CN103760065A - 一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表征聚合物溶液在多孔介质中流动有效视粘度的测试方法，其包括以下步骤：将带有多孔介质的储液滤杯之压力控制在0.5MPa至0.45MPa之间，在所述储液滤杯内装填聚合物待测液，所述储液滤杯处于水平状态且关闭开关阀；将所述储液滤杯固定在储液滤杯固定架上，所述储液滤杯处于竖直状态，所述聚合物待测液位于所述多孔介质上方，在所述储液滤杯下端的出口设置带有滤膜的滤膜夹持器，所述滤膜夹持器内装填石英砂；密封所述储液滤杯，将所述储液滤杯内压力维持为恒定压力，打开所述开关阀门，启动重量流量计测量所述聚合物溶液的滤过速度及滤过液的粘度变化。

Description

一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统

技术领域

本发明涉及三次采油化学驱提高原油采收率领域，尤其涉及一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统。

背景技术

聚合物驱油是通过在注入水中添加高分子聚丙烯酰胺，增加注入水的粘度，降低油水流度比，扩大油层波及油层体积，从而提高原油采收率的一项三次采油技术。在众多的三次采油方法中，聚合物驱油是提高原油采收率的重要方法之一，已成为我国许多油田增产增效的主要技术，在保证我国油田原油稳产增产中发挥着不可替代的重要作用。

目前聚合物驱油技术已经在现场上得到广泛应用并取得巨大成功。随着聚合物驱油技术推广应用，驱油用聚合物使用量逐年加大，但聚合物产品的质量对其驱油效果具有决定性的作用，所以建立完备的化学剂质量控制体系是保证化学驱顺利实施的重要保证。目前驱油用聚合物质量控制体系中，是以表观粘度的评价为主的质量控制体系，但大量实验结果表明，聚合物溶液表观粘度高时其驱油效果并不一定好，究其原因是有些聚合物虽然具有较高的表观粘度，但在经过多孔介质不断剪切的过程中其流动有效视粘度并不高，而聚合物在多孔介质流动的过程中有效视粘度是对聚合物驱油效果起决定性作用。目前对于表征聚合物表观粘度的方法已经十分成熟，但还没有很好的表征聚合物在多孔介质中流动有效视粘度的方法。

因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统，以提高测试聚合物溶液流动有效视粘度的准确性。

本发明的技术方案如下：

一种表征聚合物溶液在多孔介质中流动有效视粘度的测试方法，其包括以下步骤：

步骤一，将带有多孔介质的储液滤杯之压力控制在0.5Mpa至0.45Mpa之间，其中Mpa为压强单位，为兆帕斯卡，在所述储液滤杯内装填聚合物待测液，所述储液滤杯处于水平状态且关闭开关阀；

步骤二，将所述储液滤杯固定在储液滤杯固定架上，所述储液滤杯处于竖直状态，所述聚合物待测液位于所述多孔介质上方，在所述储液滤杯下端的出口设置带有滤膜的滤膜夹持器，所述滤膜夹持器内装填石英砂；

步骤三，密封所述储液滤杯，将所述储液滤杯内压力维持为恒定压力，打开所述开关阀门，启动重量流量计测量所述聚合物溶液的滤过速度及滤过液的粘度变化。

所述的测试方法，其中，所述步骤三具体的包括：在打开所述开关阀门之前，将样品回收槽放置在所述重量流量计的托盘中央，将所述重量流量计清零。

所述的测量方法，其中，所述步骤三具体的还包括：在启动所述重量流量计之前，先打开所述开关阀门用所述聚合物待测液湿润滤膜夹持器的石英砂。

一种用于聚合物溶液流动有效视粘度的测试系统，其包括控制中心与测试装置，所述控制中心用于控制所述测试装置运行，其中，所述测试装置包括储液滤杯固定架、储液滤杯、滤膜夹持器与重量流量计，所述储液滤杯设置在所述储液滤杯固定架上，所述储液滤杯能在所述储液滤杯固定架上呈现水平状态或竖直状态，所述滤膜夹持器设置在所述储液滤杯固定架下方，所述重量流量计设置在所述滤膜夹持器下方；所述控制中心分别与所述储液滤杯、所述重量流量计通信连接。

所述的测试系统，其中，所述储液滤杯内填充有多孔介质。

所述的测试系统，其中，所述滤膜夹持器内设置有滤膜。

所述的测试系统，其中，所述重量流量计的托盘上放置有样品回收槽，所述样品回收槽位于所述储液滤杯固定架正下方，使经过所述滤膜夹持器的聚合物待测液流入所述样品回收槽。

本发明提供的一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统，可以测定驱油聚合物溶液在多孔介质流动过程中的有效视粘度，提高了测试聚合物溶液流动有效视粘度的准确性，为筛选驱油聚合物提供更有力的依据，当所测定的聚合物溶液有效视粘度很低时，不进行室内物理模拟实验及其它高成本的测试实验，节约了测试成本，并且本发明快捷可视、操作简单、用时短，整个过程皆可以清晰的观察到聚合物溶液流动有效视粘度。

附图说明

图1为本发明中测试方法的流程示意图；

图2为本发明中甘油流体在多孔介质中流速与附加压力之间趋势线的示意图；

图3为本发明中甘油在多孔介质中的流速倒数与粘度之间关系的示意图；

图4为本发明中甘油流体流速倒数与流体粘度之间关系的示意图；

图5为本发明中甘油流体流速倒数与流体粘度之间关系的示意图；

图6为本发明中三种聚合物瞬时流速值测定的示意图；

图7为本发明中三种聚合物在多孔介质中有效视粘度与驱油效果关系的示意图；

图8为本发明中三种聚合物表观粘度与驱油效果关系的示意图；

图9为本发明中测试系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种聚合物溶液流动有效视粘度的测试方法及其测试系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种表征聚合物溶液在多孔介质中流动有效视粘度的测试方法，如图1所示的，其包括以下步骤：

步骤101：将带有多孔介质的储液滤杯1之压力控制在0.5Mpa至0.45Mpa之间，在储液滤杯1内装填聚合物待测液，储液滤杯1处于水平状态且关闭开关阀；

步骤102：将储液滤杯1固定在储液滤杯固定架2上，储液滤杯处1于竖直状态，聚合物待测液位于多孔介质上方，在储液滤杯1下端的出口设置带有滤膜的滤膜夹持器3，滤膜夹持器3内装填石英砂；

步骤103：密封储液滤杯1，将储液滤杯1内压力维持为恒定压力，打开开关阀门，启动重量流量计4测量聚合物溶液的滤过速度及滤过液的粘度变化。

在本发明的另一较佳实施例中，步骤103具体的包括：在打开开关阀门之前，将样品回收槽5放置在重量流量计4的托盘中央，将重量流量计4清零。

更进一步的，步骤103具体的还包括：在启动重量流量计4之前，先打开开关阀门用聚合物待测液湿润滤膜夹持器3的石英砂。

为了更详尽的描述本发明，以下列举更详尽的实施例进行说明。

石英砂（30-40目石英砂用蒸馏水清洗并在105℃下烘干）、甘油、稀释甘油（用蒸馏水稀释）、聚合物待测溶液、多功能聚合物滤过装置、烧杯。

测试步骤：

将控制中心6与各部件连接好，打开电源开关，等待主压力上升到0.5Mpa，主压力被控制在0.5Mpa至0.45Mpa之间；

选择处理好的石英砂200克，装入滤膜夹持器3中，将待测溶液装入储液滤杯1中，此时储液滤杯1的开关阀门处于关闭位置，储液滤杯1处于水平状态；

将储液滤杯1放置到储液滤杯固定架2上，注意要将储液滤杯1上的定位销对准储液滤杯固定架2上的定位槽口，使其定位更准确；

将储液滤杯1下面的滤膜夹持器3安装好；

将样品回收槽5放置到重量流量计4的托盘中央，将重量流量计4清零；

将重量流量计4的相关参数设置好，等待试验；

按一下储液滤杯1密封盖气动按钮，此时气缸运动，储液滤杯1密封盖自动下落，对储液滤杯1进行密封，然后对储液滤杯1自动充气，并维持储液滤杯1的压力恒定在设定值；

启动重量流量计4进入开始测量状态；

打开储液滤杯1的开关阀门，储液滤杯1处于竖直状态；

在一定压力下先用待测溶液把石英砂润湿，过滤掉不用，然后在不同压力条件下测试聚合物待测液的滤过速度及滤过液的粘度变化。

实验结果处理：

由图2发现，对于甘油溶液而言，流体在多孔介质中流速与施加压力（△P）成很好的线性关系，即多孔介质中甘油流体的流速与施加的压力成正比例关系变化，符合达西定律。根据达西公式：

Q＝（KAΔP/L）×（1/ηD）或D＝（KAΔP/L）×（1/Q）

式中：K—液相渗透率，μm²；Q—液体流量，mL/s；ηD—多孔介质流动有效视粘度，mPa·s；L—固结体的长度，cm；ΔP—压差，MPa；A—固结体的横截面积，cm²。

因为试验过程中公式保持K、A、ΔP、L数值固定不变，检测流体经过多孔介质的瞬时流速Q，由上述公式可以发现，流体在多孔介质流动过程中的有效视粘度（ηD）与流速的倒数（1/Q）成正比。见图3可以发现甘油流体在多孔介质中流速的倒数与流体粘度呈很好的线性关系，因为甘油属于牛顿流体，它的体相粘度与剪切速率无关，所以假设甘油流体的表观粘度等效于在多孔介质中的流动有效视粘度，就可以用甘油流体在多孔介质中的粘度及流速关系作为测试聚合物溶液多孔介质中有效流动视粘度的标准曲线。如图4或图5所示，对标准曲线进行线性拟合，即可以得到算式1和算式2。在相同的条件下检测聚合物溶液在多孔介质中的流速Q，然后把流速值代入算式1或算式2即可求得相应条件下多孔介质中流动有效视粘度。

D＝129.04×（1/Q）+48.044（压差0.02MPa）（算式1）

D＝264.56×（1/Q）+99.888（压差0.05MPa）（算式2）。

在30℃下，考察了三种聚合物溶液在附加压力为0.02MPa条件下，其中HPAM为聚丙烯酰胺，在填砂多孔介质中的平均流速（Q值），测试结果如图6所示。把所测得三种聚合物的1/Q值带入算式1，即可求得压差0.02MPa条件下的三种聚合物在多孔介质中流动的有效视粘度，计算结果如表1所示。

表1

对三种聚合物进行物理模拟驱油实验，岩心尺寸Φ2.5×30cm，气测渗透率1450～1500×10^-3μm²，孔隙度35～36%，温度30℃，模拟盐水矿化度19624mg/L，聚合物浓度1500mg/L，注入速度2m/d，注入量0.3PV。物理模拟驱油实验结果见表2。

表2

分析了三种聚合物表观粘度与多孔介质中流动有效视粘度与驱油效果关系，如图7与图8所示的。由分析结果发现，驱油聚合物不仅要具有较高的表观粘度，更重要的是要具有更强的多孔介质中流动有效视粘度。该评价方法的建立为驱油聚合物质量控制及优选提供了有力的技术手段。

本发明还提供了一种用于聚合物溶液流动有效视粘度的测试系统，如图9所示的，其包括控制中心6与测试装置，所述控制中心6用于控制所述测试装置运行，并且所述测试装置包括储液滤杯固定架2、储液滤杯1、滤膜夹持器3与重量流量计4，所述储液滤杯1设置在所述储液滤杯固定架2上，所述储液滤杯1能在所述储液滤杯固定架2上呈现水平状态或竖直状态，所述滤膜夹持器3设置在所述储液滤杯固定架2下方，所述重量流量计4设置在所述滤膜夹持器3下方；所述控制中心6分别与所述储液滤杯1、所述重量流量计4通信连接。

更进一步的，所述储液滤杯1内填充有多孔介质。所述滤膜夹持器3内设置有滤膜。所述重量流量计4的托盘上放置有样品回收槽5，所述样品回收槽5位于所述储液滤杯固定架2正下方，使经过所述滤膜夹持器3的聚合物待测液流入所述样品回收槽5内。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种表征聚合物溶液在多孔介质中流动有效视粘度的测试方法，其包括以下步骤：

步骤一，将带有多孔介质的储液滤杯之压力控制在0.5Mpa至0.45Mpa之间，在所述储液滤杯内装填聚合物待测液，所述储液滤杯处于水平状态且关闭开关阀；

步骤二，将所述储液滤杯固定在储液滤杯固定架上，所述储液滤杯处于竖直状态，所述聚合物待测液位于所述多孔介质上方，在所述储液滤杯下端的出口设置带有滤膜的滤膜夹持器，所述滤膜夹持器内装填石英砂；

步骤三，密封所述储液滤杯，将所述储液滤杯内压力维持为恒定压力，打开所述开关阀门，启动重量流量计测量所述聚合物溶液的滤过速度及滤过液的粘度变化。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤三具体的包括：在打开所述开关阀门之前，将样品回收槽放置在所述重量流量计的托盘中央，将所述重量流量计清零。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤三具体的还包括：在启动所述重量流量计之前，先打开所述开关阀门用所述聚合物待测液湿润滤膜夹持器的石英砂。

4.一种用于聚合物溶液流动有效视粘度的测试系统，其包括控制中心与测试装置，所述控制中心用于控制所述测试装置运行，其特征在于，所述测试装置包括储液滤杯固定架、储液滤杯、滤膜夹持器与重量流量计，所述储液滤杯设置在所述储液滤杯固定架上，所述储液滤杯能在所述储液滤杯固定架上呈现水平状态或竖直状态，所述滤膜夹持器设置在所述储液滤杯固定架下方，所述重量流量计设置在所述滤膜夹持器下方；所述控制中心分别与所述储液滤杯、所述重量流量计通信连接。

5.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述储液滤杯内填充有多孔介质。

6.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述滤膜夹持器内设置有滤膜。

7.根据权利要求4所述的测试系统，其特征在于，所述重量流量计的托盘上放置有样品回收槽，所述样品回收槽位于所述储液滤杯固定架正下方，使经过所述滤膜夹持器的聚合物待测液流入所述样品回收槽。

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