CN103015993B - 用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，该装置包括一密封腔体，其中部设有天然岩心、上孔板和下孔板；上腔室内侧壁设有连接于第一阀门的第一雾化喷头；第一雾化喷头上方设有上挡板；上腔室顶部设有流体出口，流体出口设有第二阀门和可视观察窗；下腔室内侧壁设有两个平行间隔设置并电连接一液位控制器的激光发射器，液位控制器由管路导通于下腔室底部和一溢出液体容器；一系统回压控制器也由管路导通于下腔室底部和所述溢出液体容器；下腔室底部通过第三阀门连通气体注入口；位于两个激光发射器上方沿着下腔室横向设有中挡板和下挡板，所述密封腔体设置于一恒温箱内。该装置能够实现水、气、化学剂同时注入和按比例注入。

Description

用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置
技术领域
本发明是关于石油采收率岩心注气驱替实验装置，尤其涉及一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置。
背景技术
目前，国内外油田注气提高石油采收率应用技术不断扩大，增油效果显著，尤其是CO2注气提高采收率技术，既满足了国际社会温室气体埋存的需要，又为国内低渗透油田提高采收率技术提供了一条新途径。然而，随着注气技术的不断推广，也相应地暴露出了一系列问题，室内岩心注气驱替实验是解决诸多问题的一种最直接的手段。无论是短岩心驱替、长岩心驱替，还是三维物理模型驱替都涉及气水同注、不同气水比例间歇注入等注入方式。如图4所示，传统的实验室气水注入方式通常是采用两个独立的水容器91和气容器92，同时与一个三通93连接，流体出口96与实验装置连接，而注入的比例则是通过与每个容器相连接的泵94、95的泵速来调整。此种现有结构优点是简便，但也存在较大缺陷，一是无法判断水气是否同时注入(可能为一段水一段气的注入)；二是如需加入化学剂，控制水、气和化学剂三者比例较为困难，因此会对室内岩心注气驱替实验的质量产生影响。
由此，本发明人凭借多车从事相关行业的经验与实践，提出一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，该装置能够实现水、气、化学剂同时注入和按比例注入，有效地模拟现场水、气、化学剂注入方式，及时解决现有存在的问题，更好地完善驱替实验。
本发明的目的是这样实现的，一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，所述水气分散注入装置包括一密封腔体，该密封腔体的中部横向设有天然岩心，紧邻该天然岩心的上、下端分别设有上孔板和下孔板；所述天然岩心、上孔板和下孔板将腔体分隔为上腔室和下腔室；所述上腔室的内侧壁设有第一雾化喷头并通过管路连接于第一阀门，该第一阀门连通高压水入口；位于第一雾化喷头上方沿着腔体横向设有一具有缺口的上挡板；所述上腔室的顶部设有与注气驱替实验装置导通的流体出口，流体出口中设有第二阀门和可视观察窗；所述下腔室的内侧壁设有两个平行间隔设置的激光发射器，所述两个激光发射器电连接一液位控制器，所述液位控制器通过管路分别导通于下腔室底部和一溢出液体容器；一系统回压控制器也通过管路分别导通于下腔室底部和所述溢出液体容器；所述下腔室底部通过第三阀门连通气体注入口；位于两个激光发射器上方沿着下腔室横向设有具有缺口的中挡板和下挡板，所述中挡板和下挡板呈上下间隔、左右交叉重叠的方式设置；所述密封腔体设置于一恒温箱内。
在本发明的一较佳实施方式中，所述上腔室的内侧壁与第一雾化喷头相对地设有一第二雾化喷头，所述第二雾化喷头通过管路连接于第四阀门，该第四阀门连通化学剂注入口。
在本发明的一较佳实施方式中，所述天然岩心的渗透率为500-2000mD。
在本发明的一较佳实施方式中，所述密封腔体为圆筒状，其内径为30cm；所述天然岩心的厚度为4cm、直径为30cm；所述上孔板和下孔板的厚度为5mm、孔眼数为40目、直径为30cm。
在本发明的一较佳实施方式中，所述第一雾化喷头和第二雾化喷头的孔径0.46mm。
由上所述，本发明用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，在借鉴常规注入方式的基础上，利用不同渗透率的天然岩心多孔介质，起到对气体或液体分子实施一种“锯”或“孔隙筛”的作用，即打碎水气混合物分子，延缓气体流速，使气体充分与水接触，并配合高压雾化喷头形成一套水、气、化学剂同注，或按比例的注入方式，保证实验室水、气、化学剂注入驱替实验的质量，为解释油田现场注气过程中存在的诸多问题提供有力的技术支持。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置的结构示意图。
图2：为本发明中天然岩心的横截面示意图。
图3：为本发明中上、下孔板的结构示意图。
图4：为现有常规水气注入结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1～图3所示，本发明提出一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置100，所述水气分散注入装置100包括一密封腔体1，该密封腔体1的中部横向设有天然岩心，紧邻该天然岩心2的上、下端分别设有上孔板21和下孔板22；所述天然岩心2、上孔板21和下孔板22将密封腔体1分隔为上腔室11和下腔室12；所述上腔室11的内侧壁设有第一雾化喷头31并通过管路连接于第一阀门41，该第一阀门41连通高压水入口；位于第一雾化喷头31上方沿着密封腔体1横向设有一具有缺口的上挡板51；所述上腔室11的内侧壁与第一雾化喷头31相对地设有一第二雾化喷头32，所述第二雾化喷头32通过管路连接于第四阀门44，该第四阀门44连通化学剂注入口；所述上腔室11的顶部设有与注气驱替实验装置(图中未示出)导通的流体出口，流体出口中设有第二阀门42和可视观察窗6；所述下腔室12的内侧壁设有两个平行间隔设置的激光发射器71，所述两个激光发射器71电连接一液位控制器72，所述液位控制器72通过管路分别导通于下腔室12底部和一溢出液体容器8；一系统回压控制器73也通过管路分别导通于下腔室12底部和所述溢出液体容器8；所述下腔室12底部通过第三阀门43连通气体注入口；位于两个激光发射器71上方沿着下腔室12横向设有具有缺口的中挡板52和下挡板53，所述中挡板52和下挡板53呈上下间隔、左右交叉重叠的方式设置；所述密封腔体1设置于一恒温箱9内。
由上所述，本发明用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，在借鉴常规注入方式的基础上，利用不同渗透率的天然岩心多孔介质，起到对气体或液体分子实施一种“锯”或“孔隙筛”的作用，即打碎水气混合物分子，延缓气体流速，使气体充分与水接触，并配合高压雾化喷头形成一套水、气、化学剂同注，或按比例的注入方式，保证实验室水、气、化学剂注入驱替实验的质量，为解释油田现场注气过程中存在的诸多问题提供有力的技术支持。
进一步，所述上孔板21和下孔板22可起到保护天然岩心2的作用；可视观察窗6连接在流体出口中，可以观察水、气、化学剂混合情况；该可视观察窗6为现有结构。
所述上挡板51、中挡板52和下挡板53能够起到控制气体流向的作用，并可防止水过早流出装置。
所述两个激光发射器71用来控制密封腔体1内的液位，并将信号传送至液位控制器72；液位控制器72接收到激光发射器71的指令后，开启并将密封腔体1内的多余液体溢流至溢出液体容器8中；系统回压控制器73用来调节水气分散注入装置内部压力，以达到实验要求压力，并将多余液体溢流至溢出液体容器8中。
本发明用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置的使用过程如下：
(1)根据流体出口的流量要求，选择天然岩心及水、气、化学剂注入端的注入速度(通常为1-5ml/min)；
(2)关闭所有阀门；
(2)根据驱替实验要求设定回压控制器的压力；
(3)缓慢打开第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
(4)设定气体注入速度并保持一定，调节高压水、化学剂入口注入速度，对出口流体进行气、液采集，分析各自比例，如不合格调整高压水、化学剂入口注入速度，重复直到三者比例满足实验要求；
(5)如果出口处液滴较大或较小，更换不同渗透率的天然岩心；
(6)将流体出口与岩心驱替实验装置连接，进行驱替实验。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)可实现水、气、化学剂同时注入，按比例注入；
(2)通过调整天然岩心的渗透率，使雾化液滴的大小可控、可调；
(3)通过恒速泵控制使系统输出流体比例稳定。
进一步，如图2所示，在本实施方式中，所述天然岩心2的渗透率为500-2000mD。所述密封腔体1为圆筒状，其高度为40cm，内径为30cm；所述天然岩心2的厚度为4cm、直径为30cm；所述上孔板21和下孔板22的厚度为5mm、孔眼数为40目、直径为30cm。所述三个挡板均为圆形，其缺口为圆缺形。所述第一雾化喷头31和第二雾化喷头32的孔径0.46mm。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，其特征在于：所述水气分散注入装置包括一密封腔体，该密封腔体的中部横向设有天然岩心，紧邻该天然岩心的上、下端分别设有上孔板和下孔板；所述天然岩心、上孔板和下孔板将腔体分隔为上腔室和下腔室；所述上腔室的内侧壁设有第一雾化喷头并通过管路连接于第一阀门，该第一阀门连通高压水入口；位于第一雾化喷头上方沿着腔体横向设有一具有缺口的上挡板；所述上腔室的顶部设有与注气驱替实验装置导通的流体出口，流体出口中设有第二阀门和可视观察窗；所述下腔室的内侧壁设有两个平行间隔设置的激光发射器，所述两个激光发射器电连接一液位控制器，所述液位控制器通过管路分别导通于下腔室底部和一溢出液体容器；一系统回压控制器也通过管路分别导通于下腔室底部和所述溢出液体容器；所述下腔室底部通过第三阀门连通气体注入口；位于两个激光发射器上方沿着下腔室横向设有具有缺口的中挡板和下挡板，所述中挡板和下挡板呈上下间隔、左右交叉重叠的方式设置；所述密封腔体设置于一恒温箱内；
所述上腔室的内侧壁与第一雾化喷头相对地设有一第二雾化喷头，所述第二雾化喷头通过管路连接于第四阀门，该第四阀门连通化学剂注入口。
2.如权利要求1所述的用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，其特征在于：所述天然岩心的渗透率为500-2000mD。
3.如权利要求2所述的用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，其特征在于：所述密封腔体为圆筒状，其内径为30cm；所述天然岩心的厚度为4cm、直径为30cm；所述上孔板和下孔板的厚度为5mm、孔眼数为40目、直径为30cm。
4.如权利要求2所述的用于岩心注气驱替实验的水气分散注入装置，其特征在于：所述第一雾化喷头和第二雾化喷头的孔径为0.46mm。
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