CN102454395B - 油膜驱替特性模拟装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种油膜驱替特性模拟装置及系统，其中，该装置包括：玻璃棒束，包括多个均匀等长的经过亲油处理的玻璃棒；驱替模拟容器，用于密封容纳玻璃棒束；驱替模拟容器包括：上端口密封盖和下端口密封盖，上端口密封盖中心处有一第一孔，用于连接与量筒相连的外部管线，下端口密封盖处有一第二孔，用于连接输送驱替剂的外部管线。通过本发明，可以真实准确的量化评价多孔介质中油膜驱替特性。

Description

油膜驱替特性模拟装置及系统

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，具体地，涉及一种油膜驱替特性模拟装置及系统。

背景技术

在油气田开发领域，影响一种驱油剂微观驱替效果的关键因素之一是其对孔隙介质中油膜的驱替特性及驱替效率，驱油剂驱替油膜的能力对于其提高采收率有着重要的作用。目前研究油膜驱替特性的装置主要有以下三种：

(1)岩心薄片模型装置：该模型装置由两个玻璃片构成。采用如下制作方法：在保持原岩心的各类性质和孔隙结构的条件下，岩心先经洗油、烘干，然后切片、磨平、磨薄，最后将磨平的岩石薄片粘结在两个玻璃片之间，待胶粘剂固化后即制成了岩心薄片模型装置。两个玻璃片之前制作有流入和流出通道，可用于连结驱替实验用管线。该模型装置的优点是：保留了储层岩石本身的孔隙结构特征、岩石表面物理性质及部分填充物，更接近于真实的多孔介质；此外，还可以通过显微镜和图像采集系统直接观察流体在实际油层岩石孔隙空间的渗流特征。由于孔隙结构较复杂，油水分布也较复杂，油的类型不是单一的油膜，因此该模型可用于各类残余油驱替特性的研究。但该模型装置的缺点是：只能笼统反映出驱油剂对残余油的微观驱油效率，而不能单独给出油膜的驱替效率。

(2)玻璃蚀刻模型装置：该模型装置由两个玻璃片构成。采用如下制作方法：其中一个玻璃片用蚀刻液蚀刻出具有一定结构的流道或孔隙网络后，再与另一玻璃片胶结制作而成。两个玻璃片之前制作有流入和流出通道，可用于连结驱替实验用管线。该模型装置的优点是：可用制作一些简单的孔隙通道，用于反映驱油剂的某些驱油机理。但该模型装置的缺点是：由于模型尺寸较小，饱和油量有限，因此难以给出油膜驱油效率的量化结果。

(3)平板模型装置：可由上下两个具有一定间隙的平板构成。平板材料可是玻璃、有机板等。该模型装置优点是：表面润湿容易处理为亲油的，且面积可控，可保证一定的油膜量，从而实现量化。该模型装置缺点是：平板模型过于简单，难以反映出孔隙介质中油膜的驱替特性，且平板间隙中的流动易于出现绕流，而影响实验结果的可靠性。

对于油气田开发和提高采收率过程中涉及的油膜与通常意义上的油膜有显著的不同，其驱替的模拟和驱替效率的量化需要考虑三个关键因素：孔隙介质条件，填充介质的润湿性改变和油膜的初始量。孔隙介质是狭小的流动空间，但是如果过于复杂，会形成多种类型的残余油，如孔喉残余油、盲端残余油等；填充介质表面易于将其润湿性改为亲油的，且表面积足够大，能够满足油膜薄但总量大的要求，使驱替的部分能够用于计量。而现有的评价装置模型都难以消除其它类型残余油的影响，且不能同时兼顾到孔隙介质条件下的油膜驱替条件及油膜驱替效率的量化。油膜是作为油藏中一类典型的难于启动的残余油，是驱油剂提高驱油效率的潜力所在，因此，驱油剂启动和对油膜的驱替效果对提高采收率具有重要的意义。目前，迫切需要建立能够真实准确的量化评价多孔介质中油膜驱替特性的评价装置。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种油膜驱替特性模拟装置及系统，以解决现有技术中的油膜驱替特性评价装置无法真实准确的量化评价多孔介质中油膜驱替特性的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种油膜驱替特性模拟装置，该装置包括：玻璃棒束，包括多个均匀等长的经过亲油处理的玻璃棒；驱替模拟容器，用于密封容纳所述的玻璃棒束；所述驱替模拟容器包括：上端口密封盖和下端口密封盖，所述上端口密封盖中心处有一第一孔，用于连接与量筒相连的外部管线，所述下端口密封盖处有一第二孔，用于连接输送驱替剂的外部管线。

上述玻璃棒束的亲油处理包括：将所述玻璃棒束浸泡在0.5％的二甲基二氯硅烷煤油溶液中第一预定时间；将浸泡后的玻璃棒束用酒精清洗后风干；将酒精清洗后风干后的玻璃棒束置于80℃预定油田地面脱水脱气原油中老化第二预定时间。

优选地，所述玻璃棒束中的每个玻璃棒两端具有大小相等的节。

上述驱替模拟容器为不锈钢容器或者有机玻璃容器。

所述的驱替剂为：水；或者，表面活性剂；或者，所述表面活性剂与弱碱的混合液；或者，所述表面活性剂与强碱的混合液。

上述表面活性剂为石油磺酸盐。

本发明实施例还提供一种油膜驱替特性模拟系统，该系统包括：上述的油膜驱替特性模拟装置、量筒、至少一个容纳驱替剂的活塞容器、以及恒速泵，所述恒速泵将所述活塞容器中的驱替剂经过所述油膜驱替特性模拟装置的第二孔泵入所述驱替模拟容器，驱替所述玻璃棒束中玻璃棒表面的油膜，所述量筒计量从所述油膜驱替特性模拟装置的第一孔输出的采出液。

借助于上述技术特征至少之一，通过用经过亲油处理的玻璃棒束模拟孔隙介质以及由下端口密封盖输入的驱替剂，可以真实准确的量化评价驱油剂在多孔介质中对油膜驱替特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的油膜驱替特性模拟装置及驱替模拟容器截面的示意图；

图2是根据本发明实施例的油膜驱替特性模拟系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例的油膜驱替特性模拟系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的油膜驱替的流程图；

图5是表面活性剂A1驱替多孔介质中油膜的评价结果实验图；

图6是表面活性剂A1为主剂的复合体系A2驱替多孔介质中油膜的评价结果实验图；

图7是表面活性剂A1为主剂的复合体系A3驱替多孔介质中油膜的评价结果实验图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于驱油剂启动和对油膜的驱替效果对提高采收率具有重要的意义，而现有技术中的油膜驱替特性评价装置无法真实准确和量化评价多孔介质中油膜驱替特性的问题，因此，迫切需要建立能真实准确和量化评价多孔介质中油膜驱替特性的评价装置。基于此，本发明实施例提供一种油膜驱替特性模拟装置及系统，以解决上述问题。以下结合附图对本发明进行详细说明。

实施例一

本发明实施例提供一种油膜驱替特性模拟装置，该模拟装置包括：玻璃棒束和驱替模拟容器，其中，驱替模拟容器用于密封容纳玻璃棒束。图1是该模拟装置及驱替模拟容器截面的示意图，如图1所示，驱替模拟容器1中可以容纳由多个玻璃棒组成的玻璃棒束2，这些玻璃棒均匀等长且经过亲油处理；驱替模拟容器1包括：上端口密封盖11和下端口密封盖12，上端口密封盖中心处有一第一孔111，用于连接与量筒相连的外部管线，下端口密封盖处有一第二孔121，用于连接输送驱替剂的外部管线。

由以上描述可知，通过用经过亲油处理的玻璃棒束模拟不同大小的孔隙介质以及由下端口密封盖输入的驱替剂，可以真实准确的量化评价多孔介质中油膜驱替特性。

上端口密封盖11和下端口密封盖12用于使驱替模拟容器密闭，这两个封盖材质与容器材质相同。第一孔111和第二孔121可以是带螺纹的孔。

驱替剂可以是：水；或者，表面活性剂；或者，表面活性剂与弱碱的混合液；或者，表面活性剂与强碱的混合液。该表面活性剂可以是石油磺酸盐。在具体实施过程中，驱替剂也可以是气体，如N₂、CO₂等，也可以是气液分散体系，如泡沫等。

具体地，上述玻璃棒束经过亲油处理包括：将玻璃棒束浸泡在0.5％的二甲基二氯硅烷煤油溶液中第一预定时间(例如，24小时)；将浸泡后的玻璃棒束用酒精清洗后风干；将酒精清洗后风干后的玻璃棒束置于80℃预定油田地面脱水脱气原油中老化第二预定时间(例如，48小时)。这样，玻璃棒上就会吸附一定量的油膜，从而通过玻璃棒束可以模拟孔隙介质中的油膜。

玻璃棒束用可作充填多孔介质，优选地，玻璃棒束中的每个玻璃棒两端具有大小相等的节，以用于分隔玻璃棒，从而形成多孔介质中的流道。通过重组玻璃棒的数量，可以模拟某一孔隙大小的多孔介质，或者增加玻璃棒的直径，可用于模拟孔隙尺寸较小的多孔介质，而减少玻璃棒的直径则可用于模拟孔隙尺寸较大的多孔介质。

驱替模拟容器可以是不锈钢容器或者有机玻璃容器。其中，不锈钢容器可用于模拟高压环境，有机玻璃容器可用于模拟低压可视化环境。通过容器材质的改变，可以模拟不同压力驱替条件下油膜的驱替特性。

实施例二

本发明实施例提供一种油膜驱替特性模拟系统，如图2所示，该系统包括：上述实施例一中的油膜驱替特性模拟装置(图中简称为模拟装置)201、量筒202、至少一个容纳驱替剂的活塞容器203、以及恒速泵204，恒速泵将活塞容器中的驱替剂经过模拟装置的第二孔(即，模拟装置的下端口密封盖)泵入驱替模拟容器，驱替玻璃棒束中玻璃棒表面的油膜，量筒计量从油膜驱替特性模拟装置的第一孔(即，模拟装置的上端口密封盖)输出的采出液。通过用计量采出液的油水量，可以准确的给出某一驱油剂对多孔介质中油膜的驱油效率。

为了进一步理解本发明实施例，以下给出一具体实例。

如图3所示，油膜驱替特性模拟系统包括：恒速泵301，作用为动力源，以一定的流量将驱油体系通过管线由活塞容器303中泵入到油膜驱替特性模拟装置(简称为模拟装置)304中，再由量筒305收集和计量采出的油和水，在恒速泵301和活塞容器303之间、以及活塞容器303和模拟装置304之间分别设置有三通阀2，驱油体系容纳在活塞容器303中。

其中，模拟装置304中玻璃棒束的亲油处理过程是：

1、将玻璃棒束浸泡在0.5％的二甲基二氯硅烷-煤油溶液中24小时；

2、浸泡后的玻璃棒束用酒精清洗2-3遍后风干待用；

3、将玻璃棒束置于80℃某一油田地面脱水脱气原油中老化48小时以上；

4、将粘附油膜的玻璃棒填充在驱替模拟容器中，旋紧两端的密封盖。

玻璃棒之间的间隙模拟多孔介质中的流道，改变驱替模拟容器的材质可以模拟不同的压力条件。例如，将驱替模拟容器由有机玻璃的换成不锈钢材质的，模型的耐压能力会大大提高。

如图4所示，油膜驱替特性模拟系统具体的驱替过程如下：

步骤401，将两个活塞容器303分别装入水和表面活性剂体系；

步骤402，打开恒速泵，按照预定流速将水泵入模拟装置304，连续驱替一定时间后，停止水驱，观察出口采出液是否存在油，计量油、水体积；

步骤403，进行表面活性剂体系驱，将表面活性剂体系溶液泵入模型模拟装置304，观察出口采出液是否存在油，计量油、水体积。

改变不同的表面活性剂体系，重复上述步骤401-403。

经水驱实验证明，经过上述亲油处理的玻璃棒表面的油膜为水驱后的残余油膜。水以油藏孔隙中的流速度条件下驱替此类油膜，不能将其启动并驱替出来，即，水驱无法将模拟装置中的油膜驱替出来。

该系统可以模拟水驱后水动力无法启动的油膜形式，也可以用于评价其它驱油剂对水驱后残余油膜的驱替效果。

在本例中，表面活性剂体系中的组分具有低界面张力、促进油水乳化等作用，可以将玻璃棒表面的油膜驱替下来，并携带出模型。不同体系对油膜驱替能力是不同的，例如，有的体系驱替出来的油膜很多，说明该体系对油膜的驱替能力强。因此，利用本系统可以对不同体系的油膜驱替能力进行量化的评价。

在本实施例中，选取三种表面活性剂进行试验，这三种表面活性剂的基本组成见表1：

表1

其中，A1为石油磺酸盐，复合体系A2为石油磺酸盐和弱碱(即，助剂1)的水溶液，弱碱可以是碳酸钠等，复合体系A3为石油磺酸盐和强碱(即，助剂2)的水溶液，强碱可以是氢氧化钠(NaOH)等。

分别按表1所示浓度配制出驱替体系A1、A2、A3，然后测试和评价三种体系对油膜的驱替效率。图5是表面活性剂A1驱替多孔介质中油膜的评价结果，图6是表面活性剂A1为主剂的复合体系A2驱替多孔介质中油膜的评价结果，图7是表面活性剂A1为主剂的复合体系A3驱替多孔介质中油膜的评价结果，评价结果分析如下：

由图5～图7可见，在水驱阶段，油膜难以启动，注入三种体系后，油膜驱替效率随时间的增加而增加，最后达到稳定不再增加。注入表面活性剂A1后油膜被启动，最终驱替效率可达到59％，即可提高水驱后残余油膜驱替效率59％；在表面活性剂A1中分别加入适量的助剂1和助剂2构成A2和A3，A2驱替油膜的最终驱油效率达到72％，而A3驱替油膜的最终驱油效率达到74％。由此可知，表面活性剂组成的复合体系对驱替油膜更有优势。结合体系的组成及其它相关性能，可以对其驱替特性和机理进行深入分析，从而给出更具有优势的配方体系。

在具体实施过程中，驱替剂也可以是气体，如N₂、CO₂等，也可以是气液分散体系，如泡沫等，此时的油膜驱替特性模拟系统根据气体或气液分散体系的性质作适应性变化。

综上所述，本发明实施例通过使用经过亲油处理的玻璃棒束，可以模拟不同大小的孔隙介质中油膜的驱替特性，通过改变驱替模拟容器的材质，也可以模拟不同压力驱替条件下油膜的驱替特性，相比于现有技术，本发明实施例可以真实准确的量化评价多孔介质中油膜驱替特性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种油膜驱替特性模拟装置，其特征在于，所述的装置包括：玻璃棒束，包括多个均匀等长的经过亲油处理的玻璃棒，所述玻璃棒束中的每个玻璃棒两端具有大小相等的节；驱替模拟容器，用于密封容纳所述的玻璃棒束；

所述驱替模拟容器包括：上端口密封盖和下端口密封盖，所述上端口密封盖中心处有一第一孔，用于连接与量筒相连的外部管线，所述下端口密封盖处有一第二孔，用于连接输送驱替剂的外部管线。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述玻璃棒束的亲油处理包括：

将所述玻璃棒束浸泡在0.5%的二甲基二氯硅烷煤油溶液中第一预定时间；

将浸泡后的玻璃棒束用酒精清洗后风干；

将酒精清洗后风干后的玻璃棒束置于80℃预定油田地面脱水脱气原油中老化第二预定时间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱替模拟容器为不锈钢容器或者有机玻璃容器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的驱替剂为：

水；或者

表面活性剂；或者

所述表面活性剂与弱碱的混合液；或者

所述表面活性剂与强碱的混合液。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述表面活性剂为石油磺酸盐。

6.一种油膜驱替特性模拟系统，其特征在于，所述的系统包括：如权利要求1或2所述的油膜驱替特性模拟装置、量筒、至少一个容纳驱替剂的活塞容器、以及恒速泵，所述恒速泵将所述活塞容器中的驱替剂经过所述油膜驱替特性模拟装置的第二孔泵入所述驱替模拟容器，驱替所述玻璃棒束中玻璃棒表面的油膜，所述量筒计量从所述油膜驱替特性模拟装置的第一孔输出的采出液。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述驱替模拟容器为不锈钢容器或者有机玻璃容器。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的驱替剂为：

水；或者

表面活性剂；或者

所述表面活性剂与弱碱的混合液；或者

所述表面活性剂与强碱的混合液。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述表面活性剂为石油磺酸盐。

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