CN104950095A - 一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，先将岩心薄片饱和被驱替介质，在驱替液体罐中装满驱替介质，开启阀门，调整流量，系统中微流量由光电微流量计读出，调整微距镜头的焦距和光圈，调整双脉冲激光器激光光斑确保岩心薄片孔隙在计算机中清晰成像，待气液两相界面或者液液两相界面出现在岩心薄片的孔喉处时，同步器控制双脉冲激光器和CCD相机同时工作，计算机程序利用互相关原理判读出连续两幅气液两相界面或者液液两相界面的位移，已知时间间隔，即可计算出孔喉处两相界面的速度大小和方向，本发明的优点可以准确测量出真实岩心中气液或液液驱替两相界面在孔喉处的速度大小和方向，可为油田提高采收率研究提供较好的技术参数。

Description

一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法

技术领域

本发明属于油田科研实验领域，尤其涉及可应用于油田提高采收率的驱油实验定量评价，用于水驱油、气驱油等相关实验的一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法。

背景技术

在油田科研实验领域中，现有的提高采收率驱替实验分为四种：(1)玻璃刻蚀模型驱替实验；(2)沙粒模拟岩心驱替实验；(3)圆柱岩心驱替实验；(4)岩心薄片驱替实验，其中岩心薄片驱替实验是新型的驱替实验方案，但目前的岩心薄片驱替实验只能定性的显示两相驱替结果，不能定量表达两相驱替界面在孔喉附近的速度。

发明内容

本发明的目的解决了油田提高采收率驱替实验中不能定量表达两相驱替界面在孔喉附近的速度的问题，提供了一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法。

本发明的技术方案为：一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，包括以下步骤：

步骤1，以氮气瓶中的氮气作为驱油动力，由减压阀减压后的氮气，经过氮气净化装置后，去除了微小固体颗粒或液滴；

步骤2，净化后的氮气给驱替液体罐中的驱替液体提供动力，用来驱替岩心薄片中的被驱替的液体；

步骤3，制作能够透光观察的岩心薄片夹持装置，岩心薄片夹持装置包括金属框、硅胶套、支柱，岩心薄片放置于硅胶套中，硅胶套上下面紧密贴合两块金属框，然后以一定的围压作用于上下两块金属框上，并加以压紧密封，金属框上下端的方窗口用高压玻璃压住；

步骤4，岩心薄片被驱替前，先饱和被驱替的液体，如果用气体(气体的种类根据实验要求而定)作为驱替相，则驱替罐中不要装驱替液；

步骤5，岩心薄片、硅胶套均置于一圆柱形加热系统中进行加热，加热系统的上下端均有直径为3cm的透光圆孔，透光圆孔中有透明耐高压防爆玻璃覆盖紧贴在透明硅胶夹持器表面；

步骤6，岩心薄片中的流体微流量由光电微流量计测量；

步骤7，岩心薄片中气液两相界面、不同颜色液液两相界面，在双脉冲激光器的体光源的照射下，通过微距镜头在CCD相机中成像，双脉冲激光器与CCD相机之间的同步协调工作由同步器控制，已知的连续时间间隔内，由互相关的两相界面图像可知两相界面的位移，由计算机中的互相关处理软件，得出其速度大小和方向，并以矢量形式显示出来。

进一步，所述步骤3中，岩心薄片的上下及四周被透明硅胶套包裹，硅胶套的上下由矩形金属框靠围压密封，岩心薄片的两端分别用支柱连接到管路中。此结构确保驱替相与被驱替相只能在薄片岩心中流动；

进一步，所述步骤3中，驱替压力为1MPa，围压数值为3MPa，由另外一个氮气瓶提供。这样使得围压大于驱替压力，确保透明硅胶包裹的薄片岩心中流体只能在其中流动。

进一步，所述步骤5中加热温度控制在40～60℃之间。此温度下能够保证原油具有较好的流动性。

进一步，所述步骤6的光电微流量计包括游标卡尺、红外线发射器、红外线接收器、毛细玻璃管、毛细玻璃管支撑、游标卡尺、计时器、烧杯和处理器；光电微流量计的底板一侧固定毛细玻璃管支撑，毛细玻璃管支撑中间设有通孔，毛细玻璃管的一端穿过通孔并与底板上的游标卡尺相平行设置，毛细玻璃管的另一端连通到烧杯内，游标卡尺的一侧垂直方向上依次设有红外线发射器、红外线接收器、处理器，所述红外线发射器、红外线接收器和计时器都用信号线与处理器相连。

本发明的有益效果为：

1)本发明将气液或液液驱替过程可视化，本发明的优点可以准确测量出真实岩心中气液或液液驱替两相界面在孔喉处的速度大小和方向，可为油田提高采收率研究提供较好的技术参数。

2)本发明将天然岩心薄片(磨成厚度为1～1.2mm)，在3PMa围压的密封下，以1PMa压力实现驱替过程，确保透明硅胶包裹的薄片岩心中流体只能在其中流动；同步器协调双脉冲激光器和CCD相机同步工作，气液两相或者液液两相界面在双脉冲激光的照射下，在CCD相机中成像，利用图像处理互相关技术识别气液两相或者液液两相界面在孔喉处的位移。本发明的加热温度控制在40～60℃之间。此温度下能够保证原油具有较好的流动性。

附图说明

图1岩心薄片可视化驱替定量分析方法及其装置的示意图。

图2岩心薄片夹持装置示意图。

图3光电微流量计原理图。

图中：1.氮气瓶，2.氮气净化装置，3.驱替液体罐，4.压力表，5.岩心薄片，6.金属框，7.硅胶套，8.支柱，9.加热系统，10.微距镜头，11.CCD相机，12.双脉冲激光器，13.同步器，14.计算机，15.红外线发射器，16.红外线接收器，17.毛细玻璃管，18.光电微流量计，19.毛细玻璃管支撑，20.游标卡尺，21.计时器，22.烧杯，23处理器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明的装置包括氮气瓶1，氮气净化装置2，驱替液体罐3，压力表4，岩心薄片5，金属框6，硅胶套7，支柱8，加热系统9，微距镜头10，CCD相机11，双脉冲激光器12，同步器13，计算机14，红外线发射器15，红外线接收器16，毛细玻璃管17，光电微流量计18，毛细玻璃管支撑19，游标卡尺20，计时器21，烧杯22，处理器23，盘管24。所述氮气瓶1通过减压阀减压连接氮气净化装置2，氮气净化装置2连接驱替液体罐3，驱替液体罐3将驱替液体通过管路送入加热系统9(温控加热)中，加热系统9内部包括岩心薄片夹持装置，岩心薄片夹持装置由岩心薄片5，金属框6，硅胶套7，支柱8构成，所述金属框6为矩形金属框，金属框6上下端开有方窗口，所述支柱8一端连接驱替液体罐3输出的管路，所述支柱8另一端通过管路连接毛细玻璃管17的一端，毛细玻璃管17的另一端直通入到烧杯22内。

上述岩心薄片夹持装置包括金属框6、硅胶套7、支柱8，岩心薄片5放置于硅胶套7中，硅胶套7上下面紧密贴合两块金属框6，然后以一定的围压作用于上下两块金属框6上，并加以压紧密封，金属框6上下端的方窗口用高压玻璃压住。

所述光电微流量计18中带有计时器21，光电微流量计18的底板一侧固定毛细玻璃管支撑19，毛细玻璃管支撑19为方形，中间设有通孔，毛细玻璃管17穿过通孔并与底板上的游标卡尺20相平行设置，游标卡尺20的一侧垂直方向上依次设有红外线发射器15、红外线接收器16，红外线发射器15、红外线接收器16以及计时器21都有信号线与处理器23相连。光电微流量计18测量微流量前，首先在毛细玻璃管17中用微样进样器注入一微小气饱，游标卡尺20靠最左边清零，并确保毛细玻璃管17中微小气泡在红外线发射器15、红外线接收器16的左边，毛细玻璃管17中微小气泡经过红外线发射器15、红外线接收器16之间时，红外线接收器16给处理器23信号，处理器23给计时器21信号，计时器21开始计时，快速向右移动游标卡尺20，使毛细玻璃管17中微小气泡在游标卡尺20的左边，随着毛细玻璃管17中流体的流动，微小气泡跟随一起运动，当微小气泡再次运动到红外线发射器15、红外线接收器16之间时，红外线接收器16再次给处理器23信号，处理器23再次给计时器21一个信号，停止计时，根据微小气泡运动的时间、位移以及毛细玻璃管17的内径，即可计算出系统驱替的微流量。

本发明的方法流程分为以下步骤实现：

1)本发明以氮气瓶1中的氮气(气驱时，气源根据实验要求选择)作为驱油动力，由减压阀减压后的氮气，经过氮气净化装置2后，去除了微小固体颗粒或液滴(防止堵塞低孔低渗岩心薄片)。

2)净化后的氮气给液体驱替罐3中的驱替液体提供动力，其驱替岩心薄片5中被驱替的液体(也可使用气体作为驱替相)。

3)岩心薄片夹持装置由：金属框6、硅胶套7、支柱8组成，岩心薄片5放置于硅胶套7中，3PMa的围压作用于上下两块金属框6压紧密封，金属框6上下的方窗口有高压玻璃压住，可以透光观察。

4)岩心薄片5被驱替前，先饱和被驱替的液体(如用气体作为驱替相，不需要饱和液体)。

5)岩心薄片5的上下及四周被透明硅胶套7包裹，硅胶套7的上下及四周都由矩形金属框6靠围压密封，以保持透明硅胶套7与岩心薄片5之间的密封，用支柱8将岩心薄片5连接到管路中。驱替压力一股为1MPa，围压数值一股为3MPa，由另外一个氮气瓶提供。

6)岩心薄片5、硅胶套7均置于一圆柱形加热系统9中，加热温度在40～60℃之间可调。

7)加热系统9的上下均有直径为3cm的透光圆孔，透光圆孔中有透明耐高压防爆玻璃覆盖紧贴在透明硅胶夹持器表面。

8)岩心薄片5中的流体微流量由光电微流量计18测量，其由游标卡尺20、红外线发射器15、红外线接收器16、毛细玻璃管17、毛细玻璃管支撑19、计时器21，烧杯22，处理器23组成。

9)岩心薄片5中气液两相界面、不同颜色液液两相界面，在双脉冲激光器12的体光源的照射下，通过微距镜头10在CCD相机11中成像，双脉冲激光器12与CCD相机11之间的同步协调工作由同步器13控制。已知的连续时间间隔内，由互相关的两相界面图像可知两相界面的位移，由计算机14中的互相关处理软件，得出其速度大小和方向，并以矢量形式显示出来。

本发明的工作过程及原理为：先将岩心薄片5饱和被驱替介质，在驱替液体罐3中装满驱替介质(如是气驱可选择相符的气瓶作为动力)，开启阀门，调整微距镜头10的焦距和光圈，调整双脉冲激光器12激光光斑确保岩心薄片5孔隙在计算机中清晰成像，待气液两相界面或者液液两相界面出现在岩心薄片5的孔喉处时，同步器13控制双脉冲激光器12和CCD相机11同时工作，计算机程序利用互相关原理判读出连续两幅气液两相界面或者液液两相界面的位移，已知时间间隔，可计算出气液两相界面或者液液两相界面的速度大小和方向。

本发明将天然岩心薄片(磨成厚度为1～1.2mm)，在3PMa围压的密封下，以1PMa压力实现驱替过程。同步器协调双脉冲激光器和CCD相机同步工作，气液两相或者液液两相界面在双脉冲激光的照射下，在CCD相机中成像，利用图像处理互相关技术识别气液两相或者液液两相界面在孔喉处的位移，根据已知的连续两束激光之间的时间间隔，可计算出气液两相或者液液两相界面在孔喉处的速度大小和方向。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，以氮气瓶(1)中的氮气作为驱油动力，由减压阀减压后的氮气，经过氮气净化装置(2)后，去除了微小固体颗粒或液滴；

步骤2，净化后的氮气给驱替液体罐(3)中的驱替液体提供动力，用来驱替岩心薄片(5)中的被驱替的液体；

步骤3，制作能够透光观察的岩心薄片夹持装置，岩心薄片夹持装置包括金属框(6)、硅胶套(7)、支柱(8)，岩心薄片(5)放置于硅胶套(7)中，硅胶套(7)上下面紧密贴合两块金属框(6)，然后以一定的围压作用于上下两块金属框(6)上，并加以压紧密封，金属框(6)上下端的方窗口用高压玻璃压住；

步骤4，岩心薄片(5)被驱替前，先饱和被驱替的液体，如果用气体作为驱替相，则驱替罐中不要装驱替液；

步骤5，岩心薄片(5)、硅胶套(7)均置于一圆柱形加热系统(9)中进行加热，加热系统(9)的上下端均有直径为3cm的透光圆孔，透光圆孔中有透明耐高压防爆玻璃覆盖紧贴在透明硅胶夹持器表面；

步骤6，岩心薄片(5)中的流体微流量由光电微流量计(18)测量；

步骤7，岩心薄片(5)中气液两相界面、不同颜色液液两相界面，在双脉冲激光器(12)的体光源的照射下，通过微距镜头(10)在CCD相机(11)中成像，双脉冲激光器(12)与CCD相机(11)之间的同步协调工作由同步器(13)控制，已知的连续时间间隔内，由互相关的两相界面图像可知两相界面的位移，由计算机(14)中的互相关处理软件，得出其速度大小和方向，并以矢量形式显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，其特征在于，所述步骤3中，岩心薄片(5)的上下及四周被透明硅胶套(7)包裹，硅胶套(7)的上下由矩形金属框(6)靠围压密封，岩心薄片(5)的两端分别用支柱(8)连接到管路中。

3.根据权利要求1所述的一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，其特征在于，所述步骤3中，驱替压力为1MPa，围压数值为3MPa，由另外一个氮气瓶提供。

4.根据权利要求1所述的一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，其特征在于，所述步骤5中加热温度控制在40～60℃之间。

5.根据权利要求1所述的一种岩心薄片可视化驱替定量分析方法，其特征在于，所述步骤6的光电微流量计(18)包括游标卡尺(20)、红外线发射器(15)、红外线接收器(16)、毛细玻璃管(17)、毛细玻璃管支撑(19)、游标卡尺(20)、计时器(21)、烧杯(22)和处理器(23)：

光电微流量计(18)的底板一侧固定毛细玻璃管支撑(19)，毛细玻璃管支撑(19)中间设有通孔，毛细玻璃管(17)的一端穿过通孔并与底板上的游标卡尺(20)相平行设置，毛细玻璃管(17)的另一端连通到烧杯(22)内，游标卡尺(20)的一侧垂直方向上依次设有红外线发射器(15)、红外线接收器(16)、处理器(23)，所述红外线发射器(15)、红外线接收器(16)和计时器(21)都用信号线与处理器(23)相连。