CN104019919A - 一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置及方法，包括第一微量泵、第二微量泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、岩心管、气体控回压装置和气液流量计量装置；第一微量泵通过第一六通阀分别与第二中间容器和第三中间容器连接，第二微量泵与第一中间容器连接，第一中间容器和第二中间容器分别与第二六通阀连接，第三中间容器通过蒸汽发生器与第二六通阀连接；第二六通阀与岩心管连接，岩心管通过回压阀分别与气体控回压装置和气液流量计量装置连接；岩心管上设置有压力传感器和热电偶。本发明实现了室内岩心驱替实验过程中，注蒸汽和注化学药剂生热体系时岩心内部温度的直接测量。

Description

一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量驱替实验过程中岩心内部温度的装置及温度测量方法，属于油气田开发工程技术领域。

技术背景

在油田开发过程中，热能在提高采收率方面起到了重要作用，尤其是稠油开采中大部分离不开热能，利用热来加热油层，降低原油粘度，提高原油流动性，热力采油是一项提高稠油油藏采收率的关键技术。

目前主要的热采技术有：蒸汽吞吐、蒸汽驱、热水驱、蒸汽辅助重力驱(SAGD)、火烧油层和热化学开采等多种技术。国内外学者对各种技术都有大量的研究，特别是在室内驱替实验及现场应用方面。其中蒸汽驱是通过向一口或多口井连续注入高干度蒸汽，蒸汽将地下原油加热并驱向生产井，从生产井采出的方法，与蒸汽吞吐结合采收率可达到50％以上。热化学开采技术在稠油开采中，主要是通过向注水井注入化学生热溶液，然后关井一段时间，恢复注水。其主要作用是解除注水井近井地带的有机堵塞，改善注水驱油效果；同时化学反应产生的气体同样可以起到驱油的效果。另外热化学技术在低温、低压、高含蜡及高凝油油藏的压裂，解堵清蜡方面具有重要的作用。

然而，目前热流体驱替室内评价主要集中在驱油效率、驱油机理和提高采收率的研究上。只注重注入热量带来的效果，而忽略了驱替中进入岩心内部后热量在多孔介质内传递变化规律，同时也缺乏系统的测量驱替岩心内部温度变化的装置和方法。

研究驱替过程中岩心内部温度变化，对于研究热能的利用程度和热量在多孔介质中传递规律具有重要意义，可以进一步分析热能对提高采收率的作用机制。

发明内容

针对目前还未有测量驱替过程中岩心内部温度的装置和方法，本发明提供一种能对岩心内部温度进行测量的装置和利用该装置对驱替中岩心内部温度测量的方法，并通过对温度剖面的分析，进一步了解热量在岩心内部的传播扩散规律。

本发明的技术方案如下：

一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，包括第一微量泵、第二微量泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、岩心管、气体控回压装置和气液流量计量装置；所述的第一微量泵通过第一六通阀分别与第二中间容器和第三中间容器连接，所述的第二微量泵与第一中间容器连接，所述的第一中间容器和第二中间容器分别与第二六通阀连接，所述的第三中间容器通过蒸汽发生器与第二六通阀连接；所述的第二六通阀与岩心管连接，所述的岩心管通过回压阀分别与气体控回压装置和气液流量计量装置连接；所述的岩心管上设置有压力传感器和热电偶。

根据本发明，优选的，所述的岩心管上设置的压力传感器的个数为2个，所述的岩心管的进口和出口处各设置有1个压力传感器，所述的压力传感器与计算机连接。

根据本发明，优选的，所述的热电偶的个数为4个，均匀分布在所述的岩心管上，所述的热电偶与计算机连接。

根据本发明，优选的，气体控回压装置为带有压力表的中间容器。

根据本发明，优选的，所述的气液流量计量装置由密闭的量筒和密闭的锥形瓶串联组成；更优选的，由两个密闭的量筒和一个密闭的锥形瓶串联组成，密闭的锥形瓶位于两个密闭的量筒之间。

根据本发明，优选的，所述的第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶设置在恒温箱中。这样可以保持恒温箱中的温度不受外界影响。

根据本发明，所述的第一微量泵和第二微量泵用于提供动力；所述的第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器用于盛放物料，如化学药剂溶液或蒸馏水等；所述的蒸汽发生器用于提供水蒸汽；所述的岩心管填砂，用于模拟岩心；所述的气体控回压装置用于调剂回压大小，主要是通过气体控回压装置内的气体量实现的；所述的气液流量计量装置用来计量产液量和产气量；所述的压力传感器和热电偶分别测量压力和温度并显示在计算机中。

根据本发明，一种利用上述装置测量化学生热体系驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

(1)配置用于化学生热的两种化学药剂，并分别加入到第一中间容器和第二中间容器中，用石英砂填制岩心管，测量岩心管的孔隙率和渗透率；

(2)将第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶放入恒温箱中恒温，模拟原始地层温度；

(3)调节第一六通阀和第二六通阀，通过第一微量泵和第二微量泵将两种化学药剂泵入到岩心管，两种化学药剂在岩心管内部接触发生化学反应，产生热量，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度；

(4)将第一中间容器中加入水，通过第二微量泵将水泵入到岩心管中进行水驱，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度。

根据本发明，一种利用上述装置测量水蒸汽驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

①将蒸馏水加入第三中间容器中，用石英砂填制岩心管，测量岩心管的孔隙率和渗透率；

②将第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶放入恒温箱中恒温，模拟原始地层温度；

③调节第一六通阀和第二六通阀，通过第一微量泵将蒸馏水泵入到蒸汽发生器中，并通过蒸汽发生器向岩心管中注入蒸汽，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度；

④将第一中间容器中加入水，通过第二微量泵将水泵入到岩心管中进行水驱，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度。

本发明的优点在于：

1、本发明实现了室内岩心驱替实验过程中，注蒸汽和注化学药剂生热体系时岩心内部温度的直接测量。

2、本发明可以根据测得的岩心温度计算实际反应产热量，与理论放热量对比得到多孔介质中的化学反应程度。

3、本发明的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置结构简单，易于制备。

4、本发明实现了对热量在岩心内部的传播扩散规律了解，为石油热采过程提供重要的指导。

附图说明：

图1为本发明实施例1驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置的主体结构示意图。

图2为本发明实施例1驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置中岩心管、热电偶和计算机连接结构的示意图。

图3为本发明实验例1岩心管内部温度变化曲线。

图4为本发明实验例1化学反应在岩心内部随着驱替过程的反应程度曲线。

其中：1、第一微量泵，2、第一中间容器，3、第二中间容器，4、第三中间容器，5、第一六通阀，6、压力传感器，7、绝热套，8、岩心管，9、热电偶，10、计算机，11、回压阀，12、气液流量计量装置，13、气体控回压装置，14、蒸汽发生器，15、第二微量泵，16、第二六通阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做详细说明，但是不限于此。

实施例1、

一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，包括第一微量泵1、第二微量泵15、第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4、岩心管8、气体控回压装置13和气液流量计量装置12；所述的第一微量泵1通过第一六通阀5分别与第二中间容器3和第三中间容器4连接，所述的第二微量泵15与第一中间容器2连接，所述的第一中间容器2和第二中间容器3分别与第二六通阀16连接，所述的第三中间容器4通过蒸汽发生器14与第二六通阀16连接；所述的第二六通阀16与岩心管8连接，所述的岩心管8通过回压阀11分别与气体控回压装置13和气液流量计量装置12连接；所述的岩心管8上设置有压力传感器6和热电偶9；

所述的岩心管8上设置的压力传感器6的个数为2个，所述的岩心管8的进口和出口处也设置有压力传感器6；所述的压力传感器6与计算机10连接；

所述的热电偶9的个数为4个，均匀分布在所述的岩心管8上，所述的热电偶9与计算机10连接；

所述的气体控回压装置13为带有压力表的中间容器；

所述的气液流量计量装置12由两个密闭的量筒和一个密闭的锥形瓶串联组成，密闭的锥形瓶位于两个密闭的量筒之间；

所述的第一六通阀5、第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4、蒸汽发生器14、第二六通阀16、岩心管8、压力传感器6和热电偶9设置在恒温箱中。这样可以保持恒温箱中的温度不受外界影响。

本实施例中所述的第一微量泵1和第二微量泵15用于提供动力；所述的第一中间容器2、第二中间容器3和第三中间容器4用于盛放物料，如化学药剂溶液或蒸馏水等；所述的蒸汽发生器14用于提供水蒸汽；所述的岩心管8填砂，用于模拟岩心；所述的气体控回压装置13用于调剂回压大小，主要是通过气体控回压装置13内的气体量实现的；所述的气液流量计量装置12用来计量产液量和产气量；所述的压力传感器6和热电偶9分别测量压力和温度并显示在计算机10中。

实施例2、

一种利用实施例1所述的装置测量化学生热体系驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

(1)配置用于化学生热的两种化学药剂，分别为氯化铵和亚硝酸钠，并分别加入到第一中间容器2和第二中间容器3中，其中盛放氯化铵的第一中间容器2中还加入催化剂，用石英砂填制岩心管8，测量岩心管8的孔隙率和渗透率；

(2)将第一六通阀5、第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4、蒸汽发生器14、第二六通阀16、岩心管8、压力传感器6和热电偶9放入恒温箱中恒温到60℃，模拟原始地层温度；

(3)调节第一六通阀5和第二六通阀16，通过第一微量泵1和第二微量泵15将两种化学药剂以0.5ml/min的速率泵入到岩心管8，泵入量为2PV(PV为岩心管8的孔隙体积)，两种化学药剂在岩心管8内部接触发生化学反应，产生热量，通过压力传感器6记录岩心管8的入口、出口和岩心管8中的压力，通过热电偶9记录岩心管8中的温度；

(4)将第一中间容器2中加入水，通过第二微量泵15将水以0.5ml/min的速率泵入到岩心管8中进行水驱，通过压力传感器6记录岩心管8的入口、出口和岩心管8中的压力，通过热电偶9记录岩心管8中的温度。

根据测得的温度计算实际反应产热量，与理论放热量对比得到反应程度。

实施例3、

一种利用实施例1所述的装置测量水蒸汽驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

①将蒸馏水加入第三中间容器4中，用石英砂填制岩心管8，测量岩心管8的孔隙率和渗透率；

②将第一六通阀5、第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4、蒸汽发生器14、第二六通阀16、岩心管8、压力传感器6和热电偶9放入恒温箱中恒温到60℃，模拟原始地层温度；

③调节第一六通阀5和第二六通阀16，通过第一微量泵1将蒸馏水以0.5ml/min的速率泵入到蒸汽发生器14中，泵入量为2PV，并通过蒸汽发生器14向岩心管8中注入蒸汽，通过压力传感器6记录岩心管8的入口、出口和岩心管8中的压力，通过热电偶9记录岩心管8中的温度；

④将第一中间容器2中加入水，通过第二微量泵15将水以0.5ml/min的速率泵入到岩心管8中进行水驱，通过压力传感器6记录岩心管8的入口、出口和岩心管8中的压力，通过热电偶9记录岩心管8中的温度。

实验例1、

将实施例2测得的岩心管8内部的温度绘制曲线，如图3所示。由图3可知，温度随着化学药剂的注入，岩心管8内部反应放热，温度逐渐上升，注入一段时间后，反应药剂与驱替出的药剂逐渐达到动态平衡，温度趋于稳定，水驱后温度逐渐下降。此外，从四个不同位置处的测温点温度曲线可以看出越靠近岩心管8入口温度越高，主要是因为化学药剂注入后首先在岩心管8入口处反应，逐渐向岩心管8出口渗流，越靠近岩心管8出口，药剂浓度越低，反应放热越少，温度升高幅度逐渐减小。

图4为化学反应在岩心管8内部随着驱替过程的反应程度曲线，是根据测温装置测量的温度跟理论产热值对比得到，具体为：

首先通过测得的温度上升值，结合岩心管8比热，计算得到实际产热量；其次计算注入药剂中的理论产热量；最后用实际产热量比理论产热量得到驱替过程中的反应程度。

由图4可以看出，随着驱替的进行，岩心管8内部反应程度整体逐渐上升，开始阶段由于药剂混合不充分，反应程度较低，随着药剂注入量的增加，接触面积增大，反应程度逐渐升高。

Claims (9)

1.一种驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，该装置包括第一微量泵、第二微量泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、岩心管、气体控回压装置和气液流量计量装置；所述的第一微量泵通过第一六通阀分别与第二中间容器和第三中间容器连接，所述的第二微量泵与第一中间容器连接，所述的第一中间容器和第二中间容器分别与第二六通阀连接，所述的第三中间容器通过蒸汽发生器与第二六通阀连接；所述的第二六通阀与岩心管连接，所述的岩心管通过回压阀分别与气体控回压装置和气液流量计量装置连接；所述的岩心管上设置有压力传感器和热电偶。

2.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，所述的岩心管上设置的压力传感器的个数为2个，所述的岩心管的进口和出口处各设置有1个压力传感器，所述的压力传感器与计算机连接。

3.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，所述的热电偶的个数为4个，均匀分布在所述的岩心管上，所述的热电偶与计算机连接。

4.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，气体控回压装置为带有压力表的中间容器。

5.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，所述的气液流量计量装置由密闭的量筒和密闭的锥形瓶串联组成。

6.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，所述的气液流量计量装置由两个密闭的量筒和一个密闭的锥形瓶串联组成，密闭的锥形瓶位于两个密闭的量筒之间。

7.根据权利要求1所述的驱替实验过程中测量岩心内部温度的装置，其特征在于，所述的第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶设置在恒温箱中。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的装置测量化学生热体系驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

(1)配置用于化学生热的两种化学药剂，并分别加入到第一中间容器和第二中间容器中，用石英砂填制岩心管，测量岩心管的孔隙率和渗透率；

(2)将第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶放入恒温箱中恒温，模拟原始地层温度；

(3)调节第一六通阀和第二六通阀，通过第一微量泵和第二微量泵将两种化学药剂泵入到岩心管，两种化学药剂在岩心管内部接触发生化学反应，产生热量，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度；

(4)将第一中间容器中加入水，通过第二微量泵将水泵入到岩心管中进行水驱，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度。

9.一种利用权利要求1-7任一项所述的装置测量水蒸汽驱替岩心内部温度的方法，包括步骤如下：

①将蒸馏水加入第三中间容器中，用石英砂填制岩心管，测量岩心管的孔隙率和渗透率；

②将第一六通阀、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、蒸汽发生器、第二六通阀、岩心管、压力传感器和热电偶放入恒温箱中恒温，模拟原始地层温度；

③调节第一六通阀和第二六通阀，通过第一微量泵将蒸馏水泵入到蒸汽发生器中，并通过蒸汽发生器向岩心管中注入蒸汽，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度；

④将第一中间容器中加入水，通过第二微量泵将水泵入到岩心管中进行水驱，通过压力传感器记录岩心管的入口、出口和岩心管中的压力，通过热电偶记录岩心管中的温度。