡容器7，所述中间过渡容器7与岩芯夹持器2的进液口之间的所述输水管道和输油管道上均装有缓冲罐二22，且所述输水管道和输油管道上分别装有水路控制阀8和油路控制阀9，所述缓冲罐二22上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元二。所述水力脉冲波发生器4通过旁通管道安装在高压水罐5的出液口和岩芯夹持器2的进液口之间，所述高压水罐5与水力脉冲波发生器4之间的旁通管道上装有中间过渡容器7，且所述旁通管道上装有水力脉冲控制阀门。所述人工谐振波试验台1包括带动岩芯夹持器2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。所述人工谐振波试验台1和水力脉冲波发生器4对应组成同时对所述被测试岩芯施工人工谐振波和水力脉冲波的二元叠合波强化驱油装置。

所述高压水罐5和高压油罐6的进气口分别通过高压气路管道一13和高压气路管道二14与缓冲罐一15的出气口相接，所述缓冲罐一15的进气口通过连接管道一16与高压氮气瓶17相接，所述高压气路管道一13、高压气路管道二14和连接管道一16上分别安装有气路控制阀一17、气路控制阀二18和气路控制阀三19，且高压氮气瓶17和缓冲罐一15组成自高压水罐5和高压油罐6向岩芯夹持器2内部提供模拟地层水和模拟地层油的高压驱动装置。所述缓冲罐一15上装有对其内部所输送气体压力进行实时检测的压力检测及显示单元一。

本实施例中，所述输水管道、输油管道和旁通管道共用一个中间过渡容器7且三者共用一个缓冲罐二22，所述高压水罐5和高压油罐6的出液口分别通过分支管道一20和分支管道二21与中间过渡容器7的进液口相接，中间过渡容器7的出液口通过主管道一23与缓冲罐二22的进液口相接，缓冲罐二22的出液口通过主管道二24与岩芯夹持器2的进液口相接。所述分支管道一20、主管道一23和主管道二24组成所述输水管道，所述分支管道二21、主管道一23和主管道二24组成所述输油管道。所述水路控制阀8和油路控制阀9分别安装在分支管道一20和分支管道二21上，主管道一23上安装有主控制阀25。所述水力脉冲波发生器4的进液口通过旁通管道一10与中间过渡容器7的出液口相接，所述水力脉冲波发生器4的出液口通过输送管道与岩芯夹持器2的进液口相接，且旁通管道一10和所述输送管道上分别装有进口阀门11和出口阀门12，所述旁通管道一10和所述输送管道组成所述旁通管道，所述水力脉冲控制阀门包括进口阀门11和出口阀门12。

所述水力脉冲波发生器4的进液口通过旁通管道一10与中间过渡容器7的出液口相接，水力脉冲波发生器4的出液口通过旁通管道二26与缓冲罐二22的进液口相接，所述出口阀门12安装在旁通管道二26上。

本实施例中，所述环压供给装置3包括通过液压管道28与岩芯夹持器2的环压接口相接的储水罐3-1、安装在液压管道28上的环压泵3-2和安装在岩芯夹持器2的环压接口与环压泵3-2之间的液压管道28上的缓冲罐三3-3，缓冲罐三3-3的出液口与岩芯夹持器2的环压接口之间的液压管道28上安装有控制阀门一3-4，冲罐三3-3的进液口与环压泵3-2之间的液压管道28上安装有控制阀门二3-5。所述缓冲罐二22上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元三。

本实施例中，所述压力检测及显示单元一、压力检测及显示单元二和压力检测及显示单元三均为压力表31。

所述主管道一23上装有三通管27，且旁通管道二26通过三通管27与主管道一23相通，所述主控制阀25安装在三通管27与中间过渡容器7的出液口之间的主管道一23上。

同时，本发明还包括控制器29和与控制器29相接的参数设置单元30，所述水路控制阀8、油路控制阀9、进口阀门11、出口阀门12、气路控制阀一17、气路控制阀二18、气路控制阀三19、主控制阀25、控制阀门一3-4和控制阀门二3-5均为电磁控制阀。所述水路控制阀8、油路控制阀9、进口阀门11、出口阀门12、气路控制阀一17、气路控制阀二18、气路控制阀三19、主控制阀25、控制阀门一3-4和控制阀门二3-5均与控制器29相接且均由控制器29进行控制，所述环压泵3-2与控制器29相接且均由控制器29进行控制。

另外，实际操作过程中，所述压力检测及显示单元一、压力检测及显示单元二和压力检测及显示单元三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控制器29，并通过与控制器29相接的显示器对所检测压力进行同步显示。

本实施例中，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32。实际使用时，也可以选用其它刻度单位为0.1ml的玻璃量筒32。

如图3所示的一种二元叠合波强化驱油实验方法，包括以下步骤：

步骤一、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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岩芯夹持器2内；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将岩芯夹持器2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岩芯夹持器2固定在人工谐振波试验台1的振动台上，并将所述恒温装置布设在岩芯夹持器2外部。

步骤101中进行被测试岩芯预处理之前，先测量被测试岩芯的尺寸并称被测试岩芯的干重，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的湿重进行称量，并根据称量结果计算被测试岩芯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，且通过所述控制器对环压供给装置3进行控制调整，使得环压供给装置3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3、关闭气路控制阀一17、水路控制阀8和所述水力脉冲控制阀门且开启气路控制阀二18、气路控制阀三19和油路控制阀9，通过自高压油罐6输至岩芯夹持器2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，对所述输油管道上所装缓冲罐二22上所安装的压力检测及显示单元二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，当所述压力检测及显示单元二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被测试岩芯装进岩芯夹持器2中，关闭气路控制阀一17、水路控制阀8和所述水力脉冲控制阀门且开启气路控制阀二18、气路控制阀三19和油路控制阀9，用高压油罐6输至岩芯夹持器2内的模拟地层油对被测试岩芯进行油驱替，直至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、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验：关闭气路控制阀二18、油路控制阀9、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器4且开启气路控制阀一17、气路控制阀三19和水路控制阀8，实现通过自高压水罐5输至岩芯夹持器2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，所述用水量为高压水罐5内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二22上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置3加载在被测试岩芯上的环向压力值。

本实施例中，在不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验时，驱替到20倍孔隙体积为止；然后一次性关闭气路控制阀一17、气路控制阀三19、水路控制阀8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、二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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2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，对环压供给装置3进行控制调整，使得环压供给装置3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，根据所述振动台和岩芯夹持器2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2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，所述电磁振动装置的预运行时间为30min。

205、二元叠加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，关闭气路控制阀二18、水路控制阀8和油路控制阀9且开启气路控制阀一17、气路控制阀三19、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器4，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动且由水力脉冲波发生器4同步施加水力脉冲波的条件下通过自高压水罐5输至岩芯夹持器2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，所述用水量为高压水罐5内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二22上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置3加载在被测试岩芯上的环向压力值。

本实施例中，二元叠加波条件下进行强化驱油实验时，驱替到20倍孔隙体积为止；然后一次性关闭所述电磁振动装置、气路控制阀一17、气路控制阀三19、所述水力脉冲控制阀门、水力脉冲波发生器4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二元叠加波水驱油动态模拟实验，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；多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，且水力脉冲波发生器4所施加水力脉冲波的振动频率和振幅均不相同，则每一次进行二元叠加波水驱油动态模拟实验时，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，同时需对水力脉冲波发生器4的控制参数进行调整以对其产生水力脉冲波的频率和振幅进行调整。

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，即可计算得出多个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。同时，可根据所记录的实验数据，计算出在不同频率、不同振幅人工谢振波与水力脉冲波两种波场条件下，被测试岩芯的水相渗透率和油相渗透率。

综上，实际操作过程中，步骤104和步骤205中通过自高压水罐5输至岩芯夹持器2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中通过自高压水罐5输至岩芯夹持器2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20倍孔隙体积，实际进行驱替时，可以根据具体需要，对驱替量进行相应调整。

综上所述，本发明对不同的岩芯在不同振动频率、相同振动加速度振动和不同脉冲流量的条件下进行模拟实验，通过多次重复实验后，即可得到不同振动频率、相同振动加速度振动和不同脉冲流量下，多种被测试岩芯的最终原油采收率和残余油饱和度。另外，本发明还能有效适用至在振动与水力脉冲条件下进行的储层敏感性实验及其它行业的相关驱替实验中。

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)

1.一种二元叠合波强化驱油实验装置，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(2)、布设在岩芯夹持器(2)外侧的恒温箱、通过液压管道(28)与岩芯夹持器(2)的环压接口相接且对夹于岩芯夹持器(2)内部的被测试岩芯施加环向压力的环压供给装置(3)、水力脉冲波发生器(4)、分别通过输水管道和输油管道与岩芯夹持器(2)的进液口相接且内部分别装有模拟地层水和模拟地层油的高压水罐(5)和高压油罐(6)以及通过外接管道与岩芯夹持器(2)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，所述输水管道和输油管道上均装有中间过渡容器(7)，所述中间过渡容器(7)与岩芯夹持器(2)的进液口之间的所述输水管道和输油管道上均装有缓冲罐二(22)，且所述输水管道和输油管道上分别装有水路控制阀(8)和油路控制阀(9)，所述缓冲罐二(22)上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元二；所述水力脉冲波发生器(4)通过旁通管道安装在高压水罐(5)的出液口和岩芯夹持器(2)的进液口之间，所述高压水罐(5)与水力脉冲波发生器(4)之间的旁通管道上装有中间过渡容器(7)，且所述旁通管道上装有水力脉冲控制阀门；所述人工谐振波试验台(1)包括带动岩芯夹持器(2)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；所述人工谐振波试验台(1)和水力脉冲波发生器(4)对应组成同时对所述被测试岩芯施工人工谐振波和水力脉冲波的二元叠合波强化驱油装置；

所述高压水罐(5)和高压油罐(6)的进气口分别通过高压气路管道一(13)和高压气路管道二(14)与缓冲罐一(15)的出气口相接，所述缓冲罐一(15)的进气口通过连接管道一(16)与高压氮气瓶(17)相接，所述高压气路管道一(13)、高压气路管道二(14)和连接管道一(16)上分别安装有气路控制阀一(17)、气路控制阀二(18)和气路控制阀三(19)，且高压氮气瓶(17)和缓冲罐一(15)组成自高压水罐(5)和高压油罐(6)向岩芯夹持器(2)内部提供模拟地层水和模拟地层油的高压驱动装置；所述缓冲罐一(15)上装有对其内部所输送气体压力进行实时检测的压力检测及显示单元一。

2.按照权利要求1所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：所述输水管道、输油管道和旁通管道共用一个中间过渡容器(7)且三者共用一个缓冲罐二(22)，所述高压水罐(5)和高压油罐(6)的出液口分别通过分支管道一(20)和分支管道二(21)与中间过渡容器(7)的进液口相接，中间过渡容器(7)的出液口通过主管道一(23)与缓冲罐二(22)的进液口相接，缓冲罐二(22)的出液口通过主管道二(24)与岩芯夹持器(2)的进液口相接；所述分支管道一(20)、主管道一(23)和主管道二(24)组成所述输水管道，所述分支管道二(21)、主管道一(23)和主管道二(24)组成所述输油管道；所述水路控制阀(8)和油路控制阀(9)分别安装在分支管道一(20)和分支管道二(21)上，主管道一(23)上安装有主控制阀(25)；所述水力脉冲波发生器(4)的进液口通过旁通管道一(10)与中间过渡容器(7)的出液口相接，所述水力脉冲波发生器(4)的出液口通过输送管道与岩芯夹持器(2)的进液口相接，且旁通管道一(10)和所述输送管道上分别装有进口阀门(11)和出口阀门(12)，所述旁通管道一(10)和所述输送管道组成所述旁通管道，所述水力脉冲控制阀门包括进口阀门(11)和出口阀门(12)。

3.按照权利要求2所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：所述水力脉冲波发生器(4)的进液口通过旁通管道一(10)与中间过渡容器(7)的出液口相接，水力脉冲波发生器(4)的出液口通过旁通管道二(26)与缓冲罐二(22)的进液口相接，所述出口阀门(12)安装在旁通管道二(26)上。

4.按照权利要求3所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：所述环压供给装置(3)包括通过液压管道(28)与岩芯夹持器(2)的环压接口相接的储水罐(3-1)、安装在液压管道(28)上的环压泵(3-2)和安装在岩芯夹持器(2)的环压接口与环压泵(3-2)之间的液压管道(28)上的缓冲罐三(3-3)，缓冲罐三(3-3)的出液口与岩芯夹持器(2)的环压接口之间的液压管道(28)上安装有控制阀门一(3-4)，冲罐三(3-3)的进液口与环压泵(3-2)之间的液压管道(28)上安装有控制阀门二(3-5)；所述缓冲罐二(22)上装有对其内部所输送液体压力进行实时检测的压力检测及显示单元三。

5.按照权利要求4所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：所述压力检测及显示单元一、压力检测及显示单元二和压力检测及显示单元三均为压力表(31)。

6.按照权利要求3所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：所述主管道一(23)上装有三通管(27)，且旁通管道二(26)通过三通管(27)与主管道一(23)相通，所述主控制阀(25)安装在三通管(27)与中间过渡容器(7)的出液口之间的主管道一(23)上。

7.按照权利要求4所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：还包括控制器(29)和与控制器(29)相接的参数设置单元(30)，所述水路控制阀(8)、油路控制阀(9)、进口阀门(11)、出口阀门(12)、气路控制阀一(17)、气路控制阀二(18)、气路控制阀三(19)、主控制阀(25)、控制阀门一(3-4)和控制阀门二(3-5)均为电磁控制阀；所述水路控制阀(8)、油路控制阀(9)、进口阀门(11)、出口阀门(12)、气路控制阀一(17)、气路控制阀二(18)、气路控制阀三(19)、主控制阀(25)、控制阀门一(3-4)和控制阀门二(3-5)均与控制器(29)相接且均由控制器(29)进行控制。

8.按照权利要求1、2或3所述的一种二元叠合波强化驱油实验装置，其特征在于：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(32)。

9.一种利用如权利要求1所述的二元叠合波强化驱油实验装置进行强化驱油的实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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岩芯夹持器(2)内；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将岩芯夹持器(2)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岩芯夹持器(2)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岩芯夹持器(2)外部；

102、参数调整：按照需模拟地层的油藏压力条件，且通过所述控制器对环压供给装置(3)进行控制调整，使得环压供给装置(3)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(3)、关闭气路控制阀一(17)、水路控制阀(8)和所述水力脉冲控制阀门且开启气路控制阀二(18)、气路控制阀三(19)和油路控制阀(9)，通过自高压油罐(6)输至岩芯夹持器(2)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，对所述输油管道上所装缓冲罐二(22)上所安装的压力检测及显示单元二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，当所述压力检测及显示单元二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、不加二元叠加波条件下进行强化驱油实验：关闭气路控制阀二(18)、油路控制阀(9)、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器(4)且开启气路控制阀一(17)、气路控制阀三(19)和水路控制阀(8)，实现通过自高压水罐(5)输至岩芯夹持器(2)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，所述用水量为高压水罐(5)内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二(22)上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置(3)加载在被测试岩芯上的环向压力值；

步骤二、二元叠加波条件下进行强化驱油实验，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(2)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，对环压供给装置(3)进行控制调整，使得环压供给装置(3)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，根据所述振动台和岩芯夹持器(2)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(2)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、二元叠加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，关闭气路控制阀二(18)和油路控制阀(9)且开启水路控制阀(8)、气路控制阀一(17)、气路控制阀三(19)、所述水力脉冲控制阀门和水力脉冲波发生器(4)，实现在所述电磁振动装置带动进行上下振动且由水力脉冲波发生器(4)同步施加水力脉冲波的条件下通过自高压水罐(5)输至岩芯夹持器(2)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，所述用水量为高压水罐(5)内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述输水管道上所装缓冲罐二(22)上所安装的压力检测及显示单元二所检测的水压值，所述环向压力值为环压供给装置(3)加载在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二元叠加波水驱油动态模拟实验，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；多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动加速度均相同；但多次二元叠加波水驱油动态模拟实验中，所述电磁振动装置的振动频率均不相同，且水力脉冲波发生器(4)所施加水力脉冲波的振动频率和振幅均不相同，则每一次进行二元叠加波水驱油动态模拟实验时，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，同时需对水力脉冲波发生器(4)的控制参数进行调整以对其产生水力脉冲波的频率和振幅进行调整；

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，即可计算得出多个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中通过自高压水罐(5)输至岩芯夹持器(2)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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