CN104121003B - 低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及方法。该装置包括：低频谐振波试验台；凝胶液流调控模型，安装在低频谐振波试验台上；环压供给部，其输出端与低频谐振波试验台的环压口连接；驱替泵；输水中间容器，其输入口与驱替泵的输出口连接；输水中间容器的输出口与凝胶液流调控模型的输入端连接；输凝胶中间容器，其输入口与驱替泵的输出口连接；输凝胶中间容器的输出口与凝胶液流调控模型的输入端连接；液体容器，与凝胶液流调控模型的输出端连接；现象观测部，安装在与凝胶液流调控模型相对应的位置处。本发明具有结构简单、安装布设方便、工作性能可靠、可视化且模拟效果好的特点，可有效解释凝胶液流调控机理。

Description

低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及方法

技术领域

本发明涉及石油领域，特别是涉及一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及方法。

背景技术

低频谐振波采油与化学调驱为提高石油二次和三次采收率的采油技术。低频谐振波采油利用声学物理场的传播，使油层及流体产生物理和化学变化，从而改善油层渗流条件，达到油水井增产增注目的；化学调驱技术利用在注入井中注入化学药品来达到封堵地下储层窜流通道和提高后续水驱动用程度。由于大功率谐振波采油技术单独应用时提高采收率幅度较小，但作用面积大，且可增加流体在多孔介质中的渗流速度；化学调驱技术提高采收率高，但面临注入过程中药品损耗、流体注入摩阻高、注入和调驱深度有限等问题，为了提高凝胶调驱技术凝胶注入过程中药品有效利用效率和有效调驱距离，可将两项技术进行复合应用。然而关于两项技术复合应用时的应用有效性基本上仍停留在猜想认识阶段，关于低频谐振波辅助凝胶调驱封堵提高采收率效果的理论研究和矿场试验等方面均存在欠缺，尤其是缺少高精度且具有高稳定性的室内模拟实验条件、装置及其有效的实验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、安装布设方便、工作性能可靠、可视化且模拟效果好、有效解释凝胶液流调控机理的低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及方法。

为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置，包括：低频谐振波试验台；凝胶液流调控模型，安装在低频谐振波试验台上；环压供给部，其输出端与低频谐振波试验台的环压口连接；驱替泵；输水中间容器，其输入口与驱替泵的输出口连接；输水中间容器的输出口与凝胶液流调控模型的输入端连接；输凝胶中间容器，其输入口与驱替泵的输出口连接；输凝胶中间容器的输出口与凝胶液流调控模型的输入端连接；液体容器，与凝胶液流调控模型的输出端连接；现象观测部，安装在与凝胶液流调控模型相对应的位置处，用于采集实验物理现象的图像；数据监测控制部，与现象观测部和低频谐振波试验台电连接。

进一步地，装置还包括六通阀，输水中间容器和输凝胶中间容器的输出口均通过六通阀与驱替泵的输出口连接；环压供给部的输出端通过六通阀与低频谐振波试验台的环压口连接。

进一步地，装置还包括控制阀，驱替泵的输出口分别通过一个控制阀与输水中间容器和输凝胶中间容器的输入口连接。

进一步地，凝胶液流调控模型包括：两块刻蚀过人造裂缝的长方形玻璃和位于两块玻璃之间的岩芯砂，两块玻璃通过粘合剂将边缘完全粘连在一起，且在一块玻璃的两端开设有进液口和出液口，进液口与凝胶液流调控模型的输出端连接，出液口与液体容器连接。

进一步地，低频谐振波试验台包括振动台、低频电磁振动装置和用于控制低频电磁振动装置的振动控制仪，低频电磁振动装置安装在振动台的下方，振动控制仪与数据监测控制部连接。

作为本发明的第二个方面，提供了一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验方法，提供上述的装置，包括：步骤10，在模拟地层的环境温度条件下，通过驱替泵和输水中间容器使凝胶液流调控模型饱和模拟地层水；步骤20，通过驱替泵和输凝胶中间容器向经步骤10处理后的凝胶液流调控模型内注入凝胶；步骤30，在注入凝胶的过程中，通过现象观测部将实验物理现象的图像发送给数据监测控制部，并分多个时间点对凝胶注入封堵实验过程中的相关参数分别进行记录；步骤40，当注入凝胶达到凝胶液流调控模型的孔隙体积的第一预定倍数时，凝胶注入完毕，并进行凝胶候凝。

进一步地，在步骤40之后，还包括以下步骤：步骤50，待候凝结束后，通过驱替泵和输水中间容器对凝胶液流调控模型进行水驱；步骤60，在水驱过程中，分多个时间点对水驱过程中的相关参数分别进行记录，并通过现象观测部将实验物理现象的图像发送给数据监测控制部以观察水驱过程中凝胶液流调控模型内凝胶和模拟地层水的再分布；步骤70，当驱替到第二预定倍数的孔隙体积时，停止水驱。

进一步地，在步骤10之前，还包括通过数据监测控制部控制低频谐振波试验台预运行预定时间，然后关闭低频谐振波试验台。

进一步地，在步骤20中开始注入凝胶时，开启低频谐振波试验台。

进一步地，重复步骤10至步骤70，分别对多个被测试的凝胶液流调控模型实验，在每次实验中仅依次改变低频振动参数中一个因素，保持其他振动参数不变，以测量得到不同振动参数对低频谐振波辅助凝胶液流调控的影响。

本发明具有结构简单、安装布设方便、工作性能可靠、可视化且模拟效果好的特点，可有效解释凝胶液流调控机理。

附图说明

图1示意性示出了本发明中的低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置的结构示意图；

图2示意性示出了本发明中的低频谐振波辅助凝胶液流调控实验方法的流程图。

图中附图标记：1、低频谐振波试验台；2、凝胶液流调控模型；3、环压供给部；4、驱替泵；5、输水中间容器；6、输凝胶中间容器；7、液体容器；8、现象观测部；9、数据监测控制部；10、六通阀；11、控制阀；12、储液箱；13、压力表；14、控制阀。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明属于采油室内强化驱油增产增注提高采收率动态物理模拟实验技术领域，尤其是涉及一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置及实验方法。

作为本发明的第一方面，请参考图1，提供了一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置，包括：低频谐振波试验台1；凝胶液流调控模型2，安装在低频谐振波试验台1上，用于测试凝胶液流调控性能；环压供给部3，其输出端与低频谐振波试验台1的环压口连接，用于对凝胶液流调控模型2内部的被测试裂缝模型施加环向压力；驱替泵4，优选地，为针筒式流量泵；输水中间容器5，其输入口与驱替泵4的输出口连接，其内装有模拟地层水，优选地，是带有颜色的模拟地层水，例如，可以为染色后的模拟地层水，以便与输凝胶中间容器6中的凝胶进行明显的区分，便于用现象观测部8观察凝胶和模拟地层水的分布；输水中间容器5的输出口与凝胶液流调控模型2的输入端连接；输凝胶中间容器6，其输入口与驱替泵4的输出口连接，其内装有凝胶，优选地为铬凝胶；输凝胶中间容器6的输出口与凝胶液流调控模型2的输入端连接；液体容器7，与凝胶液流调控模型2的输出端连接，用于计量对应凝胶液流调控模型2中的液体流量，优选地，其上标有其内部所存储溶液体积进行测量的刻度；现象观测部8，安装在与凝胶液流调控模型2相对应的位置处，用于采集实验物理现象的图像；数据监测控制部9，与现象观测部8和低频谐振波试验台1电连接。其中，驱替泵4和环压供给部3可由数据监测控制部9进行控制。

本发明具有结构简单、安装布设方便、工作性能可靠、可视化且模拟效果好的特点，可有效解释凝胶液流调控机理。

数据监测控制部9可用来设置、控制低频谐振波试验台1接收的低频振动参数，且记录来自现象观测部8传导至数据监测控制部9的实验现象。例如，低频振动参数为振动频率、振动加速度、振动方式等。其中，振动方式为振动台连续振动或振动台间歇性开启振动与关闭。

优选地，该实验装置还包括布设在凝胶液流调控模型2外侧的恒温箱。优选地，该实验装置还包括储液箱12，与环压供给部3连接，优选地，其内装有航空煤油。优选地，低频谐振波试验台1和数据监测控制部9通过谐振波信号传导线连接。

优选地，凝胶液流调控模型出口压力(例如，液体容器7进口处的压力)为周围环境大气压力，凝胶液流调控模型2的入口压力小于周围环境大气压力的2倍-10倍。

优选地，装置还包括六通阀10，输水中间容器5和输凝胶中间容器6的输出口均通过六通阀10与驱替泵4的输出口连接；环压供给部3的输出端通过六通阀10与低频谐振波试验台1的环压口连接。优选地，在六通阀10上还安装有压力表13，其用于显示与检测凝胶液流调控模型2的进液口压力和环压。优选地，压力表13可测量较小的压力，量程0～1.0MPa。

优选地，装置还包括控制阀11，驱替泵4的输出口分别通过一个控制阀11与输水中间容器5和输凝胶中间容器6的输入口连接。通过控制阀11可以分别通过驱替泵4与输水中间容器5和输凝胶中间容器6之间的连通状态。优选地，在环压供给部3的输出管路上也安装有控制阀14，其也是用于控制环压供给部3的输出。

优选地，凝胶液流调控模型2包括：两块刻蚀过人造裂缝的长方形玻璃和位于两块玻璃之间的岩芯砂，两块玻璃通过粘合剂将边缘完全粘连在一起，且在一块玻璃的两端开设有进液口和出液口，进液口与凝胶液流调控模型2的输出端连接，出液口与液体容器7连接。这样，凝胶液流调控模型2为玻璃刻蚀模型。除上述进液口和出液口以外，两块玻璃充分密封。

优选地，低频谐振波试验台1包括振动台、低频电磁振动装置和用于控制低频电磁振动装置的振动控制仪，低频电磁振动装置安装在振动台的下方，振动控制仪与数据监测控制部9连接。振动台带动凝胶液流调控模型2同步进行水平或纵向的振动，低频电磁振动装置推动振动台进行水平或纵向的振动振动控制仪，振动控制仪对所述电磁振动装置的驱动频率和驱动加速度进行控制调整。优选地，低频电磁振动装置的驱动频率为0至100Hz。优选地，振动台的正下方设置有对其进行支撑的支撑架。

作为本发明的第二方面，请参考图2，提供了一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验方法，提供上述的装置，该方法包括：

步骤10，在模拟地层的环境温度条件下，通过驱替泵4和输水中间容器5使凝胶液流调控模型2饱和模拟地层水；优选地，在步骤10的前后分别对凝胶液流调控模型2称量，从而根据饱和前后的重量差，计算得到凝胶液流调控模型的孔隙体积和孔隙度。例如，可通过打开输水中间容器5的控制阀、关闭输凝胶中间容器6的控制阀、启动驱替泵，来实现对凝胶液流调控模型2饱和模拟地层水。

步骤20，通过驱替泵4和输凝胶中间容器6向经步骤10处理后的凝胶液流调控模型2内注入凝胶；

步骤30，在注入凝胶的过程中，通过现象观测部8将实验物理现象的图像发送给数据监测控制部9，并分多个时间点对凝胶注入封堵实验过程中的相关参数分别进行记录。例如，相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出水量、凝胶注入量、凝胶液流调控模型2入口压力值。其中，凝胶注入量为输凝胶中间容器内所消耗的模拟凝胶数量，注入量为0.05倍～0.6倍孔隙体积；凝胶注入过程中，用现象观测部8观察凝胶液流调控模型2内凝胶和模拟地层水的分布；凝胶注入完毕后，关闭驱替泵11、关闭凝胶路的控制阀，进行凝胶液流调控模型2中的凝胶候凝，候凝时间为凝胶的成胶时间。

步骤40，当注入凝胶达到凝胶液流调控模型2的孔隙体积的第一预定倍数时，凝胶注入完毕，并进行凝胶候凝。优选地，在不加低频谐振波振动的条件下注入凝胶0.2倍孔隙体积，凝胶注入完毕后，关闭驱替泵11和凝胶路控制阀18，候凝40h。优选地，在低频谐振波凝胶注入实验中，开始注入凝胶的同时开启低频谐振波试验台，设置振动频率为18Hz，振动加速度为0.4m/s2，振动时间与凝胶候凝时间相同、为40h，在低频谐振波振动的条件下注入凝胶注入量为0.2倍孔隙体积。

需要说明的是，在本发明中，如果没有使用低频谐振波试验台1，则构成非低频谐振波凝胶液流调控模拟实验，否则构成低频谐振波凝胶液流调控模拟实验。

如果在上述步骤10至40中，完成的是低频/非低频谐振波凝胶注入实验。优选地，在实验过程中，还包括参数调整的步骤：即通过对两块玻璃进行挤压，实现对凝胶液流调控模型2内部加载环压，实验过程中保持环压不变。优选地，凝胶液流调控模型2的环压为周围环境大气压力的20倍。

优选地，在步骤40之后，还包括以下步骤，其涉及低频/非低频谐振波凝胶封堵后水驱实验：

步骤50，待候凝结束后，通过驱替泵4和输水中间容器5对凝胶液流调控模型2进行水驱；

步骤60，在水驱过程中，分多个时间点对水驱过程中的相关参数分别进行记录，并通过现象观测部8将实验物理现象的图像发送给数据监测控制部9以观察水驱过程中凝胶液流调控模型2内凝胶和模拟地层水的再分布。例如，相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出水量、凝胶液流调控模型入口压力值。

步骤70，当驱替到第二预定倍数的孔隙体积时，停止水驱。例如，在不加低频谐振波振动的条件下做凝胶封堵后水驱实验时，驱替到20倍孔隙体积为止。

优选地，在步骤10之前，还包括通过数据监测控制部9控制低频谐振波试验台1预运行预定时间，然后关闭低频谐振波试验台1。

优选地，在步骤20中开始注入凝胶时，开启低频谐振波试验台1。例如，预运行时间为20min-40min。

特别地，在进行低频谐振波凝胶封堵后水驱实验时，需要打开振动控制仪开关，按照需测试的低频谐振波辅助凝胶封堵性能评价实验中规划的低频振动参数，调整设置振动控制仪中的振动频率、振动加速度、振动方式，所述振动控制仪中的振动频率为电磁振动装置的驱动频率，所述振动控制仪中的振动加速度为电磁振动装置的驱动加速度，振动控制仪中的振动方式为电磁振动装置连续振动或电磁振动装置间歇性开启振动与关闭。

优选地，重复步骤10至步骤70，分别对多个被测试的凝胶液流调控模型2实验，在每次实验中仅依次改变低频振动参数中一个因素，保持其他振动参数不变，以测量得到不同振动参数对低频谐振波辅助凝胶液流调控的影响。

例如，在低频谐振波振动的条件下做凝胶封堵性能评价实验时，其他步骤不变，在注凝胶实验中分别改变振动频率、振动加速度、振动方式中的一个参数，其他条件不变；凝胶注入量为0.2倍孔隙体积，凝胶注入完毕后候凝40h。

优选地，本发明还包括数据处理与现象分析的步骤：按照渗透率的常规计算方法，根据非低频实验中记录的实验数据，即可计算得出非低频谐振波凝胶液流调控前后模型渗透性变化；根据低频时所记录的实验数据，即可计算得出低频谐振波辅助凝胶液流调控前后模型渗透性变化、多种低频振动参数对低频谐振波辅助凝胶液流调的影响规律。低频/非低频中用现象观测部8观察的凝胶液流调控模型内凝胶和模拟地层水的分布变化，得到低频谐振波辅助凝胶液流调控方式与机理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验装置，其特征在于，包括：

低频谐振波试验台(1)；

凝胶液流调控模型(2)，安装在所述低频谐振波试验台(1)上；

环压供给部(3)，其输出端与所述低频谐振波试验台(1)的环压口连接；

驱替泵(4)；

输水中间容器(5)，其输入口与所述驱替泵(4)的输出口连接；所述输水中间容器(5)的输出口与所述凝胶液流调控模型(2)的输入端连接；

输凝胶中间容器(6)，其输入口与所述驱替泵(4)的输出口连接；所述输凝胶中间容器(6)的输出口与所述凝胶液流调控模型(2)的输入端连接；

液体容器(7)，与所述凝胶液流调控模型(2)的输出端连接；

现象观测部(8)，安装在与所述凝胶液流调控模型(2)相对应的位置处，用于采集实验物理现象的图像；

数据监测控制部(9)，与所述现象观测部(8)和所述低频谐振波试验台(1)电连接；

所述装置还包括六通阀(10)，所述环压供给部(3)的输出端通过所述六通阀(10)与所述低频谐振波试验台(1)的环压口连接；

所述装置还包括控制阀(11)，所述驱替泵(4)的输出口分别通过一个所述控制阀(11)与所述输水中间容器(5)和输凝胶中间容器(6)的输入口连接；

所述凝胶液流调控模型(2)包括：两块刻蚀过人造裂缝的长方形玻璃和位于两块所述玻璃之间的岩芯砂，两块所述玻璃通过粘合剂将边缘完全粘连在一起，且在一块所述玻璃的两端开设有进液口和出液口，所述进液口与所述六通阀(10)连接，所述出液口与所述液体容器(7)连接；

所述低频谐振波试验台(1)包括振动台、低频电磁振动装置和用于控制所述低频电磁振动装置的振动控制仪，所述低频电磁振动装置安装在所述振动台的下方，所述振动控制仪与所述数据监测控制部(9)连接。

2.一种低频谐振波辅助凝胶液流调控实验方法，提供权利要求1中所述的装置，其特征在于，包括：

步骤10，在模拟地层的环境温度条件下，通过所述驱替泵(4)和输水中间容器(5)使所述凝胶液流调控模型(2)饱和模拟地层水；

步骤20，通过所述驱替泵(4)和输凝胶中间容器(6)向经所述步骤10处理后的所述凝胶液流调控模型(2)内注入凝胶；

步骤30，在注入凝胶的过程中，通过所述现象观测部(8)将实验物理现象的图像发送给所述数据监测控制部(9)，并分多个时间点对凝胶注入封堵实验过程中的相关参数分别进行记录；

步骤40，当注入凝胶达到所述凝胶液流调控模型(2)的孔隙体积的第一预定倍数时，凝胶注入完毕，并进行凝胶候凝。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤40之后，还包括以下步骤：

步骤50，待候凝结束后，通过所述驱替泵(4)和输水中间容器(5)对所述凝胶液流调控模型(2)进行水驱；

步骤60，在水驱过程中，分多个时间点对水驱过程中的相关参数分别进行记录，并通过所述现象观测部(8)将实验物理现象的图像发送给所述数据监测控制部(9)以观察水驱过程中所述凝胶液流调控模型(2)内凝胶和模拟地层水的再分布；

步骤70，当驱替到第二预定倍数的所述孔隙体积时，停止水驱。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤10之前，还包括通过所述数据监测控制部(9)控制所述低频谐振波试验台(1)预运行预定时间，然后关闭所述低频谐振波试验台(1)。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在步骤20中开始注入凝胶时，开启所述低频谐振波试验台(1)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，重复步骤10至步骤70，分别对多个被测试的凝胶液流调控模型(2)实验，在每次实验中仅依次改变低频振动参数中一个因素，保持其他振动参数不变，以测量得到不同振动参数对低频谐振波辅助凝胶液流调控的影响。