CN104792938B - 一种测定co2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置及方法 - Google Patents

一种测定co2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置，包括填砂岩心模型；填砂岩心模型的进口端连接有相并联的乳液发生器和原油活塞式中间容器，乳液发生器的进口端连接有相并联的CO2气体活塞式中间容器和表面活性剂活塞式中间容器；填砂岩心模型的出口端通过回压阀连接有相并联的气源瓶和盛液瓶，填砂岩心模型顶面上均布有若干等间距的取样口，取样口与填砂岩心模型内的岩心相连通，每个取样口通过带阀门的管路各自连接有取样器。在模型不同部位取样，将水相和CO2相分离，CO2相样品溶解在水中，用高效液相色谱法(HPLC)检测表面活性剂的浓度。本发明的装置和方法操作简单，测定的准确率高。

Description

一种测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置及方法。
背景技术
由于CO2是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、黏度下降，还可以降低油水间的界面张力。与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。这项技术不仅能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。在油藏条件下，CO2一般处于超临界状态下(温度和压力分别处于31.1℃和7.38MPa以上)，CO2流体流度高，流动性强，驱油时容易产生气窜或粘性指进，与表面活性剂水溶液形成CO2乳液是控制CO2流度的有效措施。但是加入表面活性剂就涉及表面活性剂在CO2相和水相溶解度的问题，也涉及渗流过程中CO2可溶表面活性剂在CO2/水体系中的浓度分布的问题。
申请号为CN201410236069.4的专利公开了一种测定化合物油水分配系数的装置与方法，该发明就是将96孔板与该方法相结合实现高通量测定化合物的油水分配系数。申请号为CN201110191927.4的专利公开了一种低浓度粘弹性表面活性剂溶液的制备方法及浓度测定，但是并未给出表面活性剂在渗流过程中的浓度分布。
相关研究只是测定了化合物在有水中或油中的分配系数和浓度分布，但是并未涉及岩心渗流过程及CO2可溶表面活性剂在CO2/水体系中的浓度分布的方法，没有测定渗流过程中CO2可溶表面活性剂在CO2/水体系中的 浓度分布的方法及装置。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种操作简单，测定准确率高的测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置及方法。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置，包括内填石英砂且为方形的填砂岩心模型；
所述填砂岩心模型的进口端连接有相并联的乳液发生器和原油活塞式中间容器，所述乳液发生器的进口端连接有相并联的CO2气体活塞式中间容器和表面活性剂活塞式中间容器；所述原油活塞式中间容器、CO2气体活塞式中间容器和表面活性剂活塞式中间容器各自连接有平流泵；
所述填砂岩心模型的出口端通过回压阀连接有相并联的气源瓶和盛液瓶，填砂岩心模型顶面上均布有若干等间距的取样口，取样口与填砂岩心模型内的岩心相连通，每个取样口通过带阀门的管路各自连接有取样器。
优选的，上述取样器包括圆筒形的不锈钢外壳和透明玻璃内胆，不锈钢外壳上设置有观察窗口，取样器两端分别设置有与透明玻璃内胆相连通的进液口和出液口，进液口通过管线与填砂岩心模型的取样口连接，出液口连接有阀门，透明玻璃内胆的内部设置有活塞。
优选的，上述填砂岩心模型包括方形的金属外壳，外壳内设置有方形的内腔，内腔填满粒径为120～140目之间的石英砂，外壳的进口端和出口端两端分别设置有螺纹接口，填砂岩心模型顶面开有21个取样口。
优选的，上述填砂岩心模型外包绕有加热保温套。
采用上述测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置的测定方法，包括以下步骤：
步骤1，将填砂岩心模型的岩心温度加热到30℃～90℃，并维持该温度12小时，然后通过气源瓶给岩心加围压；
步骤2，将填砂岩心模型的岩心抽真空后饱和水，然后向岩心内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态；
步骤3，采用平流泵分别将CO2气体活塞式中间容器内的CO2气体和表面活性剂活塞式中间容器内的表面活性剂溶液进行压缩，使CO2气体压力和表面活性剂溶液压力升至与原油驱替压力相同；
步骤4，将CO2气体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将乳化后的稳定乳液注入岩心内，待岩心内压力稳定，即达到了超临界CO2乳液渗流状态；
步骤5，待填砂岩心模型出口端产出液中含有乳液时，通过取样口对岩心不同位置进行取样，取样后待取样器内乳液破灭后，将取样器内的CO2气体注入相溶解在超纯水中，用高效液相色谱法(HPLC)检测表面活性剂的浓度，即可获得表面活性剂在超临界CO2相中的溶解度。
优选的，在步骤4中CO2与表面活性剂溶液在乳液发生器内进行混合时，其气液比选取2:1、3:1或5:1。
优选的，在步骤2中，以1ml/min的流速向岩心内泵入原油；在步骤3中，平流泵以5ml/min的流速分别将CO2气体活塞式中间容器内的CO2气体和表面活性剂活塞式中间容器内的表面活性剂溶液进行压缩。
优选的，所述表面活性剂溶液为质量浓度0.5～1.5wt％的二-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸钠溶液(AOT)。
本发明的有益效果是：本发明的装置采用填砂岩心模型模拟真实的藏油环境，在模型不同部位取样，取样器可视化，能够准确检测出表面活性剂的浓度，从而确定表面活性剂在超临界CO2和水两相中的溶解度，获得表面活性剂在不同温度压力油藏中的一维分布运移特征。操作简单，测定的准确率高。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2本发明取样器的结构示意图；
其中，1填砂岩心模型，2原油活塞式中间容器，3表面活性剂活塞式中间容器，4CO2气体活塞式中间容器，5平流泵，6乳化发生器，7六通阀，8取样口，9取样器，10回压阀，11气源瓶，9-1进液口，9-2观察窗口，9-3内胆，9-4外壳，9-5活塞，9-6出液口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：
本发明的装置采用相似理论设计填砂岩心模型1尺寸和实验参数，CO2相携带表面活性剂注入模型，在模型不同部位取样，取样器9可视化，中间有活塞9-5，再用泵把水顶替出来，将水相和CO2相分离，CO2相样品溶解在水中，用高效液相色谱法(HPLC)检测表面活性剂的浓度，从而确定表面活性剂在超临界CO2和水两相中的溶解度，获得表面活性剂在不同温度压力油藏中的三维分布运移特征。
实施例1
如图1、2所示，一种测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置，包括内填石英砂且为方形的填砂岩心模型1；砂岩心模型包括方形 的金属外壳9-4，外壳9-4内设置有方形的内腔，内腔填满粒径为120～140目之间的石英砂，外壳9-4的进口端和出口端两端分别设置有螺纹接口，填砂岩心模型1顶面开有21个取样口8。填砂岩心模型1外包绕有加热保温套，便于加热和保温。
填砂岩心模型1的进口端通过六通阀7连接有相并联的乳液发生器和原油活塞9-5式中间容器2，所述乳液发生器的进口端连接有相并联的CO2气体活塞9-5式中间容器4和表面活性剂活塞9-5式中间容器3；原油活塞9-5式中间容器2、CO2气体活塞9-5式中间容器4和表面活性剂活塞9-5式中间容器3各自连接有平流泵5；平流泵5用于推动活塞9-5式中间容器内的活塞9-5，使活塞9-5式中间容器内的气液流出。
填砂岩心模型1的出口端通过回压阀10连接有相并联的气源瓶11和盛液瓶，填砂岩心模型1顶面上均布有若干等间距的取样口8，取样口8与填砂岩心模型1内的岩心相连通，每个取样口8通过带阀门的管路各自连接有取样器9。
取样器9包括圆筒形的不锈钢外壳9-4和透明玻璃内胆9-3，不锈钢外壳9-4上设置有观察窗口9-2，取样器9两端分别设置有与透明玻璃内胆9-3相连通的进液口9-1和出液口9-6，进液口9-1通过管线与填砂岩心模型1的取样口8连接，出液口9-6连接有阀门，透明玻璃内胆9-3的内部设置有活塞9-5。
实施例2
采用实施例1测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，包括以下步骤：
步骤1，将填砂岩心模型1的岩心温度加热到30℃～90℃，并维持该温 度12小时，然后通过气源瓶11给岩心加围压；设定回压为10MPa，该压力即为填砂模型出口端压力，决定填砂模型所处的油藏条件。
步骤2，将填砂岩心模型1的岩心抽真空后饱和水，然后向岩心内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态；
步骤3，采用平流泵5分别将CO2气体活塞9-5式中间容器4内的CO2气体和表面活性剂活塞9-5式中间容器3内的表面活性剂溶液进行压缩，使CO2气体压力和表面活性剂溶液压力升至与原油驱替压力相同；
步骤4，将CO2气体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳化发生器6内进行乳化，并将乳化后的稳定乳液注入岩心内，待岩心内压力稳定，即达到了超临界CO2乳液渗流状态；
步骤5，待填砂岩心模型1出口端产出液中含有乳液时，从21个取样口8的任意一个或者几个中取样，完成对岩心不同位置进行取样，取样后待取样器9内乳液破灭后，将取样器9内的CO2气体注入相溶解在超纯水中，用高效液相色谱法(HPLC)检测表面活性剂的浓度，即可获得表面活性剂在超临界CO2相中的溶解度。
在步骤4中CO2与表面活性剂溶液在乳液发生器内进行混合时，其气液比选取2:1、3:1或5:1。在步骤2中，以1ml/min的流速向岩心内泵入原油；在步骤3中，平流泵5以5ml/min的流速分别将CO2气体活塞9-5式中间容器4内的CO2气体和表面活性剂活塞9-5式中间容器3内的表面活性剂溶液进行压缩。表面活性剂溶液为质量浓度0.5～1.5wt％的二-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸钠溶液(AOT)。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干 改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，所述的装置包括内填石英砂且为方形的填砂岩心模型；所述填砂岩心模型的进口端连接有相并联的乳液发生器和原油活塞式中间容器，所述乳液发生器的进口端连接有相并联的CO2气体活塞式中间容器和表面活性剂活塞式中间容器；所述原油活塞式中间容器、CO2气体活塞式中间容器和表面活性剂活塞式中间容器各自连接有平流泵；所述填砂岩心模型的出口端通过回压阀连接有相并联的气源瓶和盛液瓶，填砂岩心模型顶面上均布有若干等间距的取样口，取样口与填砂岩心模型内的岩心相连通，每个取样口通过带阀门的管路各自连接有取样器；其特征在于，测定方法包括以下步骤：
步骤1，将填砂岩心模型的岩心温度加热到30℃～90℃，并维持该温度12小时，然后通过气源瓶给岩心加围压；
步骤2，将填砂岩心模型的岩心抽真空后饱和水，然后向岩心内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态；
步骤3，采用平流泵分别将CO2气体活塞式中间容器内的CO2气体和表面活性剂活塞式中间容器内的表面活性剂溶液进行压缩，使CO2气体压力和表面活性剂溶液压力升至与原油驱替压力相同；
步骤4，将CO2气体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳液发生器内进行乳化，并将乳化后的稳定乳液注入岩心内，待岩心内压力稳定，即达到了超临界CO2乳液渗流状态；
步骤5，待填砂岩心模型出口端产出液中含有乳液时，通过取样口对岩心不同位置进行取样，取样后待取样器内乳液破灭后，将取样器内的CO2气体注入相溶解在超纯水中，用高效液相色谱法(HPLC)检测表面活性剂的浓度，即可获得表面活性剂在超临界CO2相中的溶解度。
2.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：所述取样器包括圆筒形的不锈钢外壳和透明玻璃内胆，不锈钢外壳上设置有观察窗口，取样器两端分别设置有与透明玻璃内胆相连通的进液口和出液口，进液口通过管线与填砂岩心模型的取样口连接，出液口连接有阀门，透明玻璃内胆的内部设置有活塞。
3.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：所述填砂岩心模型包括方形的金属外壳，外壳内设置有方形的内腔，内腔填满粒径为120～140目的石英砂，外壳的进口端和出口端两端分别设置有螺纹接口，填砂岩心模型顶面开有21个取样口。
4.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：所述填砂岩心模型外包绕有加热保温套。
5.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：在步骤4中CO2与表面活性剂溶液在乳液发生器内进行混合时，其气液比选取2:1、3:1或5:1。
6.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：在步骤2中，以1ml/min的流速向岩心内泵入原油；在步骤3中，平流泵以5ml/min的流速分别将CO2气体活塞式中间容器内的CO2气体和表面活性剂活塞式中间容器内的表面活性剂 溶液进行压缩。
7.根据权利要求1所述采用测定CO2乳液在渗流过程中表面活性剂浓度分布的装置进行的测定方法，其特征在于：所述表面活性剂溶液为质量浓度 0.5 wt％～1.5wt％的二-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸钠溶液。
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