CN101975053A - 一种水力脉冲驱油实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水力脉冲驱油实验装置及实验方法，其实验装置包括岩芯夹持器、环压供给装置、水力脉冲波产生装置、通过输水管道和输油管道与岩芯夹持器进液口相接的储水罐和储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、用于形成高压液流的泵送装置和储能罐；其实验方法包括步骤：一、不加水力脉冲波条件下进行驱油实验；二、更换岩芯在不同频率、不同振幅水力脉冲波条件下进行驱油实验，同时完成水力脉冲辅助化学驱油实验；三、数据处理。本发明设计合理、安装布设方便且操作简便、模拟效果好，能提高水驱油工作效率和原油采收率，且能实现水力脉冲波驱油和水力脉冲波辅助储层岩芯水驱油实验。
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，尤其是涉及一种水力脉冲驱油实验装置及实验方法。
背景技术
现如今，振动采油技术的研究和应用进展很快，已经在实践上有了很多共识，国内陆续开展了一些研究工作，主要代表有国家地震局工程力学所和吉林油田研制的大功率地面震源，石油大学与四川大学研制的超声波井下发生器等。中国石油大学(华东)于上世纪也做过水力压力脉冲装备的相关工作，但是其水力脉冲装备布设在采油井井口，则水力脉冲需通过环空液体传递到井下，因此某些频率的水力脉冲波在下井过程中(弯曲的套管)会被滤失掉，并相应形成的油管波，同时造成液体状态的压缩与稀释，从而造成总能量损失，影响水力脉冲装备的作用效果。
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、适用面广的水力脉冲驱油实验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：包括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、水力脉冲波产生装置、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储水罐和储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；所述储水罐和储油罐与中间过渡容器之间的输水管道和输油管道上均装有用于形成高压液流的泵送装置和通过内部所存储压力对泵送装置所输出的高压液流进行缓冲的储能罐；所述水力脉冲波产生装置通过旁通管道安装在储水罐的出液口和岩芯夹持器的进液口之间，所述储水罐与水力脉冲波产生装置之间的旁通管道上装有所述泵送装置、储能罐和水力脉冲控制阀门；所述岩芯夹持器的进液口和出液口上分别安装有压力检测及显示单元一和压力检测及显示单元二。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，其特征是：所述水力脉冲波产生装置为高频脉冲伺服阀，所述高频脉冲伺服阀包括内部开有水平向活塞腔的圆柱状密封外壳、同轴布设在所述密封外壳内且前端自所述密封外壳伸出的活塞柱、进液管、同轴套装在所述密封外壳与活塞柱之间且能沿活塞柱左右来回移动的圆环状活塞、布设于所述密封外壳的前侧内壁与活塞之间且能推动活塞水平向后移动的弹簧和布设在所述密封外壳的中部侧壁上且与所述密封外壳内腔相通的出液管，所述活塞柱内部开有水平向进液通道，活塞柱的后端部伸入至所述密封外壳的后部且所述水平向进液通道与所述密封外壳的内腔相通，所述进液管同轴密封套装在所述水平向进液通道的前端部；所述进液管通过旁通管道一与安装在所述输水管道上的中间过渡容器的出液口相接，所述出液管通过旁通管道二与岩芯夹持器的进液口相接，所述活塞柱的后端部设置有对活塞进行限位以防止活塞自活塞柱上滑出的限位机构；所述水平向活塞腔的形状为圆柱形，且圆环状活塞的外径与所述水平向活塞腔的内径相同。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，其特征是：所述密封外壳由前部开口的圆柱状活塞缸和同轴密封套装在圆柱状活塞缸前部的缸体压头，所述缸体压头中部开有供活塞柱穿出的通孔。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，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泵送装置和一个储能罐，所述储水罐和储油罐的出液口分别通过输水分支管道和输油分支管道与所述泵送装置的进液口相接，所述泵送装置的出液口通过主管道一与储能罐的进液口相接，所述储能罐的出液口通过主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三与岩芯夹持器的进液口相接，所述主管道一、主管道二和主管道三上均装有主控阀门；所述输水分支管道、主管道一、主管道二和主管道三组成所述输水管道，所述输油分支管道、主管道一、主管道二和主管道三组成所述输油管道，所述水路控制阀和油路控制阀分别安装在所述输水分支管道和输油分支管道上；所述水力脉冲波产生装置的进液口通过旁通管道一与中间过渡容器的出液口相接，水力脉冲波产生装置的出液口通过旁通管道二与岩芯夹持器的进液口相接，水力脉冲控制阀门安装在旁通管道一上，所述旁通管道一和旁通管道二组成所述旁通管道。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，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。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，其特征是：所述泵送装置为计量柱塞泵，所述压力检测及显示单元一和所述压力检测及显示单元二均为压力表。
上述一种水力脉冲驱油实验装置，其特征是：所述岩芯夹持器包括左右两端均开口的夹持器外壳、同轴套装在夹持器外壳内且左右两端均开口的橡胶隔离套以及两个分别对夹持器外壳和橡胶隔离套的左右两端开口进行封堵的堵头，所述被测试岩芯同轴套装在橡胶隔离套内部；所述夹持器外壳的上部侧壁上开有与其内腔相通的两个竖向出液口，两个竖向出液口中的一个竖向出液口通过液压管道与环压供给装置相接，且另一个竖向出液口安装有压力表三；两个堵头上分别开有两个横向进液口和两个横向出液口，两个横向进液口和两个横向出液口均与橡胶隔离套的内腔相通；两个横向进液口中的一个横向进液口分别通过主管道三和旁通管道二与中间过渡容器的出液口和水力脉冲波产生装置的出液口相接，且所述压力检测及显示单元一安装在另一个横向进液口上；两个横向出液口中的一个横向出液口通过外接管道与所述液体容器相接，且所述压力检测及显示单元二安装在另一个横向出液口上。
同时，本发明还提供了一种操作简便、实现方便、数据测量准确且模拟实验效果好的水力脉冲驱油方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、不加水力脉冲波条件下进行驱油实验，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：关闭水路控制阀和水力脉冲控制阀门且开启油路控制阀，同时启动环压供给装置以及安装在所述输油管道上的所述泵送装置和储能罐，通过自储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，对所述压力检测及显示单元一与压力检测及显示单元二实时所检测的水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一与压力检测及显示单元二间所检测水压的差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、不加水力脉冲波条件下进行驱油模拟实验：关闭油路控制阀和水力脉冲控制阀门且开启水路控制阀，同时安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐，实现通过自储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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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；
105、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至步骤104中所述的驱油试验方法对更换后的被测试岩芯进行驱油模拟试验；
步骤二、水力脉冲波条件下进行驱油实验，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，对所述泵送装置的工作参数进行相应调整并对调整后的工作参数作以记录；
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、设备预运行：开启所述泵送装置进行预运行，且预运行时间为10min～30min：
205、水力脉冲波水驱油动态模拟实验：待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门，同时启动安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐，实现在水力脉冲波振荡条件下通过自储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；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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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水力脉冲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；多次水力脉冲波水驱油动态模拟实验中，所述水力脉冲波产生装置所产生水力脉冲波的频率和振幅均不相同，则每一次进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，在步骤202中均需对水力脉冲波产生装置所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。
上述一种水力脉冲驱油实验方法，其特征是：步骤一和步骤二中所述岩芯夹持器的进液口通过化学试剂输送管道与化学试剂配制罐相接，所述化学试剂输送管道上装有化学试剂输送控制阀和泵送设备；
相应地，步骤205中进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，能实现在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油、先进行化学驱油再进行水力振荡驱油和先进行水力振荡驱油再进行化学驱油三种驱油模拟实验；
当需模拟在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门和化学试剂输送控制阀，实现在化学驱油和施加水力脉冲波进行水力振荡驱油的双重条件下，通过自储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；
当需模拟先进行化学驱油再进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀、水路控制阀和水力脉冲控制阀门且开启化学试剂输送控制阀，通过自化学试剂配制罐输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯进行化学驱油模拟实验；待所设定的化学驱油模拟实验时间结束时，再关闭油路控制阀和化学试剂输送控制阀且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验；
当需模拟先进行水力振荡驱油再进行化学驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀和化学试剂输送控制阀且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验；待所设定的水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验时间结束时，关闭油路控制阀、水路控制阀和水力脉冲控制阀门且开启化学试剂输送控制阀，通过自化学试剂配制罐输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯进行化学驱油模拟实验。
上述一种水力脉冲驱油实验装置及实验方法，其特征是：步骤104和步骤205中通过自储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，在有效提高水驱油的工作效率的同时，也能大幅提高原油的采收率。
2、实用价值高且推广应用前景广泛，本发明用不同频率、不同功率的水力脉冲波辅助储层岩芯水驱油动态模拟实验，水力脉冲作用能增强的水的冲刷能力及洗油效率，改变岩石润湿性，使岩芯从亲油向亲水转变，有利于后续注水，提高水驱效率；同时，水力脉冲产生的扰动，能波及死油区中油，提高波及面积。另外，本发明还能同时进行水力脉冲辅助化学驱油，充分利用了水力脉冲波物理场与化学剂间的协同效应：波动作用可提高化学剂活性，降低油水界面张力，延长化学驱油剂作用距离及有效期。并将该技术逐步扩大应用到低渗、特低渗、稠油、超稠油等特种油气藏提高原油采收率中。高频脉动压力可以使驱油过程中管线中的溶液产生高速的往复运动，然后作用于岩芯，产生较好的驱油效果。
3、本发明在注水压力作用下实现了水驱油的脉冲波动化，对油层起到定量配水和水力脉冲振荡处理作用，使水力脉冲振荡变成长期的预防措施，从而提高了实际生产中原油的采收率。
4、水力脉冲驱油效果好，水力脉冲波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，产生较好的驱油效果。水力脉冲波的高频脉动作为一种脉冲波，它可以在流体内建立起振动场，以强烈的交变压力作用于油层，在油层内产生周期性的张应力和压应力，对岩石孔隙介质产生剪切作用，使岩石孔隙表面的粘附油被振动脱落，随水排出到井筒，提高驱油效率。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，沟通油流通道。高频压力波对油层流体的物性和流态也会产生影响，可改变固液界面动态，克服岩石颗粒表面原油的吸附亲合力，使油膜脱落、破坏或改变微孔隙内毛管力的平衡，克服毛管力的束缚滞留效应，从而减弱液阻效应，减少流动阻力，可极大地发挥油层生产潜力。
5、利用不同频率和振幅的水力脉冲辅助进行岩芯化学驱替实验，并能扩大应用到油田中后期的开采中。
6、工作性能稳定、可靠，本发明利用高压计量泵供液，由高频脉冲伺服阀产生高压水力脉冲，利用水力脉冲进行的岩芯驱替实验。因而能扩大应用到油田中后期的开采中，可广泛用于油田开发研究和其他行业的地层性能研究中，为实际生产提供科学依据。
7、工作状态稳定，利用计量泵和高频脉冲伺服阀将水力脉冲波加载到岩芯夹持器内的岩芯上，利用脉冲水对岩芯中的原油进行驱替，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，即可得出振动条件下岩芯的最终采收率，残余油饱和度。
8、本发明模拟地层温度：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：3～6MPa；本实验模拟驱替介质：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。
9、适用面广，本发明所提出的利用计量泵和高频脉冲伺服阀将水力脉冲波加载到岩芯夹持器内的岩芯上的方法，使得储层敏感性实验在水力脉冲的条件下运行，并能对应得出脉冲条件下岩芯的敏感性特征；同时，能相应得出脉冲条件下岩芯的最终采收率和残余油饱和度。因而，本发明能有效推广适用至水力脉冲条件下的储层敏感性实验及其它行业的驱替实验中。
综上所述，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，在有效提高水驱油的工作效率的同时，也能大幅提高原油的采收率，不仅能实现水力脉冲波驱油过程，且能实现水力脉冲波辅助储层岩芯水驱油动态模拟实验。
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为本发明水力脉冲驱油实验装置的使用状态参考图。
图2为本发明高频脉冲伺服阀的结构示意图。
图3为本发明岩芯夹持器的结构示意图。
图4为本发明水力脉冲驱油实验装置的电路原理框图。
图5为本发明进行水力脉冲驱油实验的方法流程图。
图6为本发明水力脉冲-化学驱油实验装置的使用状态参考图。
图7为本发明进行水力脉冲-化学驱油实验的方法流程图。
附图标记说明：
1-被测试岩芯； 2-岩芯夹持器； 2-1-夹持器外壳；
2-2-堵头； 2-3-横向进液口； 2-4-横向出液口；
2-6-橡胶隔离套； 2-7-竖向出液口； 2-8-垫圈；
2-9-压力表三； 2-10-支撑腿； 3-液压管道；
4-环压供给装置； 5-排气口； 6-储液罐；
7-中间过渡容器； 8-水路主控阀； 9-油路控制阀；
10-旁通管道一； 11-储能罐； 12-水力脉冲波产生装置；
12-1-活塞柱； 12-2-进液管； 12-3-活塞；
12-4-弹簧； 12-6-圆柱状活塞缸； 12-7-缸体压头；
12-8-连接接头； 12-9-压紧螺帽一； 12-10-压紧丝堵；
12-11-弹簧座； 12-12-圆环状缓冲 12-13-压紧螺帽二；
垫；
12-14-支撑座； 13-旁通管道二； 14-水力脉冲控制阀门；
15-主管道一； 16-主管道二； 17-主管道三；
18-主控阀门； 19-控制器； 20-参数设置单元；
21-玻璃量筒； 22-压力表一； 23-压力表二；
24-计量柱塞泵； 25-螺栓； 26-水平工作台一；
27-水平工作台二； 28-化学试剂输送管 29-化学试剂配制罐；
道；
30-化学试剂输送 31-泵送设备； 32-出液管；
控制阀；
33-真空泵。
具体实施方式
实施例1
如图1、图4所示的一种水力脉冲驱油实验装置，包括用于夹持被测试岩芯1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3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1施加环向压力的环压供给装置4、水力脉冲波产生装置12、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储水罐和储油罐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9。所述储水罐和储油罐与中间过渡容器7之间的输水管道和输油管道上均装有用于形成高压液流的泵送装置和通过内部所存储压力对泵送装置所输出的高压液流进行缓冲的储能罐11。所述水力脉冲波产生装置12通过旁通管道安装在储水罐的出液口和岩芯夹持器2的进液口之间，所述储水罐与水力脉冲波产生装置12之间的旁通管道上装有所述泵送装置、储能罐11和水力脉冲控制阀门14。所述岩芯夹持器2的进液口和出液口上分别安装有压力检测及显示单元一和压力检测及显示单元二。
实际使用过程中，所述储水罐和储油罐用于储存实验需用的模拟地层水和模拟地层油，所述泵送装置将自所述储水罐和储油罐输出的模拟地层水和模拟地层油生成高压液流，储能罐11内部储存有一定压力并对所述高压液流进行缓冲以维持实验过程的平稳性，中间过渡容器7用来平衡压力且可起到缓冲作用，水力脉冲波产生装置12产生高频水力脉冲，所述压力检测及显示单元一用来测量驱替压力，岩芯夹持器2用于固定被测试岩芯1，环压供给装置4给夹于岩芯夹持器2内的被测试岩芯1外围施加地层模拟压力，所述压力检测及显示单元二用来测量驱替出口压力，所述液体容器用来计量驱替出液量。
本实施例中，所述储水罐和储油罐均用a3钢板加工成型，可根据需要制作为圆柱状或立方体状且其容量为20L，储水罐和储油罐的上部开有加液口和排气孔。所述泵送装置的输出压力为0～15MPa且其流量为0～1L/h。所述储能罐11用a3钢板加工成型，容量为20L，且其为耐压15MPa的密闭容器。所述中间过渡容器7的容积为500mml，且其用1Cr17Ni9Ti加工成型，所述中间过渡容器7的进液口和出液口分别布设在中间过渡容器7的下部和上部。
结合图2，本实施例中，所述水力脉冲波产生装置12为高频脉冲伺服阀，所述高频脉冲伺服阀包括内部开有水平向活塞腔的圆柱状密封外壳、同轴布设在所述密封外壳内且前端自所述密封外壳伸出的活塞柱12-1、进液管12-2、同轴套装在所述密封外壳与活塞柱12-1之间且能沿活塞柱12-1左右来回移动的圆环状活塞12-3、布设于所述密封外壳的前侧内壁与活塞12-3之间且能推动活塞12-3水平向后移动的弹簧12-4和布设在所述密封外壳的中部侧壁上且与所述密封外壳内腔相通的出液管32，所述活塞柱12-1内部开有水平向进液通道，活塞柱12-1的后端部伸入至所述密封外壳的后部且所述水平向进液通道与所述密封外壳的内腔相通，所述进液管12-2同轴密封套装在所述水平向进液通道的前端部。所述进液管12-2通过旁通管道一10与安装在所述输水管道上的中间过渡容器7的出液口相接，所述出液管32通过旁通管道二13与岩芯夹持器2的进液口相接，所述活塞柱12-1的后端部设置有对活塞12-3进行限位以防止活塞12-3自活塞柱12-1上滑出的限位机构。所述水平向活塞腔的形状为圆柱形，且圆环状活塞12-3的外径与所述水平向活塞腔的内径相同。
本实施例中，所述密封外壳由前部开口的圆柱状活塞缸12-6和同轴密封套装在圆柱状活塞缸12-6前部的缸体压头12-7，所述缸体压头12-7中部开有供活塞柱12-1穿出的通孔。所述活塞柱12-1的后端部开有出液口。
本实施例中，所述进液管12-2与所述水平向进液通道之间通过压紧丝堵12-10进行紧固连接，所述压紧丝堵12-10与所述水平向进液通道之间以螺纹方式进行连接。所述密封外壳下部设置有支撑座12-14。所述限位机构为同轴套装在活塞柱12-1后端部的环状限位凸台12-6。所述活塞柱12-1为T字形。所述圆柱状活塞缸12-6前部设置有用于安装弹簧12-4的弹簧座12-11，圆柱状活塞缸12-6的前端部设置有圆环状缓冲垫12-12，所述出液管32上套装有压紧螺帽二12-13，所述出液管32与压紧螺帽二12-13之间以螺纹方式进行连接。所述圆柱状缸体压头12-7与活塞柱12-1之间设置有多道密封圈12-14。
所述圆柱状缸体压头12-7通过压紧螺帽一12-9进行紧固，圆柱状缸体压头12-7的前端部设置有同轴套装在活塞柱12-1上且与压紧螺帽一12-9配合使用的连接接头12-8，所述压紧螺帽一12-9与连接接头12-8之间以螺纹方式进行连接。
本实施例中，进液管12-2由不锈钢管加工而成，压紧丝堵12-10用1Cr17Ni9Ti加工成型，压紧螺帽一12-9、缸体压头12-7和弹簧座12-11均由45号钢经热处理后加工成型，圆环状缓冲垫12-12用尼龙1010加工成型，活塞柱12-1由30CrMiGr经调质后加工成型，弹簧12-4由65Mi加工成型，活塞12-3由35CrMi热处理后加工成型，出液管32由30CrMiGr经过调质后加工成型，压紧螺帽二12-13由30CrMiGr经过调质后加工成型，所述密封外壳由30CrMiGr经过调质后加工成型。
实际使用过程中，自进液管12-2进入活塞柱12-1内的高压液流，经活塞柱12-1后端部的出液口排出并进入圆柱状活塞缸12-6内，且相应推动活塞12-3水平向前移动，且活塞12-3水平向前移动过程中对弹簧12-4进行压缩，当活塞12-3移动至出液管32下方时开始泄压，且当圆柱状活塞缸12-6内部压力降低到小于弹簧12-4的弹力时，弹簧12-4则推动活塞12-3向反方向运动(即水平向右移动)，如此往复，形成间歇排液而产生高频水力脉冲。
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且三者共用一个泵送装置和一个储能罐11，所述储水罐和储油罐的出液口分别通过输水分支管道和输油分支管道与所述泵送装置的进液口相接，所述泵送装置的出液口通过主管道一15与储能罐11的进液口相接，所述储能罐11的出液口通过主管道二16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三17与岩芯夹持器2的进液口相接，所述主管道一15、主管道二16和主管道三17上均装有主控阀门18，此时安装在主管道三17上的主控阀门18为所述水路控制阀。所述输水分支管道、主管道一15、主管道二16和主管道三17组成所述输水管道，所述输油分支管道、主管道一15、主管道二16和主管道三17组成所述输油管道，所述油路控制阀9安装在所述输油分支管道上，所述输水分支管道上安装有水路主控阀8。所述水力脉冲波产生装置12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，水力脉冲波产生装置12的出液口通过旁通管道二13与岩芯夹持器2的进液口相接，水力脉冲控制阀门14安装在旁通管道一10上，所述旁通管道一10和旁通管道二13组成所述旁通管道。
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21。实际使用时，也可以选用其它刻度单位为0.1ml的玻璃量筒21。所述泵送装置为计量柱塞泵24，所述压力检测及显示单元一和所述压力检测及显示单元二均为压力表。所述计量柱塞泵24的量程为0～15MPa，所述压力检测及显示单元一为量程为0～15MPa的压力表一22，所述压力检测及显示单元二为量程为0～1MPa的压力表二23。
结合图3，本实施例中，所述岩芯夹持器2包括左右两端均开口的夹持器外壳2-1、同轴套装在夹持器外壳2-1内且左右两端均开口的橡胶隔离套2-6以及两个分别对夹持器外壳2-1和橡胶隔离套2-6的左右两端开口进行封堵的堵头2-2，所述被测试岩芯1同轴套装在橡胶隔离套2-6内部。所述夹持器外壳2-1的上部侧壁上开有与其内腔相通的两个竖向出液口2-7，两个竖向出液口2-7中的一个竖向出液口2-7通过液压管道3与环压供给装置4相接(此竖向出液口2-7为环压接口)，且另一个竖向出液口2-7安装有压力表三2-9。两个堵头2-2上分别开有两个横向进液口2-3和两个横向出液口2-4，两个横向进液口2-3和两个横向出液口2-4均与橡胶隔离套2-6的内腔相通。两个横向进液口2-3中的一个横向进液口2-3分别通过主管道三17和旁通管道二13与中间过渡容器7的出液口和水力脉冲波产生装置12的出液口相接，且压力表一22安装在另一个横向进液口2-3上。两个横向出液口2-4中的一个横向出液口2-4通过外接管道与所述液体容器相接且此横向出液口2-4通过连接管道与真空泵33相接，压力表二23安装在另一个横向出液口2-4上。
本实施例中，所述横向进液口2-3、横向出液口2-4和竖向出液口2-7上均安装有管线压紧帽，且所述管线压紧帽由1Cr17Ni9Ti加工成型，堵头2-2由1Cr17Ni9Ti加工成型，夹持器外壳2-1由1Cr17Ni9Ti加工成型，垫圈2-8由1Cr17Ni9Ti加工成型。实际安装时，先在夹持器外壳2-1一端安装堵头2-2，将被测试岩芯1装入夹持器外壳2-1后，再安装另一端的堵头2-2。
本实施例中，两个堵头2-2的前端部与被测试岩芯1的左右端部之间垫装有垫圈2-8，夹持器外壳2-1下部设置有支撑腿2-10。实际进行布设安装时，所述储水罐、储油罐、计量柱塞泵24和储能罐11的底座均通过螺栓25固定在水平工作台一26上，水力脉冲波产生装置12和岩芯夹持器2均水平放置在水平工作台二27上。所述储水罐和储油罐并排布设的水平工作台一26上，储油罐上部开有排气口5。
同时，本发明所述的水力脉冲驱油实验装置还包括控制器19和与控制器19相接的参数设置单元20，所述水路控制阀、油路控制阀9、水力脉冲控制阀门14和主控阀门18均为电磁控制阀。所述水路控制阀、油路控制阀9、水力脉冲控制阀门14和主控阀门18均与控制器19相接且均由控制器19进行控制。所述计量柱塞泵24和真空泵33均与控制器19相接且均由控制器19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和压力检测及显示单元二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19，并通过与控制器19相接的显示器对所检测压力进行同步显示。
本实施例中，所述储水罐和储油罐共用一个储液罐6，所述输水管道和输油管道共用一个输送管道，水路控制阀和油路控制阀9共用一个电磁控制阀且其为安装在主管道三17上的主控阀门18。实际对夹于岩芯夹持器2内的被测试岩芯1进行水驱和油驱时，只需将储液罐内所存储溶液进行相应替换即可。
如图5所示的一种水力脉冲驱油实验方法，包括以下步骤：
步骤一、不加水力脉冲波条件下进行驱油实验，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1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所述恒温装置布设在岩芯夹持器2外部。
本实施例中，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，且通过所述控制器对环压供给装置4进行控制调整，使得环压供给装置4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：关闭水路控制阀和水力脉冲控制阀门14且开启油路控制阀9，同时启动环压供给装置4以及安装在所述输油管道上的所述泵送装置和储能罐11，通过自储油罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层油对被测试岩芯1进行油驱替水动态模拟实验；且油驱替水过程中，对所述压力检测及显示单元一与压力检测及显示单元二实时所检测的水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一与压力检测及显示单元二间所检测水压的差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1内处于充分饱和油状态且对应建立了被测试岩芯1的束缚水。
104、不加水力脉冲波条件下进行驱油模拟实验：关闭油路控制阀9和水力脉冲控制阀门14且开启水路控制阀，同时安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐11，实现通过自储水罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层水对被测试岩芯1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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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，不加水力脉冲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水路控制阀和环压供给装置4；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。本实施例中，驱油模拟实验结束后，计量累计驱出油量(即产油量)，待采收率不再变化后，测水驱采收率。
105、对步骤101中所述岩芯夹持器2内所夹持的被测试岩芯1进行更换，随后按照步骤101至步骤104中所述的驱油试验方法对更换后的被测试岩芯1进行驱油模拟试验。
步骤二、水力脉冲波条件下进行驱油实验，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1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1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4进行控制调整，使得环压供给装置4加载在被测试岩芯1上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；同时，对所述泵送装置的工作参数进行相应调整并对调整后的工作参数作以记录。
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1进行油驱替水动态模拟实验。
204、设备预运行：开启所述泵送装置进行预运行，且预运行时间为10min～30min。
205、水力脉冲波水驱油动态模拟实验：待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀9和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门14，同时启动安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐，实现在水力脉冲波振荡条件下通过自储水罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层水，对更换后的被测试岩芯1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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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，驱油模拟实验结束后，计量累计驱出油量(即产油量)，待采收率不再变化后，测水驱采收率。
本实施例中，水力脉冲波条件下进行强化驱油实验时，驱替到20倍孔隙体积为止；然后一次性关闭水力脉冲控制阀门14和环压供给装置4；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1进行水力脉冲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；多次水力脉冲波水驱油动态模拟实验中，所述水力脉冲波产生装置12所产生水力脉冲波的频率和振幅均不相同，则每一次进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，在步骤202中均需对水力脉冲波产生装置12所产生水力脉冲波的频率和振幅进行调整。
实际进行驱油实验时，步骤104和步骤205中通过自储水罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层水对被测试岩芯1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，本实施例中，步骤104和步骤205中通过自储水罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层水对被测试岩芯1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。
步骤206中进行多次水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，具体是通过调整计量柱塞泵24的工作参数(包括流量、功率、水力脉冲频率等)，相应对水力脉冲波产生装置12所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、不同振幅水力脉冲波作用条件下，被测试岩芯1的水相渗透率和油相渗透率。
实施例2
如图6所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述岩芯夹持器2的进液口通过化学试剂输送管道28与化学试剂配制罐29相接，所述化学试剂输送管道28上装有化学试剂输送控制阀30和泵送设备31，且化学试剂输送管道28、化学试剂配制罐29、化学试剂输送控制阀30和泵送设备31相应组成化学驱油实验装置，所述化学驱油实验装置与实施例1中所述的水力脉冲驱油实验装置共同组成水力脉冲-化学驱油实验装置。本实施例中，所采用的水力脉冲驱油实验装置与实施例1完全相同。所述化学试剂输送控制阀30和泵送设备31均与控制器19进行控制且二者均与控制器19相接。
实际使用过程中，所述化学试剂配制罐29与所述储水罐和储油罐也可以共用一个储液罐，相应地所述化学试剂输送管道28与所述输水管道和所述输油管道共用一个输送管道，所述泵送设备31相应与所述输水管道和所述输油管道共用一个泵送装置。实际对夹于岩芯夹持器2内的被测试岩芯1进行水驱、油驱或化学驱油时，只需将储液罐内所存储溶液进行相应替换即可。
相应地，结合图7，采用所述水力脉冲-化学驱油实验装置进行驱油实验时，与实施例1中图4所示的水力脉冲驱油实验方法不同的是：步骤205中进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，能实现在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油、先进行化学驱油再进行水力振荡驱油和先进行水力振荡驱油再进行化学驱油三种驱油模拟实验。
当需模拟在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀9和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门14和化学试剂输送控制阀30，实现在化学驱油和施加水力脉冲波进行水力振荡驱油的双重条件下，通过自储水罐输至岩芯夹持器2内的模拟地层水对更换后的被测试岩芯1进行水驱油动态模拟实验。
当需模拟先进行化学驱油再进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀9、水路控制阀和水力脉冲控制阀门14且开启化学试剂输送控制阀30，通过自化学试剂配制罐29输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯1进行化学驱油模拟实验；待所设定的化学驱油模拟实验时间结束时，再关闭油路控制阀9和化学试剂输送控制阀30且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门14，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯1进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验。
当需模拟先进行水力振荡驱油再进行化学驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀9和化学试剂输送控制阀30且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门14，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯1进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验；待所设定的水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验时间结束时，关闭油路控制阀9、水路控制阀和水力脉冲控制阀门14且开启化学试剂输送控制阀30，通过自化学试剂配制罐29输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯1进行化学驱油模拟实验。
本实施例中，其余实验步骤均与实施例1所述的实验步骤相同。
本实施例中，进行数据处理后，能相应计算出不同频率、不同振幅水力脉冲条件下岩芯的渗透率变化情况，并能准确评价水力脉冲辅助化学驱油，提高最终原有采收率的效果。
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)
1.一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：包括用于夹持被测试岩芯(1)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(3)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(1)施加环向压力的环压供给装置(4)、水力脉冲波产生装置(12)、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储水罐和储油罐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(9)；所述储水罐和储油罐与中间过渡容器(7)之间的输水管道和输油管道上均装有用于形成高压液流的泵送装置和通过内部所存储压力对泵送装置所输出的高压液流进行缓冲的储能罐(11)；所述水力脉冲波产生装置(12)通过旁通管道安装在储水罐的出液口和岩芯夹持器(2)的进液口之间，所述储水罐与水力脉冲波产生装置(12)之间的旁通管道上装有所述泵送装置、储能罐(11)和水力脉冲控制阀门(14)；所述岩芯夹持器(2)的进液口和出液口上分别安装有压力检测及显示单元一和压力检测及显示单元二。
2.按照权利要求1所述的一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：所述水力脉冲波产生装置(12)为高频脉冲伺服阀，所述高频脉冲伺服阀包括内部开有水平向活塞腔的密封外壳、同轴布设在所述密封外壳内且前端自所述密封外壳伸出的活塞柱(12-1)、进液管(12-2)、同轴套装在所述密封外壳与活塞柱(12-1)之间且能沿活塞柱(12-1)左右来回移动的圆环状活塞(12-3)、布设于所述密封外壳的前侧内壁与活塞(12-3)之间且能推动活塞(12-3)水平向后移动的弹簧(12-4)和布设在所述密封外壳的中部侧壁上且与所述密封外壳内腔相通的出液管(32)，所述活塞柱(12-1)内部开有水平向进液通道，活塞柱(12-1)的后端部伸入至所述密封外壳的后部且所述水平向进液通道与所述密封外壳的内腔相通，所述进液管(12-2)同轴密封套装在所述水平向进液通道的前端部；所述进液管(12-2)通过旁通管道一(10)与安装在所述输水管道上的中间过渡容器(7)的出液口相接，所述出液管(32)通过旁通管道二(13)与岩芯夹持器(2)的进液口相接，所述活塞柱(12-1)的后端部设置有对活塞(12-3)进行限位以防止活塞(12-3)自活塞柱(12-1)上滑出的限位机构；所述水平向活塞腔的形状为圆柱形，且圆环状活塞(12-3)的外径与所述水平向活塞腔的内径相同。
3.按照权利要求2所述的一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：所述密封外壳由前部开口的圆柱状活塞缸(12-6)和同轴密封套装在圆柱状活塞缸(12-6)前部的缸体压头(12-7)，所述缸体压头(12-7)中部开有供活塞柱(12-1)穿出的通孔。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种水力脉冲驱油实验装置，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)且三者共用一个泵送装置和一个储能罐(11)，所述储水罐和储油罐的出液口分别通过输水分支管道和输油分支管道与所述泵送装置的进液口相接，所述泵送装置的出液口通过主管道一(15)与储能罐(11)的进液口相接，所述储能罐(11)的出液口通过主管道二(16)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三(17)与岩芯夹持器(2)的进液口相接，所述主管道一(15)、主管道二(16)和主管道三(17)上均装有主控阀门(18)；所述输水分支管道、主管道一(15)、主管道二(16)和主管道三(17)组成所述输水管道，所述输油分支管道、主管道一(15)、主管道二(16)和主管道三(17)组成所述输油管道，所述水路控制阀和油路控制阀(9)分别安装在所述输水分支管道和输油分支管道上；所述水力脉冲波产生装置(12)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，水力脉冲波产生装置(12)的出液口通过旁通管道二(13)与岩芯夹持器(2)的进液口相接，水力脉冲控制阀门(14)安装在旁通管道一(10)上，所述旁通管道一(10)和旁通管道二(13)组成所述旁通管道。
5.按照权利要求1、2或3所述的一种水力脉冲驱油实验装置，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(21)。
6.按照权利要求1、2或3所述的一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：所述泵送装置为计量柱塞泵(24)，所述压力检测及显示单元一和所述压力检测及显示单元二均为压力表。
7.按照权利要求1、2或3所述的一种水力脉冲驱油实验装置，其特征在于：所述岩芯夹持器(2)包括左右两端均开口的夹持器外壳(2-1)、同轴套装在夹持器外壳(2-1)内且左右两端均开口的橡胶隔离套(2-6)以及两个分别对夹持器外壳(2-1)和橡胶隔离套(2-6)的左右两端开口进行封堵的堵头(2-2)，所述被测试岩芯(1)同轴套装在橡胶隔离套(2-6)内部；所述夹持器外壳(2-1)的上部侧壁上开有与其内腔相通的两个竖向出液口(2-7)，两个竖向出液口(2-7)中的一个竖向出液口(2-7)通过液压管道(3)与环压供给装置(4)相接，且另一个竖向出液口(2-7)安装有压力表三(2-9)；两个堵头(2-2)上分别开有两个横向进液口(2-3)和两个横向出液口(2-4)，两个横向进液口(2-3)和两个横向出液口(2-4)均与橡胶隔离套(2-6)的内腔相通；两个横向进液口(2-3)中的一个横向进液口(2-3)分别通过主管道三(17)和旁通管道二(13)与中间过渡容器(7)的出液口和水力脉冲波产生装置(12)的出液口相接，且所述压力检测及显示单元一安装在另一个横向进液口(2-3)上；两个横向出液口(2-4)中的一个横向出液口(2-4)通过外接管道与所述液体容器相接，且所述压力检测及显示单元二安装在另一个横向出液口(2-4)上。
8.一种利用如权利要求1所述的水力脉冲驱油实验装置进行水力脉冲驱油的实验方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、不加水力脉冲波条件下进行驱油实验，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(1)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所述恒温装置布设在岩芯夹持器(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(4)进行控制调整，使得环压供给装置(4)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：关闭水路控制阀和水力脉冲控制阀门(14)且开启油路控制阀(9)，同时启动环压供给装置(4)以及安装在所述输油管道上的所述泵送装置和储能罐(11)，同时通过自储油罐输至岩芯夹持器(2)内的模拟地层油对被测试岩芯(1)进行油驱替水动态模拟实验；且油驱替水过程中，对所述压力检测及显示单元一与压力检测及显示单元二实时所检测的水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一与压力检测及显示单元二间所检测水压的差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(1)内处于充分饱和油状态且对应建立了被测试岩芯(1)的束缚水；
104、不加水力脉冲波条件下进行驱油模拟实验：关闭油路控制阀(9)和水力脉冲控制阀门(14)且开启水路控制阀，同时安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐(11)，实现通过自储水罐输至岩芯夹持器(2)内的模拟地层水对被测试岩芯(1)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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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；
105、对步骤101中所述岩芯夹持器(2)内所夹持的被测试岩芯(1)进行更换，随后按照步骤101至步骤104中所述的驱油试验方法对更换后的被测试岩芯(1)进行驱油模拟试验；
步骤二、水力脉冲波条件下进行驱油实验，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(1)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(1)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(4)进行控制调整，使得环压供给装置(4)加载在被测试岩芯(1)上的环向压力与需模拟地层的油藏压力相同；同时，对所述泵送装置的工作参数进行相应调整并对调整后的工作参数作以记录；
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(1)进行油驱替水动态模拟实验；
204、设备预运行：开启所述泵送装置进行预运行，且预运行时间为10min～30min；
205、水力脉冲波水驱油动态模拟实验：待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀(9)和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门(14)，同时启动安装在所述输水管道上的所述泵送装置和储能罐，实现在水力脉冲波振荡条件下通过自储水罐输至岩芯夹持器(2)内的模拟地层水，对更换后的被测试岩芯(1)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，所述用水量为储水罐内所消耗的模拟地层水数量，所用水压值为所述压力检测及显示单元一所检测的水压值，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(1)进行水力脉冲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；多次水力脉冲波水驱油动态模拟实验中，所述水力脉冲波产生装置(12)所产生水力脉冲波的频率和振幅均不相同，则每一次进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，在步骤202中均需对水力脉冲波产生装置(12)所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。
9.按照权利要求8所述的一种水力脉冲驱油实验方法，其特征在于：步骤一和步骤二中所述岩芯夹持器(2)的进液口通过化学试剂输送管道(28)与化学试剂配制罐(29)相接，所述化学试剂输送管道(28)上装有化学试剂输送控制阀(30)和泵送设备(31)；
相应地，步骤205中进行水力脉冲波水驱油动态模拟实验时，能实现在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油、先进行化学驱油再进行水力振荡驱油和先进行水力振荡驱油再进行化学驱油三种驱油模拟实验；
当需模拟在进行化学驱油的同时进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，关闭油路控制阀(9)和水路控制阀且开启水力脉冲控制阀门(14)和化学试剂输送控制阀(30)，实现在化学驱油和施加水力脉冲波进行水力振荡驱油的双重条件下，通过自储水罐输至岩芯夹持器(2)内的模拟地层水对更换后的被测试岩芯(1)进行水驱油动态模拟实验；
当需模拟先进行化学驱油再进行水力振荡驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀(9)、水路控制阀和水力脉冲控制阀门(14)且开启化学试剂输送控制阀(30)，通过自化学试剂配制罐(29)输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯(1)进行化学驱油模拟实验；待所设定的化学驱油模拟实验时间结束时，再关闭油路控制阀(9)和化学试剂输送控制阀(30)且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门(14)，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯(1)进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验；
当需模拟先进行水力振荡驱油再进行化学驱油实验时，则步骤205中待所述泵送装置预运行结束后，先关闭油路控制阀(9)和化学试剂输送控制阀(30)且开启水路控制阀和水力脉冲控制阀门(14)，在施加水力脉冲波的条件下，通过自储水罐输送的模拟地层水对更换后的被测试岩芯(1)进行水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验；待所设定的水力振荡条件下的水驱油动态模拟实验时间结束时，关闭油路控制阀(9)、水路控制阀和水力脉冲控制阀门(14)且开启化学试剂输送控制阀(30)，通过自化学试剂配制罐(29)输送的化学试剂对更换后的被测试岩芯(1)进行化学驱油模拟实验。
10.按照权利要求8或9所述的一种水力脉冲驱油实验方法，其特征在于：步骤104和步骤205中通过自储水罐输至岩芯夹持器(2)内的模拟地层水对被测试岩芯(1)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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| CN101975053B (zh) | 2013-10-23 |
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