CN104975828B - 可实现混相添加剂筛选和岩心混相驱的装置以及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置以及制作方法。主要目的在于提供一种实验装置,利用该装置可以实现对二氧化碳混相驱的添加试剂进行筛选以及实现岩心内的混相驱,从而克服现有技术的空白。其特征在于：所述装置内具有常规可视化细管和特制可视化细管,特制可视化细管具有与外接设备连接器连接的接入端，接入端距离特制可视化细管入口端的距离与天然岩心的长度相同；外接设备连接器为一个四方形的空心腔体；排液口位于空心腔体的底部，混相监测器的入口端与排液口相连接；常规可视化细管和特制可视化细管的内填充物和外管壁均采用可模拟实际岩心孔喉比、配位数和孔喉尺寸等相关参数的耐高温高压透明有机材质聚碳酸酯制成。

Description

可实现混相添加剂筛选和岩心混相驱的装置以及制作方法

技术领域

本发明涉及一种可以实现混相添加试剂筛选及岩心内混相驱的装置，属于石油工程技术领域。

背景技术

二氧化碳驱油是三次采油中最具潜力的提高采收率的方法之一，二氧化碳驱分为混相驱和非混相驱，混相驱的驱油效果好于非混相驱。关于混相驱效果评价及如何更好地在矿场实现混相驱存在两方面问题：一方面，在矿场中二氧化碳驱的理想状况是混相驱的比例越大越好，但完全混相驱的效果怎样，目前矿场试验还给不出具体的试验评价，为了客观评价储层中混相驱的效果，需要进行相关二氧化碳室内实验。矿场注采井距一般都在百米以上，二氧化碳与原油有充分的接触时间，但室内实验岩心较短，一般至多几十厘米，驱替过程中二氧化碳在岩心中的时间较短，而二氧化碳与原油混相需要一段时间，尚未达到混相已流出岩心出口端，所以目前室内实验短岩心完全混相实验存在技术困难，需要克服才能准确评价完全混相驱的效果。另一方面，我国很多油田鉴于原油重质成分高等因素导致测得的最小混相压力偏高，甚至超过破裂压力，使得混相驱难以实现，目前较为有潜力的方式是注入添加试剂，改变原油或二氧化碳的性质达到降低其最小混相压力的目的。目前二氧化碳驱室内实验研究主要包括二氧化碳混相驱实验和细管测试最小混相压力实验，细管实验测试最小混相压力的问题在于目前采用的是填砂管进行实验，填砂管用石英砂填充而成，孔隙度与实际储层相比过大，填砂管的孔喉尺寸与实际岩心孔喉尺寸不是一个数量级，这就导致该装置测试的最小混相压力不够准确，也就是说在填砂管这种比实际储层岩心孔喉大十倍甚至百倍条件下测出的结果与实际情况相差甚远，大孔喉条件下二氧化碳与原油接触面积更大，机会更多，混相可能大幅增大，在实际岩心小孔喉时两者接触大幅变少，即使在相同的压力下混相难度大幅增大，所以目前的细管实验的仪器孔喉需要向实际岩心孔喉尺寸接近。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置并同时给出该装置重要部件的制作方法，该装置是一套可以在实际岩心孔喉尺寸下测试二氧化碳与原油最小混相压力的装置，该装置不仅可以测试最小混相压力，也可以实现降低二氧化碳与原油最小混相压力添加试剂的筛选，更重要的是该装置可以实现在室内实验小岩心条件下的混相驱，解决了本领域的技术难题。

本发明的技术方案是：该种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置，包括如下组成部件，即细管排液阀、岩心实验控制阀、饱和油细管阀门、排液阀、憋压阀门、细管阀门、外接设备连接器、添加试剂恒压恒速泵、活塞容器、添加试剂存储罐、添加试剂流量积算仪、二氧化碳流量积算仪、高温高压可视化装置、常规可视化细管、细管混相监测器、岩心混相监测器、饱和油细管混相监测器、混相监测器、天然岩心、岩心压力监测器、细管压力监测器、 压力调节器、液体计量器、气体计量器、恒温装置、三通、四通、六通、二氧化碳恒压恒速泵以及特制可视化细管；

其中，上述所有组成部件之间均通过管线连接，添加试剂恒压恒速泵的出口端连接到添加试剂存储罐的入口端，添加试剂存储罐的出口端与添加试剂流量积算仪的入口端连接，添加试剂流量积算仪的出口端连接高温高压可视化装置的一个液体入口端，二氧化碳恒压恒速泵出口端与活塞容器的入口端相连接，活塞容器的出口端与二氧化碳流量积算仪的入口端相连接，二氧化碳流量积算仪的出口端与高温高压可视化装置的气体入口端相连接；高温高压可视化装置的出口端与三通的入口连接，三通的其中一端出口通过排液阀与六通的1号端口相连接，三通的另一端出口通过细管阀门与常规可视化细管的入口端相连接，常规可视化细管的出口端通过细管混相监测装置后与四通的入口端相连接，通过四通后引出三个分支，其一，通过细管排液阀与六通的2号端口相连接；其二，通过岩心实验控制阀与天然岩心的入口端相连接，天然岩心的出口端通过岩心压力监测器与岩心混相监测器的入口端相连接，岩心混相监测器的出口端通过憋压阀门与压力调节器的入口端相连接，压力调节器的出口端连接六通的3号端口；其三，通过饱和油细管阀门与特制可视化细管的入口端相连接，通过外接设备连接器将特制可视化细管与混相监测器相连接，其中混相监测器的入口端与外接设备连接器的排液口相连接，混相监测器的出口端关闭，特制可视化细管的出口端通过饱和油细管混相监测器与细管压力监测器的入口端相连接，细管压力监测器的出口端连接六通的4号端口，六通的5号端口和6号端口分别连接液体计量器和气体计量器；从三通之后管线上连接的所有组成部件均放在恒温装置中；

所述常规可视化细管和特制可视化细管的内填充物和外管壁均采用可模拟实际岩心孔喉比、配位数和孔喉尺寸等相关参数的耐高温高压透明有机材质聚碳酸酯制成；

常规可视化细管和特制可视化细管均具有入口端和出口端，此外，特制可视化细管还具有与外接设备连接器连接的接入端，所述接入端为一块嵌入所述特制可视化细管管壁内的电木板，所述电木板上开有带内螺纹的贯穿管壁的直孔；所述接入端距离特制可视化细管入口端的距离与天然岩心的长度相同；

外接设备连接器为一个四方形的空心腔体，在所述空心腔体的上端紧贴固定有一块顶部紧固螺纹板，顶部紧固螺纹板的中央开有第一螺纹孔；在所述空心腔体的顶端对应所述第一螺纹孔的位置开有第二螺纹孔；空心螺纹杆螺纹连接于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内，空心螺纹杆的顶端可旋入所述电木板上的直孔内，空心螺纹杆的底端固定连接闸板；在所述空心腔体的下端紧贴固定有一块底部紧固螺纹板，底部紧固螺纹板的中央开有第三螺纹孔；在所述空心腔体的底端对应所述第三螺纹孔的位置开有第四螺纹孔；实心螺纹管螺纹连接于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内，实心螺纹管顶端凸起的形状与闸板的内部凹陷的形状相配合，从而实现对经空心螺纹杆流入液体的通断控制，实心螺纹管的底端连接螺旋手柄；排液口位于空心腔体的底部。

上述装置中的常规可视化细管和特制可视化细管的制作方法由如下步骤组成，：

（1）选取细管内部填充物质及细管外部材料均为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯；

（2）用扫描机器确定所制作岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等储层结构参数；

1）所使用的天然岩心是均质岩心，截取天然岩心，取一小块圆柱形天然岩心作为以下测试的岩心样品；

2）用GE Light Speed Plus CT扫描机扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像；

3）利用步骤2）中得到的三维立体图像并使用计算机确定天然岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等基本储层结构参数；

4）根据实际岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数确定细管模型的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数；

（3）利用所得参数及图像制作细管内部岩心；

1）通过得到该样品的三维立体图像与其对应的具体参数，计算机将这些信息传送给与之相连的3D岩心打印设备与激光雕刻设备，岩心打印设备使用的打印材料为透明聚碳酸酯材料，岩心打印设备将所得的三维立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉；

2）输入所要制作岩心的直径与长度，岩心打印设备开始逐层打印；在岩心打印设备逐层打印的同时，激光雕刻设备根据每层的孔喉情况将每小层岩心雕刻成与实际岩心相同参数的孔喉；

3）当打印程序和激光雕刻结束时，形成所需要形状的岩心，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心已制作完成；

（4）常规可视化细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；

（5）特制可视化细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；在浇铸前，在距离细管入口端一定距离处固定一块电木板，距离细管入口端的距离与天然岩心的长度相等，电木板的厚度较细管岩心外部的浇铸厚度大，浇铸完成后，在电木板中间位置钻孔，在其内部形成螺纹，通过该电木板可将细管与其他仪器相连接；

（6）将浇铸完的细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，可视化细管制作完成。

本发明具有如下有益效果：本发明所使用的可视化细管是特别设计的，其孔喉比、孔隙度、孔喉半径等结构参数是根据实际岩心的结构参数雕刻出来的，能够完全模拟实际的天然岩心；细管的制作材料为有机材质聚碳酸酯制成，聚碳酸酯是一种新型的热塑性塑料，透明度达90%，可以观测二氧化碳与原油混相的全过程；该装置可以实现混相添加试剂的筛选，可以保证二氧化碳与原油的混相测试是在二氧化碳与添加试剂达到混相的前提下进行的；当二氧化碳与原油在细管中完全混相时，在实际岩心中也能够实现完全混相。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明所述常规可视化细管的结构示意图。

图3是本发明所述特制可视化细管的结构示意图。

图4本发明所述外接设备连接器的结构示意图。

图5a是具体实施时用扫描机器扫描实际岩心样品后，在计算机上显示该样品的顶部方向的三维立体图像。

图5b是具体实施时用扫描机器扫描实际岩心样品后，在计算机上显示该样品的底部方向的三维立体图像。

图6是具体实施时用岩心打印设备打印所分小层中的某一层的平面图。

图7是具体实施时，激光雕刻设备根据该小层的平面图进行孔喉雕刻后某一阶段的岩心示意图。

图8是具体实施时，激光雕刻设备已经完成的可视化细管内部岩心示意图。

图9是具体实施时，带有尺寸的常规可视化细管的结构示意图。

图10是具体实施时，特制可视化细管和外接设备连接器连接的结构示意图。

图中1-空心螺纹杆，2-闸板，3-实心螺纹管，4-螺旋手柄，5-底部紧固螺纹板，6-排液口，7-空心腔体，8-顶部紧固螺纹板，9-细管排液阀,10-岩心实验控制阀,11-饱和油细管阀门，12-排液阀,13 -憋压阀门,14 -细管阀门,15 -外接设备连接器，16 -添加试剂恒压恒速泵，17-活塞容器；18-添加试剂存储罐，19-二氧化碳流量积算仪, 20-添加试剂流量积算仪，21-高温高压可视化装置， 22-常规可视化细管，23-细管混相监测器,26-岩心混相监测器,29-饱和油细管混相监测器,30-混相监测器；24-天然岩心，25-岩心压力监测器,28-细管压力监测器，27- 压力调节器，31- 液体计量器，32-气体计量器，33-恒温装置，34-三通，35-四通，36-六通，37-二氧化碳恒压恒速泵，38 -特制可视化细管。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1所示，该种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置，包括如下组成部件，即细管排液阀9、岩心实验控制阀10、饱和油细管阀门11、排液阀12、憋压阀门13、细管阀门14、外接设备连接器15、添加试剂恒压恒速泵16、活塞容器17、添加试剂存储罐18、添加试剂流量积算仪19、二氧化碳流量积算仪20、高温高压可视化装置21、常规可视化细管22、细管混相监测器23、岩心混相监测器26、饱和油细管混相监测器29、混相监测器30、天然岩心24、岩心压力监测器25、细管压力监测器28、 压力调节器27、液体计量器31、气体计量器32、恒温装置33、三通34、四通35、六通36、二氧化碳恒压恒速泵37以及特制可视化细管38；

其中，上述所有组成部件之间均通过管线连接，添加试剂恒压恒速泵的出口端连接到添加试剂存储罐的入口端，添加试剂存储罐的出口端与添加试剂流量积算仪的入口端连接，添加试剂流量积算仪的出口端连接高温高压可视化装置的一个液体入口端，二氧化碳恒压恒速泵出口端与活塞容器的入口端相连接，活塞容器的出口端与二氧化碳流量积算仪的入口端相连接，二氧化碳流量积算仪的出口端与高温高压可视化装置的气体入口端相连接；高温高压可视化装置的出口端与三通的入口连接，三通的其中一端出口通过排液阀与六通的1号端口相连接，三通的另一端出口通过细管阀门与常规可视化细管的入口端相连接，常规可视化细管的出口端通过细管混相监测装置后与四通的入口端相连接，通过四通后引出三个分支，其一，通过细管排液阀与六通的2号端口相连接；其二，通过岩心实验控制阀与天然岩心的入口端相连接，天然岩心的出口端通过岩心压力监测器与岩心混相监测器的入口端相连接，岩心混相监测器的出口端通过憋压阀门与压力调节器的入口端相连接，压力调节器的出口端连接六通的3号端口；其三，通过饱和油细管阀门与特制可视化细管的入口端相连接，通过外接设备连接器将特制可视化细管与混相监测器相连接，其中混相监测器的入口端与外接设备连接器的排液口相连接，混相监测器的出口端关闭，特制可视化细管的出口端通过饱和油细管混相监测器与细管压力监测器的入口端相连接，细管压力监测器的出口端连接六通的4号端口，六通的5号端口和6号端口分别连接液体计量器和气体计量器；从三通之后管线上连接的所有组成部件均放在恒温装置中。

本发明中所使用的细管混相监测器、岩心混相监测器、饱和油细管混相监测器及监测器均为上海精密公司生产的型号为GC9310的气相色谱仪；添加试剂流量积算仪、二氧化碳流量积算仪均为西森公司生产的XSFT-LCD中文型流量积算仪；所使用的恒压恒速泵均为海安县石油科研仪器有限公司生产的HSB-1型高压恒速恒压泵。

所述常规可视化细管22和特制可视化细管38的内填充物和外管壁均采用可模拟实际岩心孔喉比、配位数和孔喉尺寸等相关参数的耐高温高压透明有机材质聚碳酸酯制成；

如图2和图3所示，常规可视化细管22和特制可视化细管38均具有入口端和出口端，此外，特制可视化细管38还具有与外接设备连接器15连接的接入端，所述接入端为一块嵌入所述特制可视化细管管壁内的电木板，所述电木板上开有带内螺纹的贯穿管壁的直孔；所述接入端距离特制可视化细管38入口端的距离与天然岩心的长度相同。

如图4所示，外接设备连接器15为一个四方形的空心腔体7，在所述空心腔体的上端紧贴固定有一块顶部紧固螺纹板8，顶部紧固螺纹板8的中央开有第一螺纹孔；在所述空心腔体的顶端对应所述第一螺纹孔的位置开有第二螺纹孔；空心螺纹杆1螺纹连接于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内，空心螺纹杆1的顶端可旋入所述电木板上的直孔内，空心螺纹杆1的底端固定连接闸板2；在所述空心腔体的下端紧贴固定有一块底部紧固螺纹板5，底部紧固螺纹板5的中央开有第三螺纹孔；在所述空心腔体的底端对应所述第三螺纹孔的位置开有第四螺纹孔；实心螺纹管3螺纹连接于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内，实心螺纹管3顶端凸起的形状与闸板2的内部凹陷的形状相配合，从而实现对经空心螺纹杆1流入液体的通断控制，实心螺纹管3的底端连接螺旋手柄4；排液口6位于空心腔体7的底部。

下面详细给出上述装置中的常规可视化细管和特制可视化细管的制作步骤：

1、针对要模拟储层的一块具有代表性的天然岩心制备制作可视化的细管模型，可视化细管的制作步骤如下：

（1）选取细管内部填充物质及细管外部材料；选取细管模型内部的填充介质及细管模型外部均为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯。

（2）用扫描机器确定所制作岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等储层结构参数。所使用的扫描机器为GE Light Speed Plus CT机的图像处理和分析系统，该扫描系统由岩心扫描台架、探测器、X射线源、数据采集与图像处理等部分组成，扫描系统的计算机主频为2*3.2GHz，内存为2GB，提供DICOM3.0标准接口，高速网络传输数据，传输数据为10幅/s，计算机采用Linux操作系统。

1）所使用的天然岩心是均质岩心，截取天然岩心，取一小块圆柱形天然岩心作为以下测试的岩心样品；

2）用GE Light Speed Plus CT扫描机扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像；

3）利用步骤2）中得到的三维立体图像并使用计算机确定天然岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等基本储层结构参数；

4）根据实际岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数确定细管模型的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数；

（3）利用所得参数及图像制作细管内部岩心；

1）通过得到该样品的三维立体图像与其对应的具体参数，计算机将这些信息传送给与之相连的岩心打印设备与激光雕刻设备，岩心打印设备使用的是ProJet 5500X 3D打印机，此设备的打印材料为透明聚碳酸酯材料，激光雕刻设备使用的是JQ7050高精度激光雕刻机，岩心打印设备将所得的三维立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉；

2）输入所要制作岩心的直径与长度，岩心打印设备开始逐层打印；在岩心打印设备逐层打印的同时，激光雕刻设备根据每层的孔喉情况将每小层岩心雕刻成与实际岩心相同参数的孔喉（每层打印速度极快，因此激光雕刻速度应与其保持同样速度，但始终保持打印比激光雕刻早一些，确保每打印一层便可以对该层进行激光雕刻）；

3）当打印程序和激光雕刻结束时，形成所需要形状的岩心，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心已制作完成；

（4）细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；

（5）将浇铸完细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，得到如图2所示的常规可视化细管。

2、特制可视化细管的制作步骤：基本步骤与常规可视化细管相同，区别在于步骤（4），对细管外部结构的制作。改为如下做法：将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；在浇铸前，在距离细管入口端一定距离处固定一块电木板，距离细管入口端的距离与天然岩心的长度相等，电木板的厚度较细管岩心外部的浇铸厚度大，浇铸完成后，在电木板中间位置钻孔，在其内部形成螺纹，通过该电木板可将特制可视化细管与外部设备连接器连接，如图10所示。这样做的目的在于，鉴于肉眼观测能力有限，在距离细管一定距离处安装一个外接设备，该距离与步骤1中的天然岩心的长度相等，该外接设备上配有高分辨率的摄像机，所以通过该外接设备可以精确观察该处二氧化碳与原油的混相情况，目的是保证在与天然岩心同样长度的部位二氧化碳与原油可以达到混相。外部设备连接器的顶部螺纹与上述电木板的螺纹重合，可达到较好的密封效果。通过该连接器可以控制可视化细管是否与外部设备相连接，顺时针旋转螺旋手柄，实心螺纹管3沿着螺纹向腔体7内部旋进，直至螺旋手柄与闸板2紧密连接时，该设备连接器关闭，下图所圈部位处于闭合状态；逆时针旋转螺旋手柄，实心螺纹管沿着螺纹从腔体7内部旋出，此时从空心螺杆1进入此连接器的流体可以通过该连接器的排液口流入其他设备。

恒压恒速泵为本装置的驱替装置，用流量积算仪分别计量二氧化碳与添加试剂的流量，高温高压可视化装置用来搅拌二氧化碳与添加试剂并可以观察所构成的体系是否能够达到混相，也可以显示压力、体积以及温度；排液阀12用来控制筛选试剂过程中的废弃液体，细管排液阀9用来控制二氧化碳与添加试剂体系在岩心孔喉条件下的混相过程，饱和油细管阀门11为二氧化碳与原油在细管中的混相实验的开关，岩心实验控制阀10控制岩心驱替过程，阀门9、10、11和12不能同时打开；压力监测装置28和25分别用来监测细管实验和岩心驱替实验过程中的压力变化；体系混相观察装置可以监测对应过程中的二氧化碳与原油的混相情况，其与天然岩心及可视化细管连接；压力调节器27主要用来控制岩心驱替过程中的体系中的回压，在实验过程中回压是根据细管实验中测得的最小混相压力而确定的，确保岩心中的驱替过程为二氧化碳混相驱。

应用时，通过恒压恒速泵将二氧化碳与不同添加试剂按照不同比例注入到高温高压可视化装置中，通过该可视化装置可以观察到体系的混相情况，调节排液阀12控制二氧化碳与不同添加试剂不同比例的排放，进而筛选可以实现与二氧化碳混相的添加试剂；通过向高温高压可视的装置中注入不同比例的二氧化碳与添加试剂，优选出二氧化碳与添加试剂达到混相时的最优比例；将上述得到的最优比例的二氧化碳与添加试剂的混合物注入可视化细管22，调节二氧化碳与添加试剂的注入比例，使二者在可视化细管中达到混相，优选出二氧化碳与添加试剂在细管中混相的最优比例；关闭细管排液阀9，打开饱和油细管阀门11，进行二氧化碳混相驱驱油细管实验，确定原油与二氧化碳完全混相时的二氧化碳与添加试剂的注入比例范围和原油与二氧化碳最小混相压力；关闭饱和油细管阀门11，打开岩心实验控制阀门10，通过调节压力调节器，使装置内压力达到上述得到的二氧化碳与原油的最小混相压力；将最终优化得出的二氧化碳与添加试剂构成的体系注入天然岩心中，注入时间在30-50min，打开憋压阀门13，进行二氧化碳混相驱驱油实验，测得该岩心的最终采收率。

下面给出本发明的一个具体实施例：

1、针对要模拟储层的一块代表性天然岩心制备制作可视化的细管模型；

（1）天然岩心长度为30cm，选取细管模型内部的填充介质及细管模型外部均为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯；

（2）用扫描机器确定所制作岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等储层结构参数，所使用的扫描机为GE Light Speed Plus CT机的图像处理和分析系统；

1）所使用的均质天然岩心的水测渗透率为1000md，截取直径为2.5cm，长度为1cm的圆柱形的天然岩心作为以下测试的岩心样品；

2）用扫描机器扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像，如图5a、5b所示：

3）利用上述得到的三维立体图像并结合计算机确定天然岩心的孔喉比为2.41，配位数为4.98，孔隙度为26.9%；

4）由上述测得的结构，确定所需制造的岩心的孔喉比为2.41，配位数为4.98，孔隙度为26.9%；

（3）利用所得到的参数及图像制作岩心；

1）通过上述得到的三维立体图像以及与其对应的具体参数，岩心打印设备将所得的三围立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉，图6为所分小层中的某一层的平面图。

2）所制细管的长度为1m，内径为3mm，岩心打印设备开始逐层打印，打印设备每打印一层激光雕刻设备根据该小层的平面图进行孔喉雕刻，图7为打印某一阶段的岩心示意图；

3）打印程序和激光雕刻结束，形成所需要岩心，如图8所示，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心制作完成；

（4）细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯的厚度为2mm。

（5）将浇铸完有机材质的细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，常规可视化细管制作完成。如图9所示。

2、准备2种可视化细管模型；

一种为1中所制常规可视化细管，另一种为特制可视化细管。即在可视化细管模型的制作过程中，在距离细管30cm处安装连接器，用以连接一个混相监测装置监测（图10为安装示意图），从而观察该处二氧化碳与原油的混相情况，并将其饱和原油；制作完成后，对该可视化细管进行饱和油，所饱和原油为某油田原油，在温度为45℃条件下原油粘度为9.8mPa•s。

3、按照图1连接混相测试及混相驱装置；

实验温度为45℃即恒温装置33显示的温度为45℃，将驱替泵、添加试剂存储罐、最小混相压力可视化测试细管，天然岩心按照混相实验装置图连接。

4、使用上述装置进行实验的结果。

候选试剂为柠檬酸异戊酯、柠檬酸正丁酯和柠檬酸异丙酯，通过控制排液阀12进行二氧化碳与不同添加试剂不同比例排放，上述试剂均能与二氧化碳达到混相，达到混相时的添加试剂的用量均为0.05%以上，但柠檬酸异丙酯的造价更便宜一些，所以确定所需的添加试剂为柠檬酸异丙酯；

通过向高温高压可视的装置中注入不同比例的二氧化碳与添加试剂，得到表活剂的含量为0.06%为二氧化碳与添加试剂在PVT装置中达到混相的最优比例；

将上述得到的最优比例的二氧化碳与添加试剂的混合物注入可视化细管22，调节二氧化碳与添加试剂的注入比例，使二者在可视化细管中达到混相，优选出二氧化碳与添加试剂在条件下混相的最优比例为表活剂含量为0.08%；

关闭细管排液阀9，打开饱和油细管阀门11，进行二氧化碳混相驱驱油细管实验，确定原油与二氧化碳完全混相时的二氧化碳与添加试剂的注入比例范围为表活剂含量为0.1%~0.3%且混相压力的值变化不大，表活剂含量为0.1%时原油与二氧化碳最小混相压力为20.4MPa；

关闭饱和油细管阀门11，打开岩心实验控制阀门10，通过调节压力调节器，使装置内压力达到上述得到的二氧化碳与原油的最小混相压力；将最终优化得出的二氧化碳与添加试剂构成的体系注入天然岩心中，注入时间在30-50min，打开憋压阀门13，进行二氧化碳混相驱驱油实验，测得该岩心的最终采收率为91.45%。

Claims (3)

1.一种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置，其特征在于所述装置包括如下组成部件，即细管排液阀(9)、岩心实验控制阀(10)、饱和油细管阀门(11)、排液阀(12)、憋压阀门(13)、细管阀门(14)、外接设备连接器(15)、添加试剂恒压恒速泵(16)、活塞容器(17)、添加试剂存储罐(18)、添加试剂流量积算仪(19)、二氧化碳流量积算仪(20)、高温高压可视化装置(21)、常规可视化细管(22)、细管混相监测器(23)、岩心混相监测器(26)、饱和油细管混相监测器(29)、混相监测器(30)、天然岩心(24)、岩心压力监测器(25)、细管压力监测器(28)、压力调节器(27)、液体计量器(31)、气体计量器(32)、恒温装置(33)、三通(34)、四通(35)、六通(36)、二氧化碳恒压恒速泵(37)以及特制可视化细管(38)；

其中，上述所有组成部件之间均通过管线连接，添加试剂恒压恒速泵(16)的出口端连接到添加试剂存储罐(18)的入口端，添加试剂存储罐(18)的出口端与添加试剂流量积算仪(19)的入口端连接，添加试剂流量积算仪(19)的出口端连接高温高压可视化装置(21)的一个液体入口端，二氧化碳恒压恒速泵(37)出口端与活塞容器(17)的入口端相连接，活塞容器(17)的出口端与二氧化碳流量积算仪(20)的入口端相连接，二氧化碳流量积算仪(20)的出口端与高温高压可视化装置(21)的气体入口端相连接；高温高压可视化装置(21)的出口端与三通(34)的入口连接，三通(34)的其中一端出口通过排液阀(12)与六通(36)的1号端口相连接，三通(34)的另一端出口通过细管阀门(14)与常规可视化细管(22)的入口端相连接，常规可视化细管(22)的出口端通过细管混相监测装置(23)后与四通(35)的入口端相连接，通过四通(35)后引出三个分支，其一，通过细管排液阀(9)与六通(36)的2号端口相连接；其二，通过岩心实验控制阀(10)与天然岩心(24)的入口端相连接，天然岩心(24)的出口端通过岩心压力监测器(25)与岩心混相监测器(26)的入口端相连接，岩心混相监测器(26)的出口端通过憋压阀门(13)与压力调节器(27)的入口端相连接，压力调节器(27)的出口端连接六通(36)的3号端口；其三，通过饱和油细管阀门(11)与特制可视化细管(38)的入口端相连接，通过外接设备连接器(15)将特制可视化细管(38)与混相监测器(30)相连接，其中混相监测器(30)的入口端与外接设备连接器(15)的排液口(6)相连接，混相监测器(30)的出口端关闭，特制可视化细管(38)的出口端通过饱和油细管混相监测器(29)与细管压力监测器(28)的入口端相连接，细管压力监测器(28)的出口端连接六通(36)的4号端口，六通(36)的5号端口和6号端口分别连接液体计量器(31)和气体计量器(32)；从三通(34)之后管线上连接的所有组成部件均放在恒温装置(33)中；

所述常规可视化细管(22)和特制可视化细管(38)的内填充物和外管壁均采用可模拟相关参数的耐高温高压透明有机材质聚碳酸酯制成，所述相关参数包括实际岩心孔喉比、配位数和孔喉尺寸；

常规可视化细管(22)和特制可视化细管(38)均具有入口端和出口端，此外，特制可视化细管(38)还具有与外接设备连接器(15)连接的接入端，所述接入端为一块嵌入所述特制可视化细管管壁内的电木板，所述电木板上开有带内螺纹的贯穿管壁的直孔；所述接入端距离特制可视化细管(38)入口端的距离与天然岩心的长度相同；

外接设备连接器(15)为一个四方形的空心腔体(7)，在所述空心腔体的上端紧贴固定有一块顶部紧固螺纹板(8)，顶部紧固螺纹板(8)的中央开有第一螺纹孔；在所述空心腔体的顶端对应所述第一螺纹孔的位置开有第二螺纹孔；空心螺纹杆(1)螺纹连接于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内，空心螺纹杆(1)的顶端可旋入所述电木板上的直孔内，空心螺纹杆(1)的底端固定连接闸板(2)；在所述空心腔体的下端紧贴固定有一块底部紧固螺纹板(5)，底部紧固螺纹板(5)的中央开有第三螺纹孔；在所述空心腔体的底端对应所述第三螺纹孔的位置开有第四螺纹孔；实心螺纹管(3)螺纹连接于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内，实心螺纹管(3)顶端凸起的形状与闸板(2)的内部凹陷的形状相配合，从而实现对经空心螺纹杆(1)流入液体的通断控制，实心螺纹管(3)的底端连接螺旋手柄(4)；排液口(6)位于空心腔体(7)的底部。

2.用于制作权利要求1所述装置内的常规可视化细管的方法，该方法由如下步骤组成：

(1)选取细管内部填充物质及细管外部材料均为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯；

(2)用扫描机器确定所制作岩心的储层结构参数，所述储层结构参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

1)所使用的天然岩心是均质岩心，截取天然岩心，取一小块圆柱形天然岩心作为以下测试的岩心样品；

2)用GE Light Speed Plus CT扫描机扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像；

3)利用步骤2)中得到的三维立体图像并使用计算机确定天然岩心的基本储层结构参数，所述基本储层结构参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

4)根据实际岩心的相关参数确定细管模型的相关参数，所述相关参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

(3)利用所得参数及图像制作细管内部岩心；

1)通过得到该样品的三维立体图像与其对应的具体参数，计算机将这些信息传送给与之相连的3D岩心打印设备与激光雕刻设备，岩心打印设备使用的打印材料为透明聚碳酸酯材料，岩心打印设备将所得的三维立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉；

2)输入所要制作岩心的直径与长度，岩心打印设备开始逐层打印；在岩心打印设备逐层打印的同时，激光雕刻设备根据每层的孔喉情况将每小层岩心雕刻成与实际岩心相同参数的孔喉；

3)当打印程序和激光雕刻结束时，形成所需要形状的岩心，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心已制作完成；

(4)细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；

5)将浇铸完细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，可视化细管制作完成。

3.用于制作权利要求1所述装置内的特制可视化细管的方法，该方法由如下步骤组成：

(1)选取细管内部填充物质及细管外部材料为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸酯；

(2)用扫描机器确定所制作岩心的储层结构参数，所述储层结构参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

1)所使用的天然岩心是均质岩心，截取天然岩心，取一小块圆柱形天然岩心作为以下测试的岩心样品；

2)用GE Light Speed Plus CT扫描机扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像；

3)利用步骤2)中得到的三维立体图像并使用计算机确定天然岩心的储层结构参数，所述储层结构参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

4)根据实际岩心的相关参数确定细管模型的相关参数，所述相关参数包括孔喉比、配位数、孔喉尺寸；

(3)利用所得参数及图像制作细管内部岩心；

1)通过得到该样品的三维立体图像与其对应的具体参数，计算机将这些信息传送给与之相连的3D岩心打印设备与激光雕刻设备，岩心打印设备的打印材料为透明聚碳酸酯材料，岩心打印设备将所得的三维立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉；

2)输入所要制作岩心的直径与长度，岩心打印设备开始逐层打印；在岩心打印设备逐层打印的同时，激光雕刻设备根据每层的孔喉情况将每小层岩心雕刻成与实际岩心相同参数的孔喉；

3)当打印程序和激光雕刻结束时，形成所需要形状的岩心，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心已制作完成；

(4)细管外部结构的制作；

将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；在距离细管入口端一定距离处固定一块电木板，距离细管入口端的距离与天然岩心的长度相等，电木板的厚度较细管岩心外部的浇铸厚度大，浇铸完成后，在电木板中间位置钻孔，在其内部形成螺纹，通过该电木板可将细管与其他仪器相连接；

(5)将浇铸完细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，可视化细管制作完成。