CN103630467B - 一种用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置及方法，装置主要包括大通径螺纹管、紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元。紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元以及待测柱状岩芯均为圆柱体结构，端面直径相同，各端面依次首尾相接，由岩芯夹持器夹持固定；调剖液依次通过各部分，最终顺利进入待测柱状岩芯。本发明安全可靠，可以较为真实的模拟沥青颗粒进入待测柱状岩芯前后的运动状态，有效克服了颗粒在岩芯断面发生较为严重堵塞而注不进去的缺陷，实现了利用沥青颗粒进行室内调剖实验的研究及效果评价。

Description

一种用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置及方法

技术领域

本发明涉及水驱油田中后期调剖堵水技术领域，尤其涉及一种用于沥青颗粒调剖性能参数测量装置及方法。

背景技术

油田在多年的水驱开发过程中，地下储层的孔隙结构、矿物组成、胶结类型等，均会发生不同程度的变化，尤其在注采强度较大的情况下，某些具有弱胶结等特征的疏松砂岩，其孔喉半径、胶结物等会出现增大、变少的现象，进而此区域的渗透率会变大，当后续流体经过时，就会形成水驱优势通道，使油井含水上升速度变快，水驱波及系数降低，剩余油富集程度变高，最终影响油田的开发效果，因此，油田调剖堵水技术的发展对水驱优势通道下剩余油挖潜具有至关重要的作用。

利用沥青颗粒进行调剖已逐渐在油田当中普及，而针对不同储层，其调剖策略的制定仍需借助室内实验的手段来完成，虽然目前室内驱替实验手段已进入了一个较高的水平，但是在进行沥青颗粒调剖时，仍然存在一个较为严重的问题，即当含油沥青颗粒的调剖液进入待测柱状岩芯时，由于其自身颗粒尺寸及粘性等特征的存在，很大一部分颗粒会聚集在岩芯的端面，进而将端面堵塞，从而达不到模拟真实地下储层调剖颗粒运动规律的目的。

发明内容

本发明针对现有技术上所存在的问题，提供一种用于沥青颗粒调剖性能参数测量装置及方法，解决在室内沥青颗粒调剖实验过程中沥青颗粒易聚集堵塞待测柱状岩芯的入口壁面的问题，从而解决室内实验与真实地下储层所表现的规律差异较大的问题，进一步完善颗粒调剖在室内实验中的应用技术。

本发明是这样实现，一种用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置，装置包括大通径螺纹管、紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元以及待测柱状岩芯；紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元以及待测柱状岩芯均为圆柱体结构，端面直径相同，各端面依次首尾相接，由岩芯夹持器夹持固定；其特征在于，紊流发生槽为空心圆柱体结构，下部设置超声波发生器；模拟射孔单元沿轴向设有多个通孔，用于将含沥青颗粒的调剖液喷射通过模拟近井地层单元进入待测柱状岩芯；紊流发生槽的一端与大通径螺纹管流体连接，另一端与模拟射孔单元流体连接。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，大通径螺纹管是一根具有内螺纹的粗管线；模拟近井地层单元是由粗颗粒胶结而成的圆柱状高渗多孔介质。

进一步，大通径螺纹管牙型为三角形螺纹，公称直径为3mm-4mm，中径为2.675mm-3.545mm，小径为2.459mm-3.242mm，螺距为0.5mm-0.7mm，牙型角为60°。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，紊流发生槽中间的空腔为喇叭状结构，前部与外壁同心，后部为渐扩径部分。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，超声波发生器为无极调速，且没有运动部件及电磁辐射。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，模拟射孔单元中通孔的直径为5mm-7mm，均匀布满圆柱体碳钢模拟射孔单元的端面。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，模拟近井地层单元的渗透率是待测柱状岩芯的5-10倍。

进一步，所述用于测量沥青颗粒调剖性能参数装置，所述粗颗粒的粒径为0.5mm-3mm。

进一步，所述装置的技术参数如下：

(1)待测柱状岩芯的直径为25mm-38mm，长度为80mm-200mm；

(2)工作温度：室温-120℃。

进一步，用上述装置测量沥青颗粒调剖性能参数的方法，其主要步骤如下：

(1)对待测柱状岩芯进行和地层水；

(2)对待测柱状岩芯进行饱和油，造束缚水；

(3)对待测柱状岩芯进行恒速或者定压水驱，直至含水98％；

(4)利用平流泵将含沥青颗粒的调剖液依次泵入大通径螺纹管、紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元，最后进入待测柱状岩芯；

(5)进行后续水驱，直至含水恢复至98％，测定残余阻力系数及封堵率。

通过上述方法使含沥青颗粒的调剖液进入待测柱状岩芯前，就具有一定程度的紊流状态，最终顺利进入待测柱状岩芯，对其较大孔隙进行封堵，从而达到调剖的目的。

本发明的装置各单元具有如下技术效果：大通径螺纹管可使处于层流状态的颗粒调剖液逐步具有紊流的特征，并防止颗粒在运移过程中沉淀在管线底部；紊流发生槽，利用超声波振荡器的振荡原理，进一步加大调剖液的紊流程度，使调剖颗粒在调剖液中充分分散：为使处于紊流状态的调剖液进入所要调剖的井组胶结模型做好前期铺垫，即以达到真实井筒中射孔对调剖液的作用效果，紊流发生槽具有无极调速的特征，且没有运动部件及电磁辐射，对调剖颗粒的损害程度降到了极低的水平。模拟射孔单元可使调剖液在类似毛管束的管道中流动起来；模拟近井地层单元可使调剖液逐步进入多孔介质中流动，进一步使调剖颗粒的分布均匀化；上述各单元综合作用使调剖液中的沥青颗粒始终处于紊流状态，最终使调剖液顺利进入待测柱状岩芯，防止在岩芯断面发生堵塞。

本发明所提供的实验装置及方法安全可靠，操作简单，效果较好。有效的解决了室内实验对沥青颗粒调剖规律模拟的不足，进一步减小了室内驱替实验与真实地下储层之间的误差，实现了利用室内实验手段对沥青颗粒调剖的策略制定及效果评价。

附图说明：

图1为本发明的实验装置示意图。

图2为紊流发生槽的结构示意图

图3为模拟射孔单元的示意图

图4为不同粒径范围的沥青颗粒调剖液的调剖性能参数测量结果图

图中：1、平流泵；2、储液罐；3、大通径螺纹管；4、紊流发生槽；5、模拟射孔单元；6、模拟近井地层单元；7、待测柱状岩芯；8、液体收集烧杯，9、超声波发生器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、实验装置及方法更加清晰明了，下面结合附图及实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置，包括大通径螺纹管3、紊流发生槽4、模拟射孔单元5、模拟近井地层单元6以及待测柱状岩芯7；紊流发生槽4、模拟射孔单元5、模拟近井地层单元6以及待测柱状岩芯7均为圆柱体结构，端面直径相同，各端面依次首尾相接，由岩芯夹持器夹持固定；紊流发生槽4为空心圆柱体结构，下部设置超声波发生器9；模拟射孔单元5沿轴向设有多个通孔，用于将含沥青颗粒的调剖液喷射通过模拟近井地层单元6进入待测柱状岩芯7；紊流发生槽4的一端与大通径螺纹3管流体连接，另一端与模拟射孔单元5流体连接。液体收集槽8用于接收通过待测柱状岩芯7的液体。

大通径螺纹管3是一根具有内螺纹的粗管线，可使调剖液中的沥青颗粒保持悬浮状态，其牙型为三角形螺纹，公称直径在3mm-4mm，中径在2.675mm-3.545mm，小径在2.459mm-3.242mm，螺距在0.5mm-0.7mm，牙型角为60°。

紊流发生槽为空心圆柱体，下部设置超声波搅拌器，使液体发生一定规律的运动，超声搅拌器具有无极调速的特征，且没有运动部件及电磁辐射，对调剖颗粒的损害程度降到了极低的水平。调剖液流经的紊流发生槽中间的空腔为喇叭状结构，前部与外壁同心，后部为渐扩径部分。

模拟射孔单元5沿轴向设有多个通孔，通孔的直径为5mm-7mm，均匀的布满圆柱体碳钢模拟射孔单元的端面，具有类似毛管束的特征，进一步防止沥青颗粒粘结在一起而发生沉淀。

模拟近井地层单元6是由粗颗粒胶结而成的圆柱状高渗多孔介质，渗透率远高于待测柱状岩芯，是待测柱状岩芯的5-10倍。在压制过程中，与待测柱状岩芯端面连接。所述粗颗粒的粒径为0.5mm-3mm。

该装置可利用的待测柱状岩芯的规格，其直径与长度分别为25mm-38mm与80mm-200mm，且工作温度为室温-120℃。

使用上述装置测量沥青颗粒调剖性能参数的方法，其主要步骤如下：

(1)对待测柱状岩芯进行和地层水；

(2)对待测柱状岩芯进行饱和油，造束缚水；

(3)对待测柱状岩芯进行恒速或者定压水驱，直至含水98％；

(4)利用平流泵1将含沥青颗粒的调剖液依次泵入大通径螺纹管3、紊流发生槽4、模拟射孔单元5、模拟近井地层单元6，最后进入待测柱状岩芯7；

(5)进行后续水驱，直至含水恢复至98％，测定残余阻力系数及封堵率。

以相同的注入速率向测量沥青颗粒调剖性能参数的装置中连续注入2PV不同粒径、不同浓度的调剖液，得到图4所示不同粒径范围的沥青颗粒调剖液的调剖性能参数测量结果图，其中，所用的5根待测柱状岩芯中，前3根直径为25mm，长度分别为80mm、150mm以及200mm，后2根岩芯直径为38mm，长度分别为150mm及200mm，岩芯渗透率为3000mD，沥青颗粒粒径范围在0.02-0.8之间，注入浓度为5000mg/L。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例而已，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于测量沥青颗粒调剖性能参数的装置，装置包括大通径螺纹管、紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元以及待测柱状岩芯；紊流发生槽、模拟射孔单元、模拟近井地层单元以及待测柱状岩芯均为圆柱体结构，端面直径相同，各端面依次首尾相接，由岩芯夹持器夹持固定；其特征在于，紊流发生槽为空心圆柱体结构，下部设置超声波发生器；模拟射孔单元沿轴向设有多个通孔，用于将含沥青颗粒的调剖液喷射通过模拟近井地层单元进入待测柱状岩芯；紊流发生槽的一端与大通径螺纹管流体连接，另一端与模拟射孔单元流体连接，紊流发生槽中间的空腔为喇叭状结构，前部与外壁同心，后部为渐扩径部分，超声波发生器为无极调速，且没有运动部件及电磁辐射。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，大通径螺纹管是一根具有内螺纹的粗管线；模拟近井地层单元是由粗颗粒胶结而成的圆柱状高渗多孔介质。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，大通径螺纹管牙型为三角形螺纹，公称直径为3mm-4mm，中径为2.675mm-3.545mm，小径为2.459mm-3.242mm，螺距为0.5mm-0.7mm，牙型角为60°。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，模拟射孔单元中通孔的直径为5mm-7mm，均匀布满圆柱体碳钢模拟射孔单元的端面。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，模拟近井地层单元的渗透率是待测柱状岩芯的5-10倍。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述粗颗粒的粒径为0.5mm-3mm。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置的技术参数如下：

(1)待测柱状岩芯的直径为25mm-38mm，长度为80mm-200mm；

(2)工作温度：室温-120℃。