CN102221514B - 聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测试装置及方法。装置包括注聚单元、注油单元、在线流变仪、岩心夹持器、油液分离器、压差传感器、电子称重仪，各部分通过管线和控制阀连接。其方法是将岩心置于岩心夹持器中，利用注聚单元向岩心夹持器内的岩心注入聚合物溶液样品，采集压差和流量数据，算出不同流量下的聚合物溶液粘度，结合在线流变仪内的剪切速率与流量的关系得出聚合物溶液的流变曲线；用注油单元注油把岩心内的聚合物溶液驱走，用注聚单元向岩心内注聚合物溶液进行驱油，驱替过程中油液分离器实时测得油量的变化，电子称重仪实时测得油和聚合物总液量的变化；最后运用取得的流量、产油量、产液量、压差和时间数据进行聚合物溶液及油的相对渗率计算。

Description

聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法

技术领域

    本发明涉及一种聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测试装置及方法。 

背景技术

在聚合物溶液相渗测试中，需要测定聚合物溶液体系流变性。现有的常规方法基本都是先用旋转粘度计等测粘仪器测定聚合物溶液体系的流变性，然后再进行聚合物溶液相渗实验，处理数据时将先行测定的流变数据代入相渗模型中得出聚合物溶液相渗曲线。这种常规方法存在以下三个缺点：1）先行利用旋转粘度计等测粘仪器测出聚合物溶液体系流变性，测试时需将样本取出放置于样品室中测定，不能准确反映聚合物经过多孔介质时的剪切情况；2）无法将相渗测定和流变测定结合起来，无法进行聚合物溶液体系流变性的在线实时测定；3）常规方法中相渗测定装置的压力采集系统大多不能实现数据自动采集。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种高效快捷的聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测试装置及方法。 

本发明的技术方案是通过以下方式实现的： 

聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置包括：注聚单元、注油单元、在线流变仪、岩心夹持器、油液分离器、压差传感器、电子称重仪，各部分通过管线和控制阀连接，其中：在在线流变仪和岩心夹持器的两端分别并接压差传感器，注聚单元和注油单元并接后依次连接在线流变仪、岩心夹持器、油液分离器和电子称重仪。

所述注聚单元是由储水容器、水泵和聚合物溶液活塞容器组成；所述注油单元由储油容器、油泵和油活塞容器组成；所述在线流变仪为毛细管在线流变仪；所述电子称重仪为电子天平。 

上述装置中还包括数据采集器，该数据采集器分别与注聚单元的水泵、注油单元的油泵、压差传感器、电子天平连接后接入计算机。 

按照前述聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法是： 

首先，将岩心置于岩心夹持器中，利用注聚单元向岩心夹持器内的岩心注入聚合物溶液样品，采集在线流变仪两端的压差和流量数据，并利用泊肃叶公式计算出聚合物溶液的粘度，算出不同流量下的聚合物溶液粘度，再结合在线流变仪内的剪切速率与流量的关系得出聚合物溶液的流变曲线；

其次，得出聚合物溶液粘度和流变曲线后，用注油单元注油把岩心内的聚合物溶液驱走，再用注聚合液单元向岩心内注聚合物溶液进行驱油，驱替过程中的油和聚合物溶液经油液分离器实时测得油量的变化，电子天平实时测得油和聚合物总液量的变化；

最后运用取得的流量、产油量、产液量、压差和时间数据进行聚合物溶液及油的相对渗率的计算。

本发明的优点是流变性测定条件由样品室改为不同管径的毛细管，更接近油藏多孔介质特性，能更真实地模拟油藏渗流环境，得到聚合物溶液体系的流变性，并用函数关系加以描述；在线流变仪的管径可以进行选择，满足不同需求；测试过程中无需终止实验取出待测样本，保持了压力系统的稳定性；将毛细管在线流变仪加装于岩心夹持器前，能够测定实验过程中不同剪切应力条件下聚合物体系的流变性变化；建立了数据自动采集系统能够按照设定的不同时间间隔自动采集压差和流量数据并录入计算机；并将实时测定的粘度应用于相对渗透率计算中，具备聚合物溶液体系的流变性与相对渗透率联合测量。 

附图说明

图1是本发明的结构示意简图； 

图2是聚合物溶液与油的相对渗透率曲线。

图1中：1-岩心夹持器  2-毛细管在线流变仪  3-水泵  4-油泵  5- 储水容器  6-储油容器7-聚合物溶液活塞容器  8-油活塞容器  9-油液分离器  10-烧杯  11-电子天平 12-压差传感器  13-泵数据采集器  14-数据自动采集器； 

图2中：krp-为聚合物溶液相对渗透率  kro-为油相相对渗透率。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合附图1通过对本发明装置的实施例作详细说明： 

本发明主要由岩心夹持器1、毛细管在线流变仪2、水泵3、油泵4、聚合物溶液活塞容器7、油活塞容器8、油液分离器9、电子天平11、压差传感器12、泵参数采集器13和数据自动采集器14组成。其中：储水容器5与水泵3进口相连，水泵出口与聚合物溶液活塞容器7进口相连。储油容器6与油泵4进口相连，油泵出口与油活塞容器8进口相连。聚合物溶液活塞容器7和油活塞容器8出口并联，并联后与毛细管在线流变仪2进口相连。毛细管在线流变仪2出口与岩心夹持器1进口相连，岩心夹持器出口与放在电子天平11上的烧杯10相连，也可通过油液分离器9再与烧杯10相连。将压差传感器12连接在毛细管在线流变仪2的两端，在岩心夹持器1的进口端和出口端也连接有压差传感器12。油水泵自身的泵参数采集器13信号线，毛细管的压差传感器12和岩心夹持器上的压差传感器12的信号线及电子天平11的信号线与数据自动采集器相联14，数据自动采集器采集的数据传给计算机处理。

在上述装置实施例的基础上，就其方法的实施例做进一步说明： 

选取一块已测定气体渗透率的岩心，将其放进岩心夹持器内，水泵3从储水容器5中抽取水将其泵缸中完全充满，油泵4从储油容器6中抽取油将其泵缸中完全充满，如上图所示把装置整体连好，所有准备工作完成。

第一步测定聚合物溶液体系单相的渗流能力。设定一流量，通过水泵3为聚合物溶液活塞容器7的活塞下部提供顶替液，从而将活塞上部的聚合物溶液注入。聚合物溶液依次进入岩心前的毛细管流变仪2、岩心夹持器1、烧杯10。在实验过程中自动采集毛细管在线流变仪两端的压差及流量数据，即通过采集获得的数据和已知参数，并利用泊肃叶公式计算得到聚合物溶液的粘度；通过再次设定不同的流量重复进行上述步骤，即可得到不同流量下聚合物溶液的粘度；最后结合毛细管内剪切速率与流量的关系，可最终得出聚合物溶液的流变曲线。 

接下来进行油驱聚合物溶液体系过程。水泵3停止工作，关闭聚合物溶液活塞容器7的阀门。设定一流量，通过油泵4为油活塞容器8的活塞下部提供顶替液，从而将活塞上部的油注入。油依次进入岩心前的毛细管在线流变仪2、岩心夹持器1、烧杯10，直至岩心出口产聚量不再增加。 

最后进行聚合物溶液体系驱油过程。该过程与第一步的过程基本相同。只是聚合物溶液流经岩心后，先进入油液分离器9再进入烧杯10中，直至岩心出口产油量不再增加。 

整个过程中将泵的设定流量（即岩心夹持器的入口流量）、泵缸内的体积、泵的压力等参数分别传输到泵数据采集器13中。压差传感器12分别实时测量岩心两端及毛细管在线流变仪2的压差变化情况。驱替过程中的油和聚合物溶液经油液分离器9，由于密度差，油浮于油液分离器9的上部，通过刻度可实时读出聚合物驱油过程中的产油量；聚合物溶液则经管线进入烧杯10，并由电子天平11实时测得油和聚合物总液量的变化。上述参数可通过数据传输线由数据自动采集器14进行采集汇总，并以EXCEL形式自动保存录入计算机；后期将会运用流量、产油量、产液量、压差和时间等数据进行聚合物溶液体系及油的相对渗透率的计算。 

计算公式： 

聚合物溶液的粘度

-聚合物溶液的粘度，mPa×s

-描述聚合物流变性的参数

-幂律指数

-无因次累积注入量，小数

-岩样长度cm

-渗透率，mD

-孔隙度，小数

-注入时间，s

计算实例：

如一块岩心其相关参数为：孔隙度为31.66%，渗透率为1380 mD，长度为5.46 cm，实验所用聚合物溶液测得的流变性参数C为21.229，幂律指数n为0.6923，进行聚合物驱油相渗实验。可测得一系列不同时间不同注入量下的聚合物溶液粘度，如下表：

表1 不同注入量下聚合物溶液粘度统计表

将上述表中计算的粘度值，参与到相对渗透率计算中，即可计算并绘制出聚合物与油的相对渗透率曲线，如图2所示。

上述实施例只给出了技术方案中相对完整的一种装置和方法的实施例，但是依据本发明所限定技术方案可以派生出更多的简化方案和完善方案，同样也在本专利的保护范围。如不采用计算机辅助处理系统等等。 

通过以上实施例进一步说明，本发明是将聚合物溶液流变性的测试与岩心相对渗透率的测试组成一个联合在线测试平台，在测试岩心相对渗透率的同时测出聚合物的流变性，从而准确反映聚合物经过多孔介质时粘度的变化，通过函数关系对粘度变化情况加以描述，应用到聚合物-油相对渗透率的计算中，从而获取准确的聚合物-油相对渗透率曲线，并指导聚合物驱数值模拟的应用。 

Claims (3)

1.一种聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法，其特征在于：所述的测定装置包括注聚单元、注油单元、在线流变仪、岩心夹持器、油液分离器、压差传感器、电子称重仪，各部分通过管线和控制阀连接，其中：在线流变仪和岩心夹持器的两端分别并接压差传感器，注聚单元和注油单元并接后依次连接在线流变仪、岩心夹持器、油液分离器和电子称重仪；所述在线流变仪为毛细管在线流变仪；所述测定装置的测定步骤如下：首先，将岩心置于岩心夹持器中，利用注聚单元向岩心夹持器内的岩心注入聚合物溶液样品，采集在线流变仪两端的压差和流量数据，并利用泊肃叶公式计算出聚合物溶液的粘度，算出不同流量下的聚合物溶液粘度，再结合在线流变仪内的剪切速率与流量的关系得出聚合物溶液的流变曲线；其次，得出聚合物溶液粘度和流变曲线后，用注油单元注油把岩心内的聚合物溶液驱走，再用注聚单元向岩心内注聚合物溶液进行驱油，驱替过程中的油和聚合物溶液经油液分离器，由电子称重仪实时测得油和聚合物总液量的变化；最后，运用取得的流量、产油量、产液量、压差和时间数据进行聚合物溶液及油的相对渗率的计算。

2.根据权利要求1所述的聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法，其特征是：所述注聚单元是由储水容器、水泵和聚合物溶液活塞容器组成；所述注油单元由储油容器、油泵和油活塞容器组成；所述电子称重仪为电子天平。

3.根据权利要求2所述的聚合物溶液流变性与岩心相对渗透率联合测定装置的测定方法，其特征是：所述的测定装置还包括数据采集器，该数据采集器分别与注聚单元的水泵、注油单元的油泵、压差传感器、电子天平连接后接入计算机。

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