CN104265255A - 一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法，该系统包括：微观仿真实验装置、可视化数据采集装置、支撑装置、多元热流体注入装置、围压跟踪装置及计量装置；微观仿真实验装置包括：加热套、夹持器、平板玻璃微观模型；可视化数据采集装置包括：显微摄像设备、计算机；多元热流体注入装置包括：ISCO注入泵、烘箱、驱替介质中间容器、水中间容器、稠油中间容器、第一伴热管线、旁通管路；围压跟踪装置包括：环压跟踪泵、环压跟踪泵压力表、真空泵、第一抽真空阀门。本发明充分考虑了稠油油藏的特点，为通过微观实验研究稠油驱替机理提供了方便，具有实验成本低，工作效率高等优点，能够满足稠油油藏开发研究的需求。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发室内实验技术领域，具体地，涉及一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法。
背景技术
认识和掌握油气开发作用机理对编写油田高效开发方案是非常重要的，针对油藏各种采油方法的作用机理，国内外很多学者都进行了研究，但是大部分都是针对稀油的，针对稠油的研究少之又少。主要是由于稠油的粘度比较大，微观饱和起来非常困难，少量在研人员也都是用的按地下油水粘度比稀释过的油品进行的实验，无法真正意义上认识稠油油藏的驱替机理。微观实验是研究油气渗流机理的有效手段之一，利用平板玻璃微观模型对各种驱油机理能够进行直观的研究，平板玻璃微观模型是在两块玻璃板之间形成一个由孔隙和喉道组成的水平油藏模型，可以透过玻璃对驱油过程进行拍照观察。因此，研制一种稠油微观薄片可视化实验方法来观察稠油微粒的运移，针对每种粒径的微粒，直观地观察其在不同孔喉结构中的运移特征，深入细致地研究开发稠油油藏驱替机理是十分必要的。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统及其使用方法，以提供能够通过平板玻璃微观模型观察稠油油藏驱替机理的实验手段。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，包括：微观仿真实验装置、可视化数据采集装置、支撑装置、多元热流体注入装置、围压跟踪装置及计量装置；其中，
所述微观仿真实验装置包括：加热套1、夹持器2、平板玻璃微观模型3；
所述可视化数据采集装置包括：荧光灯4、显微摄像设备5、计算机6；
所述支撑装置包括：支架7、底座8、横梁9、螺栓10；
所述多元热流体注入装置包括：ISCO注入泵11、烘箱12、驱替介质中间容器13、水中间容器14、稠油中间容器15、第一回压阀16、第一压力表17、第一伴热管线18、旁通管路36；
所述围压跟踪装置包括：环压跟踪泵19、环压跟踪泵压力表20、真空泵27、第一抽真空阀门21、第二抽真空阀门26、第一烧杯28；
所述计量装置包括：第二回压阀22、第二压力表23、第二烧杯24、第二伴热管线25；
夹持器2固定于底座8上，内部为圆筒形腔体，该圆筒形腔体中沿水平方向固定装设两个相互平行的透明玻璃板201，两个透明玻璃板201与夹持器2的内壁构成密闭空间202；平板玻璃微观模型3水平固定装设于密闭空间202内，具有入口301和出口302；夹持器2上设有第一入孔203、第一出孔204、第二入孔205、第二出孔206；第一入孔203和第一出孔204的一端均设于夹持器2的外壁上，另一端均与密闭空间202连通；第二入孔205的一端设于夹持器2的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型3的入口301密闭连接；第二出孔206的一端设于夹持器2的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型3的出口302密闭连接；加热套1套设于夹持器2外部；
荧光灯4设置于底座8上，且位于夹持器2的下方；显微摄像设备5固定于横梁9上，且正对夹持器2的顶部；显微摄像设备5信号连接计算机6；
支架7固定于底座8上，横梁9通过螺栓10固定于支架7上；
驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15固定装设于烘箱12内；驱替介质中间容器13中存储驱替介质，水中间容器14中存储水，稠油中间容器15中存储稠油；ISCO注入泵11分别通过阀门与驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15连接；第一伴热管线18的一端分别通过阀门与驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15连接，另一端通过阀门与夹持器2上的第二入孔205相连接，第一伴热管线18还通过阀门连接旁通管路36，该旁通管路36上依次设置有第一回压阀16和第一压力表17；
环压跟踪泵19的一端通过阀门连接夹持器2上的第一出孔204，另一端通过环压跟踪泵压力表20连接驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15；第一抽真空阀门21的一端连接夹持器2上的第一入孔203，另一端连接真空泵27；第二抽真空阀门26的一端连接夹持器2上的第一出孔204，另一端连接第一烧杯28，第一烧杯28中盛有常温水；
第二回压阀22的一端通过阀门和第二伴热管线25连接夹持器2上的第二出孔206，另一端通过第二伴热管线25连接第二烧杯24；第二压力表23连接第二回压阀22。
本发明还提供一种上述稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的使用方法，包括：
打开第一抽真空阀门21连通真空泵27和第一入孔203，启动真空泵27对密闭空间202抽真空处理；关闭第一抽真空阀门21及真空泵27，打开第二抽真空阀门26连通第一烧杯28和第一出孔204，密闭空间202中吸入常温水，直到密闭空间202内的压强达到大气压强；
关闭第二抽真空阀门26，连通环压跟踪泵19和第一出孔204，启动环压跟踪泵19，利用环压跟踪泵19向密闭空间202内继续注入常温水，通过环压跟踪泵压力表20实时监测环压跟踪泵19注入密闭空间202内的水压，当密闭空间202内的水压与大气压强的压差为设定压差时，关闭环压跟踪泵19；
打开阀门连通ISCO注入泵11、水中间容器14、第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二伴热管线25、第二回压阀22和第二烧杯24，启动ISCO注入泵11向平板玻璃微观模型3内注入常温水，当水从第二回压阀22中流出至第二烧杯24时，关闭ISCO注入泵11和第二伴热管线25上的阀门；
启动加热套1将夹持器2加热至稠油油藏温度，并启动烘箱12将水中间容器14加热至稠油油藏温度，启动ISCO注入泵11向平板玻璃微观模型3内注入水，直至注入水的体积达到平板玻璃微观模型3内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵11及水中间容器14两端的阀门；
利用烘箱12将稠油中间容器15加热至设定试验温度，打开阀门连通ISCO注入泵11、稠油中间容器15、第一伴热管线18、旁通管路36和第一回压阀16，启动ISCO注入泵11向旁通管路36中注入稠油，当稠油匀速流入旁通管路36时，关闭阀门阻断第一伴热管线18与旁通管路36，同时，打开阀门连通第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二回压阀22和第二烧杯24，向平板玻璃微观模型3内注入稠油，直至注入稠油的体积达到平板玻璃微观模型3内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵11及稠油中间容器15两端的阀门；
利用烘箱12将驱替介质中间容器13加热至设定试验温度并持续设定时间后，打开阀门连通ISCO注入泵11、驱替介质中间容器13、第一伴热管线18、旁通管路36和第一回压阀16，启动ISCO注入泵11，向旁通管路36中注入驱替介质，当驱替介质匀速流入旁通管路36时，关闭阀门阻断第一伴热管线18与旁通管路36，同时，打开阀门连通第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二回压阀22和第二烧杯24，向平板玻璃微观模型3内注入驱替介质，以及同时启动荧光灯4、显微摄像设备5和计算机6，利用显微摄像设备5拍摄平板玻璃微观模型3内驱替介质驱替稠油的过程，由计算机6存储拍摄信息。
借助于上述技术方案，本发明可以深入地揭示稠油油藏储层内流体微观渗流特征及剩余流体微观分布特征，研究储层流体运动的微观机理，可以详细了解稠油在各种驱油方式下的微观渗流机理、剩余油特征及驱替效果，从而为油田注蒸汽开发和三次采油驱油机理研究提供一种实用方法。本发明充分考虑了稠油油藏的特点，为通过微观实验研究稠油驱替机理提供了方便，具有实验成本低，工作效率高等优点，能够满足稠油油藏开发研究的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的结构示意图；
图2是本发明提供的微观仿真实验装置具体结构示意图；
图3是本发明提供的另一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的结构示意图；
图4是本发明实施例1锦45饱和油后的储层实验结果；
图5是本发明实施例1锦45水驱稠油后的储层实验结果；
图6是本发明实施例1锦45尿素驱稠油后的储层实验结果；
图7是本发明实施例1锦45尿素泡沫驱稠油后的储层实验结果；
图8是本发明实施例2吐哈饱和油后的储层实验结果；
图9是本发明实施例2吐哈水驱稠油后的储层实验结果；
图10是本发明实施例2吐哈泡沫驱稠油后的储层实验结果；
图11是本发明实施例2吐哈泡沫剂+降粘剂+驱油剂驱稠油后的储层实验结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，包括：微观仿真实验装置、可视化数据采集装置、支撑装置、多元热流体注入装置、围压跟踪装置及计量装置。如图1所示为该稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的具体结构示意图。
微观仿真实验装置包括：加热套1、夹持器2、平板玻璃微观模型3。微观仿真实验装置是利用微观实验实现稠油驱替的具体结构。
可视化数据采集装置包括：荧光灯4、显微摄像设备5、计算机6。可视化数据采集装置用于为观测稠油驱替过程提供光源，对稠油驱替过程进行录像，并存储稠油驱替过程的影像。
支撑装置包括：支架7、底座8、横梁9、螺栓10。支撑装置用于调节显微摄像设备5的位置，确保显微摄像设备5能够获取到精确的影像。
多元热流体注入装置包括：ISCO注入泵11、烘箱12、驱替介质中间容器13、水中间容器14、稠油中间容器15、第一回压阀16、第一压力表17、第一伴热管线18、旁通管路36。多元热流体注入装置用于存储注入微观仿真实验装置中的水、稠油、驱替介质，并根据实验需要，对注入的水、稠油、驱替介质进行加热。
围压跟踪装置包括：环压跟踪泵19、环压跟踪泵压力表20、真空泵27、第一抽真空阀门21、第二抽真空阀门26、第一烧杯28。围压跟踪装置用于使平板玻璃微观模型3处于一定的围压中，以使微观仿真实验装置较好地模拟稠油油藏的压力环境。
计量装置包括：第二回压阀22、第二压力表23、第二烧杯24、第二伴热管线25。计量装置用于对驱替出的稠油进行测量。
上述各个装置的具体结构如下：
图2所示为微观仿真实验装置的具体结构示意图。夹持器2固定于底座8上，夹持器2的内部为圆筒形腔体，该圆筒形腔体中沿水平方向固定装设两个相互平行的透明玻璃板201，两个透明玻璃板201与夹持器2的内壁构成密闭空间202；平板玻璃微观模型3水平固定装设于密闭空间202内，具有入口301和出口302；夹持器2上设有第一入孔203、第一出孔204、第二入孔205、第二出孔206；第一入孔203和第一出孔204的一端均设于夹持器2的外壁上，另一端均与密闭空间202连通；第二入孔205的一端设于夹持器2的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型3的入口301密闭连接；第二出孔206的一端设于夹持器2的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型3的出口302密闭连接；加热套1套设于夹持器2外部。
荧光灯4设置于底座8上，且位于夹持器2的下方；显微摄像设备5固定于横梁9上，且正对夹持器2的顶部；显微摄像设备5信号连接计算机6。
支架7固定于底座8上，横梁9通过螺栓10固定于支架7上。
驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15固定装设于烘箱12内；驱替介质中间容器13中存储驱替介质(包括但不限于是泡沫剂、尿素、降粘剂等)，水中间容器14中存储水，稠油中间容器15中存储稠油；ISCO注入泵11分别通过阀门与驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15连接；第一伴热管线18的一端分别通过阀门与驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15连接，另一端通过阀门与夹持器2上的第二入孔205相连接，第一伴热管线18还通过阀门连接旁通管路36，该旁通管路36上依次设置有第一回压阀16和第一压力表17。
环压跟踪泵19的一端通过阀门连接夹持器2上的第一出孔204，另一端通过环压跟踪泵压力表20连接驱替介质中间容器13、水中间容器14和稠油中间容器15；第一抽真空阀门21的一端连接夹持器2上的第一入孔203，另一端连接真空泵27；第二抽真空阀门26的一端连接夹持器2上的第一出孔204，另一端连接第一烧杯28，第一烧杯28中盛有常温水。
第二回压阀22的一端通过阀门和第二伴热管线25连接夹持器2上的第二出孔206，另一端通过第二伴热管线25连接第二烧杯24；第二压力表23连接第二回压阀22。
本发明提供的模拟实验系统充分考虑了稠油油藏的驱替特点，具体表现如下：
1、加热套1可用于对平板玻璃微观模型3进行加热，为稠油油藏驱替提供所需的温度；
2、烘箱12可根据需要对驱替介质中间容器13、水中间容器14、稠油中间容器15进行加热，使注入微观仿真实验装置中的驱替介质、水、稠油的温度满足实验需要；
3、第一伴热管线18、第二伴热管线25可避免稠油在微观仿真实验装置外部的管线中流动时因温度下降而流动不畅，保证稠油在整个系统中的顺畅流动；
4、环压跟踪泵19、环压跟踪泵压力表20用于时刻监测微观仿真实验装置中的各种压力，保证微观仿真实验装置真实地模拟稠油油藏的地层压力环境。
本发明是在充分考虑稠油油藏的驱替特点的基础上，将微观实验所用的平板玻璃微观模型与其他各种结构组合在一起，对深入细致地研究开发稠油油藏驱替机理提供了方便，能够满足近、中期开展国内外稠油油藏开发新技术研究的需要。
图1所示的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，其使用方法如下：
步骤S101，打开第一抽真空阀门21连通真空泵27和第一入孔203，启动真空泵27对密闭空间202抽真空处理。
步骤S102，关闭第一抽真空阀门21及真空泵27，打开第二抽真空阀门26连通第一烧杯28和第一出孔204，受大气压影响，密闭空间202中吸入第一烧杯28中的常温水，直到密闭空间202内的压强达到大气压强。
步骤S103，关闭第二抽真空阀门26，打开阀门连通环压跟踪泵19和第一出孔204，启动环压跟踪泵19，利用环压跟踪泵19向密闭空间202内继续注入常温水，通过环压跟踪泵压力表20实时监测环压跟踪泵19注入密闭空间202内的水压，当密闭空间202内的水压与大气压强的压差为设定压差时，关闭环压跟踪泵19。
该步骤的目的是使密闭空间202与平板玻璃微观模型3之间具有一定的压差设定压差，以使平板玻璃微观模型3具有围压，较好的模拟稠油油藏的压力环境。
较佳的，具体实施本发明时，可选择当密闭空间202内的水压与大气压强的压差为0.5MPa时，关闭环压跟踪泵19。
步骤S104，打开阀门连通ISCO注入泵11、水中间容器14、第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二伴热管线25、第二回压阀22和第二烧杯24，启动ISCO注入泵11向平板玻璃微观模型3内注入常温水，当水从第二回压阀22中流出至第二烧杯24时，关闭ISCO注入泵11以及关闭第二伴热管线25上的阀门。
该步骤的目的是在平板玻璃微观模型3具有围压的情况下，先注入常温水并查看是否存在流通不畅或管线漏水的问题，若有问题，则及时发现并处理，确保管线线路流通顺畅且不漏水一般需保证5小时不漏水才算作合格之后，再进行后续步骤。
步骤S105，启动加热套1将夹持器2加热至稠油油藏温度，并启动烘箱12将水中间容器14加热至稠油油藏温度，启动ISCO注入泵11向平板玻璃微观模型3内注入水，直至注入水的体积达到平板玻璃微观模型3内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵11及水中间容器14两端的阀门，停止注水。
该步骤的目的是在油藏温度下对平板玻璃微观模型3进行饱和水。
该步骤中切记不要平板玻璃微观模型3加热而水不加热，这样容易使平板玻璃微观模型3受热不均而炸裂。
步骤S106，利用烘箱12将稠油中间容器15加热至设定试验温度，打开阀门连通ISCO注入泵11、稠油中间容器15、第一伴热管线18、旁通管路36和第一回压阀16，启动ISCO注入泵11向旁通管路36中注入稠油，当稠油匀速流入旁通管路36时，关闭阀门阻断第一伴热管线18与旁通管路36，同时，打开阀门连通第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二回压阀22和第二烧杯24，向平板玻璃微观模型3内注入稠油，直至注入稠油的体积达到平板玻璃微观模型3内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵11及稠油中间容器15两端的阀门，停止注油。
该步骤的目的是在油藏温度下对平板玻璃微观模型3进行饱和油。
该步骤中，利用烘箱12对稠油中间容器15加热的目的是为了较好地模拟稠油流动状态，较佳的，具体实施本发明时，可利用烘箱12将稠油中间容器15加热至80℃。
该步骤利用旁通管路36确保稠油能够匀速流动后，再注入平板玻璃微观模型3中，以避免产生气泡，使平板玻璃微观模型3能较好地模拟饱和稠油的油藏。
需要注意的是，该步骤向平板玻璃微观模型3中注入稠油的过程中，必须用环压跟踪泵压力表20时刻监测稠油注入压力，以免注入压力过大而导致平板玻璃微观模型3憋坏。
步骤S107，利用烘箱12将驱替介质中间容器13加热至设定试验温度并持续设定时间后，打开阀门连通ISCO注入泵11、驱替介质中间容器13、第一伴热管线18、旁通管路36和第一回压阀16，启动ISCO注入泵11，向旁通管路36中注入驱替介质，当驱替介质匀速流入旁通管路36时，关闭阀门阻断第一伴热管线18与旁通管路36，同时，打开阀门连通第一伴热管线18、第二入孔205、入口301、出口302、第二出孔206、第二回压阀22和第二烧杯24，向平板玻璃微观模型3内注入驱替介质，以及同时启动荧光灯4、显微摄像设备5和计算机6，利用显微摄像设备5拍摄平板玻璃微观模型3内驱替介质驱替稠油的过程，由计算机6存储拍摄信息。
该步骤的目的是利用驱替介质对平板玻璃微观模型3中的稠油进行驱替的同时，采用可视化数据采集装置对整个驱替过程进行录像，获取稠油驱替过程的直观影像，进而对驱替过程进行一系列的研究。
该步骤利用旁通管路36确保驱替介质能够匀速流动后，再注入平板玻璃微观模型3中，保证了驱替过程的顺利进行。
基于图1所示的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，按照上述步骤S101～步骤S107执行实验之后，若不及时地清洗平板玻璃微观模型3，则平板玻璃微观模型3中的残余油降温后由于表面张力会牢牢的吸附在孔喉中，再次使用时很容易被憋坏。考虑到图1所示稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的重复可用性，本发明还提供另一种具有清洗装置的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，如图3所示，与图1相比，区别在于，该模拟实验系统还包括：清洗泵29、煤油贮存罐30、水贮存罐31、石油醚贮存罐32、氮气瓶33、排出管路34、清洁池35。
其中，煤油贮存罐30、水贮存罐31及石油醚贮存罐32的两端均通过阀门分别连接清洗泵29和夹持器2的第二入孔205；氮气瓶33通过阀门连接夹持器2的第二入孔205；排出管路34的一端通过阀门连接夹持器2的第二出孔206，另一端连接清洁池35。需要说明的是，排出管路34也采用伴热管线形式，以保证稠油流动顺畅，能够顺利排出。
当按照前述步骤S101～步骤S107执行实验之后，按照如下步骤进行清洗：
步骤S108，打开阀门连通清洗泵29、煤油贮存罐30、第二入孔205、第二出孔206、排出管路34和清洁池35，开启清洗泵29，向平板玻璃微观模型3内注入油藏温度的煤油，以利用煤油对平板玻璃微观模型3进行清洗，然后关闭清洗泵29以及煤油贮存罐30两端的阀门，停止注入煤油。
步骤S109，打开阀门连通清洗泵29、水贮存罐31、第二入孔205、第二出孔206、排出管路34和清洁池35，开启清洗泵29，向平板玻璃微观模型3内注入油藏温度的热水，以利用热水对平板玻璃微观模型3进行冲洗，然后关闭清洗泵29以及水贮存罐31两端的阀门，停止注入热水。
步骤S110，自然降温后，打开阀门连通清洗泵29、石油醚贮存罐32、第二入孔205、第二出孔206、排出管路34和清洁池35，开启清洗泵29，向平板玻璃微观模型3内注入石油醚，以利用石油醚对平板玻璃微观模型3进行冲洗，然后关闭清洗泵29以及石油醚贮存罐32两端的阀门，停止注入石油醚。
步骤S111，打开阀门连通氮气瓶33、第二入孔205、第二出孔206、排出管路34和清洁池35，开启氮气瓶33向平板玻璃微观模型3中充入氮气，以干燥平板玻璃微观模型3内部，关闭氮气瓶33及其连接至第二入孔205的阀门，清洗工作结束。
图3所示的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统具有较好的可重复利用性，满足了重复进行稠油油藏驱替微观实验的需要，节省了稠油油藏驱替研究的实验成本，有较好的实用性。
实施例1
针对中深层Ⅱ类稠油油藏开发中后期，根据目前技术水平不适宜转入蒸汽驱和SAGD等技术开发，研发实用、有效的稠油油藏多元热流体开发接替技术。在研究思路中有一项是揭示稠油油藏多元热流体开发接替技术的驱替机理，所以针对锦45Ⅱ类稠油油藏，利用本发明提供的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统分别开展了热水驱、尿素驱、尿素泡沫驱开发技术机理研究，利用锦45原油分别开展了80℃热水驱、150℃尿素驱、150℃尿素+泡沫剂驱二维微观可视化驱替实验，尿素使用浓度为25％，泡沫剂的使用浓度为1％。
实验步骤如下：
步骤1，对平板玻璃微观模型3进行抽真空，饱和常温水。
步骤2，利用环压跟踪泵19向密闭空间202内继续注入常温水，直到密闭空间202内的水压与大气压强的压差为0.5MPa。
步骤3，带着1.5MPa的回压先用ISCO注入泵11往平板玻璃微观模型3中以0.5ml/min的流量注入常温水来走通整个实验系统，以保证管线线路流通顺畅，5小时后系统不漏水压力不下降为合格。
步骤4，利用加热套1把平板玻璃微观模型3加热到油藏温度80℃，利用烘箱12把水中间容器14中的水也同时加热到相应的油藏温度80℃，用ISCO注入泵11往平板玻璃微观模型3中以0.3ml/min的流量注中间容器5中的热水，注入3～5倍孔隙体积热水后结束实验。
步骤5，将烘箱12升至设定的温度80℃，对稠油中间容器15内的稠油进行加热，加热到能够很好的流动状态(一般加热到80℃)，待烘箱12升温至实验温度80℃时，先打开旁通管路36，使原油通过旁通管路36放出原油流畅后，然后关闭旁通管路36，打开阀门连通第一伴热管线18与平板玻璃微观模型3，并保持内压为地层压力，用3～5倍孔隙体积的原油驱替平板玻璃微观模型3中的饱和水，建立束缚水饱和度。
步骤6，利用烘箱12把驱替介质中间容器13中的尿素泡沫液体加热到实验温度80℃，恒温5小时后，准备进行岩心驱替实验。打开驱替介质中间容器13两端的阀门，开动ISCO注入泵11，同样先打开连接旁通管路36，从旁通管路36放出驱替介质流畅后，然后，关闭旁通管路36，再打开阀门连通第一伴热管线18与平板玻璃微观模型3，进行驱油实验，出口回压保持在地层压力。先进行80℃热水驱至产液含水率90％，再转150℃尿素驱至产液含水率99％，再转150℃尿素泡沫驱至产液含水率99％时结束实验。打开荧光灯4，利用显微摄像设备5连续观测平板玻璃微观模型3内驱替介质驱油的流变特征及驱油特征，并用计算机6连续录像。
步骤7，实验结束后先在油藏温度80℃下用煤油清洗后再用与油藏温度相同温度的热水冲洗，降温后再用石油醚进行清洗，石油醚清洗完后用氮气对磨片进行吹干，清洗工作结束。
实验结果如图4、图5、图6、图7所示。
实验表明尿素泡沫驱的驱替机理是：
1.尿素在高温下分解产生CO2和NH3，CO2易溶于稠油中，使稠油体积膨胀，粘度降低；气体的膨胀能够产生弹性驱动能量，强化回采。
2.CO2和泡沫剂生成泡沫，起到封堵高渗层、扩大蒸汽波及体积的作用。
3.氨水和原油就地形成表活剂，降低油水界面张力，改变润湿性，提高热水带的驱油效率。
通过该实验了解了复配溶液的驱油机理：降低油水界面张力、乳化分散、聚并形成油带及改变原油的流变性。该实验为研究复配溶液驱油效果和驱油方式以及剩余油分布提供了一种可行的实用技术。
实施例2
吐哈盆地鲁克沁油田注水开发过程中存在的问题有：由于地层原油粘度高，水油流度比大，加之非均质性比较严重，该油藏地层在采用注水开发时，注入水沿高渗透层不均匀推进，致使中低渗透层波及程度低，驱油效果差，严重影响了水驱的开发效果。为此开展了空气泡沫驱深部调剖技术研究，为此针对吐哈稠油油藏，利用本二维微观可视化物理模拟实验方法开展了空气泡沫+驱油剂+降粘剂驱开发技术机理研究，利用吐哈稠油油藏原油分别开展了80℃热水驱、80℃空气泡沫驱、80℃空气泡沫+驱油剂+降粘剂驱二维微观可视化驱替实验，降粘剂使用的浓度为0.5％，发泡剂的使用浓度为1％，稳泡剂使用浓度为0.05％，驱油剂的使用浓度为0.5％。
本实施例中，驱替实验的方法与实施例1中的驱替实验方法相同。
实验结果如图8、图9、图10、图11所示。
实验表明：
1.水驱油过程中的指进现象：由于非均质性的影响，广泛存在着微观指进现象，在油、水运动中油和水的流动基本上保持连续性。水驱后剩余油主要分为连片状残余油和分散型残余油，每一类又有各自不同的形式+绕流和卡断是形成这些剩余油的主要原因。
2.改变原油的流变性：从活性水改变原油流变性过程可以看出，注泡沫以后，可使油的整体黏度减小，从而改善驱替液与原油的流度比。
注泡沫以后，油滴在驱替过程中依附在泡沫的表面上，而随着泡沫的运移而把油滴运移走。
3.乳化分散：从剩余油被分散成油滴的过程可以明显看出，表面活性剂增加了原油在水中的分散作用，使之易于被驱替液携带。实验过程中发现，常规水驱油后剩下的残余油块，当被含活性剂的水溶液波及后即被一点一点刮去呈细小的油珠悬浮于溶液中随溶液一块流走。即随着界面张力的降低，原油可以被分割成极细小的油珠分散在活性水中呈乳浊液被带出。
4.能降低油水界面张力：从油滴(珠)在喉道处的变形、油滴(珠)被拉长、拉细、拉断的受力情况可以看出，复配的表面活性剂降低了油水界面张力，使残余油滴易于变形，同时还能使原来被卡在较小喉道处不能流动的残余油滴因易于变形而被驱替出来，成为可动油，从而增加驱替效率。
注泡沫+驱油剂+降粘剂后，降粘剂及驱油剂首先把油块分离成细小的油滴，油滴在泡沫的带动下被采出。驱油剂乳化降粘，增大油相流动能力，提高驱油效率。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，其特征在于，包括：微观仿真实验装置、可视化数据采集装置、支撑装置、多元热流体注入装置、围压跟踪装置及计量装置；其中，
所述微观仿真实验装置包括：加热套(1)、夹持器(2)、平板玻璃微观模型(3)；
所述可视化数据采集装置包括：荧光灯(4)、显微摄像设备(5)、计算机(6)；
所述支撑装置包括：支架(7)、底座(8)、横梁(9)、螺栓(10)；
所述多元热流体注入装置包括：ISCO注入泵(11)、烘箱(12)、驱替介质中间容器(13)、水中间容器(14)、稠油中间容器(15)、第一回压阀(16)、第一压力表(17)、第一伴热管线(18)、旁通管路(36)；
所述围压跟踪装置包括：环压跟踪泵(19)、环压跟踪泵压力表(20)、真空泵(27)、第一抽真空阀门(21)、第二抽真空阀门(26)、第一烧杯(28)；
所述计量装置包括：第二回压阀(22)、第二压力表(23)、第二烧杯(24)、第二伴热管线(25)；
夹持器(2)固定于底座(8)上，内部为圆筒形腔体，该圆筒形腔体中沿水平方向固定装设两个相互平行的透明玻璃板(201)，两个透明玻璃板(201)与夹持器(2)的内壁构成密闭空间(202)；平板玻璃微观模型(3)水平固定装设于密闭空间(202)内，具有入口(301)和出口(302)；夹持器(2)上设有第一入孔(203)、第一出孔(204)、第二入孔(205)、第二出孔(206)；第一入孔(203)和第一出孔(204)的一端均设于夹持器(2)的外壁上，另一端均与密闭空间(202)连通；第二入孔(205)的一端设于夹持器(2)的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型(3)的入口(301)密闭连接；第二出孔(206)的一端设于夹持器(2)的外壁上，另一端与平板玻璃微观模型(3)的出口(302)密闭连接；加热套(1)套设于夹持器(2)外部；
荧光灯(4)设置于底座(8)上，且位于夹持器(2)的下方；显微摄像设备(5)固定于横梁(9)上，且正对夹持器(2)的顶部；显微摄像设备(5)信号连接计算机(6)；
支架(7)固定于底座(8)上，横梁(9)通过螺栓(10)固定于支架(7)上；
驱替介质中间容器(13)、水中间容器(14)和稠油中间容器(15)固定装设于烘箱(12)内；驱替介质中间容器(13)中存储驱替介质，水中间容器(14)中存储水，稠油中间容器(15)中存储稠油；ISCO注入泵(11)分别通过阀门与驱替介质中间容器(13)、水中间容器(14)和稠油中间容器(15)连接；第一伴热管线(18)的一端分别通过阀门与驱替介质中间容器(13)、水中间容器(14)和稠油中间容器(15)连接，另一端通过阀门与夹持器(2)上的第二入孔(205)相连接，第一伴热管线(18)还通过阀门连接旁通管路(36)，该旁通管路(36)上依次设置有第一回压阀(16)和第一压力表(17)；
环压跟踪泵(19)的一端通过阀门连接夹持器(2)上的第一出孔(204)，另一端通过环压跟踪泵压力表(20)连接驱替介质中间容器(13)、水中间容器(14)和稠油中间容器(15)；第一抽真空阀门(21)的一端连接夹持器(2)上的第一入孔(203)，另一端连接真空泵(27)；第二抽真空阀门(26)的一端连接夹持器(2)上的第一出孔(204)，另一端连接第一烧杯(28)，第一烧杯(28)中盛有常温水；
第二回压阀(22)的一端通过阀门和第二伴热管线(25)连接夹持器(2)上的第二出孔(206)，另一端通过第二伴热管线(25)连接第二烧杯(24)；第二压力表(23)连接第二回压阀(22)。
2.根据权利要求1所述的稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统，其特征在于，还包括：清洗装置；
所述清洗装置包括：清洗泵(29)、煤油贮存罐(30)、水贮存罐(31)、石油醚贮存罐(32)、氮气瓶(33)、排出管路(34)、清洁池(35)；
煤油贮存罐(30)、水贮存罐(31)及石油醚贮存罐(32)的两端均通过阀门分别连接清洗泵(29)和夹持器(2)的第二入孔(205)；
氮气瓶(33)通过阀门连接夹持器(2)的第二入孔(205)；
排出管路(34)的一端通过阀门连接夹持器(2)的第二出孔(206)，另一端连接清洁池(35)。
3.一种权利要求1所述稠油二维微观可视化驱替模拟实验系统的使用方法，其特征在于，包括：
打开第一抽真空阀门(21)连通真空泵(27)和第一入孔(203)，启动真空泵(27)对密闭空间(202)抽真空处理；关闭第一抽真空阀门(21)及真空泵(27)，打开第二抽真空阀门(26)连通第一烧杯(28)和第一出孔(204)，密闭空间(202)中吸入常温水，直到密闭空间(202)内的压强达到大气压强；
关闭第二抽真空阀门(26)，连通环压跟踪泵(19)和第一出孔(204)，启动环压跟踪泵(19)，利用环压跟踪泵(19)向密闭空间(202)内继续注入常温水，通过环压跟踪泵压力表(20)实时监测环压跟踪泵(19)注入密闭空间(202)内的水压，当密闭空间(202)内的水压与大气压强的压差为设定压差时，关闭环压跟踪泵(19)；
打开阀门连通ISCO注入泵(11)、水中间容器(14)、第一伴热管线(18)、第二入孔(205)、入口(301)、出口(302)、第二出孔(206)、第二伴热管线(25)、第二回压阀(22)和第二烧杯(24)，启动ISCO注入泵(11)向平板玻璃微观模型(3)内注入常温水，当水从第二回压阀(22)中流出至第二烧杯(24)时，关闭ISCO注入泵(11)和第二伴热管线(25)上的阀门；
启动加热套(1)将夹持器(2)加热至稠油油藏温度，并启动烘箱(12)将水中间容器(14)加热至稠油油藏温度，启动ISCO注入泵(11)向平板玻璃微观模型(3)内注入水，直至注入水的体积达到平板玻璃微观模型(3)内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵(11)及水中间容器(14)两端的阀门；
利用烘箱(12)将稠油中间容器(15)加热至设定试验温度，打开阀门连通ISCO注入泵(11)、稠油中间容器(15)、第一伴热管线(18)、旁通管路(36)和第一回压阀(16)，启动ISCO注入泵(11)向旁通管路(36)中注入稠油，当稠油匀速流入旁通管路(36)时，关闭阀门阻断第一伴热管线(18)与旁通管路(36)，同时，打开阀门连通第一伴热管线(18)、第二入孔(205)、入口(301)、出口(302)、第二出孔(206)、第二回压阀(22)和第二烧杯(24)，向平板玻璃微观模型(3)内注入稠油，直至注入稠油的体积达到平板玻璃微观模型(3)内孔隙体积的3～5倍，关闭ISCO注入泵(11)及稠油中间容器(15)两端的阀门；
利用烘箱(12)将驱替介质中间容器(13)加热至设定试验温度并持续设定时间后，打开阀门连通ISCO注入泵(11)、驱替介质中间容器(13)、第一伴热管线(18)、旁通管路(36)和第一回压阀(16)，启动ISCO注入泵(11)，向旁通管路(36)中注入驱替介质，当驱替介质匀速流入旁通管路(36)时，关闭阀门阻断第一伴热管线(18)与旁通管路(36)，同时，打开阀门连通第一伴热管线(18)、第二入孔(205)、入口(301)、出口(302)、第二出孔(206)、第二回压阀(22)和第二烧杯(24)，向平板玻璃微观模型(3)内注入驱替介质，以及同时启动荧光灯(4)、显微摄像设备(5)和计算机(6)，利用显微摄像设备(5)拍摄平板玻璃微观模型(3)内驱替介质驱替稠油的过程，由计算机(6)存储拍摄信息。
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