CN105092782B - 一种流体驱替实验装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种流体驱替实验装置和方法。该装置包括框架、容器、以及依次相连的压力表、岩心夹持器和计量仪，所述岩心夹持器用于容纳待测岩心，所述计量仪用于计量流出所述待测岩心的液体体积；所述容器的底部通过管线与所述压力表相连接，所述容器可上下移动的设置于所述框架，用于容纳驱替液。本申请实施例的流体驱替实验装置和方法，可以模拟地层的恒压状态，并在研究岩心内流体流动规律的过程中，可以保持岩心的恒压状态。

Description

一种流体驱替实验装置和方法
技术领域
本申请涉及流体力学技术领域，特别涉及一种流体驱替实验装置和方法。
背景技术
油气藏是地壳中具有一定数量天然气和石油的容器体，是油气聚集的单元，具有一定的体积和压力。通过研究油气藏的压力分布，可以更好地掌握油气藏内油层的连通性、断层的封闭性和驱油液的分布等。
一般地，可以选取油气藏内的一段岩心，通过研究不同压力下该岩心内流体的流动规律，进而总结出整个油气藏在不同压力下流体的流动规律，从而得出整个油气藏的压力分布。由于相对于整个油气藏，选取岩心的体积是很小的。因此，相对于整个油气藏的压力分布，选取岩心的各个位置处的压力可以认为是相同的。因此，在研究岩心内流体流动规律的过程中，需要保持岩心的恒压状态。
现有技术中，由于流体驱替装置和技术不成熟，在研究岩心内流体流动规律的过程中，仅能实现岩心内流体的恒流流动，不能够保持岩心的恒压状态。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种流体驱替实验装置和方法，能够模拟地层的恒压状态，以实现在研究岩心内流体流动规律的过程中，保持岩心的恒压状态。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种流体驱替实验装置和方法是这样实现的：
一种流体驱替实验装置，包括框架、容器、以及依次相连的压力表、岩心夹持器和计量仪，所述岩心夹持器用于容纳待测岩心，所述计量仪用于计量流出所述待测岩心的液体体积；
所述容器的底部通过管线与所述压力表相连接，所述容器可上下移动的设置于所述框架，用于容纳驱替液。
一种流体驱替实验方法，包括：
根据岩心夹持器选取岩心，将选取的岩心饱和水和油，并将饱和后的岩心置于所述岩心夹持器内；
在容器中注入驱替液，并根据预设压力确定所述驱替液的液面高度；
利用所述驱替液对所述岩心中的水和油进行驱替，并根据计量仪确定所述岩心在预设压力下的驱替速度。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例的流体驱替实验装置和方法，利用容器中的驱替液模拟地层的恒压状态。在研究岩心内流体流动规律的过程中，容器中驱替液对岩心产生的压力保持不变，从而保证了岩心的恒压状态。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例流体驱替实验装置的结构示意图；
图2为本申请实施例流体驱替实验方法的流出图；
图3为根据本申请实施例的流体驱替实验装置和方法得到的某一岩心压力与驱替速度的曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面首先介绍本申请流体驱替实验装置的一个实施例。图1示出了本申请一种流体驱替实验装置的结构示意图。该装置具体包括：框架1、容器2、压力表3、岩心夹持器4和计量仪5。其中，容器2的底部通过管线依次与压力表3、岩心夹持器4和计量仪5相连接。所述岩心夹持器用于容纳待测岩心。所述计量仪用于计量流出待测岩心的液体体积。所述压力表3用于测量进入岩心夹持器4的驱替液的压力。
具体地，容器2的底部通过管线与压力表3的一端相连接。压力表3的另一端与岩心夹持器4的进口端相连接。岩心夹持器4的出口端与计量仪5相连接。所述容器2可上下移动的设置于所述框架上，用于容纳驱替液。通过容器中的驱替液可以向所述待测岩心施加压力。该压力可以小于0.07MPa。所述容器2可以为透明容器。
容器2可沿框架1上下移动。进一步地，所述框架1上可以设有导槽，所述容器2上可以设有滚轮。容器2可以通过滚轮沿框架1的导槽上下移动。
进一步地，所述岩心夹持器4可以采用标准岩心夹持器，即岩心夹持器的内径可以为2.5cm或3.8cm，长度可以为10cm。
优选地，所述框架1上可以设置有刻度尺。通过所述刻度尺，可以确定容器2中驱替液的液面高度。
优选地，在容器2和压力表3的管线上可以设置阀门6。所述阀门6可以用于控制管线内驱替液的流动。
优选地，容器2的水平方向横截面的面积大于竖直方向横截面的面积。这样，在流体驱替实验的过程中，可以减少容器中驱替液液面高度的下降量，保证岩心处于恒压的状态。
如图2所示，利用本发明实施例流体驱替实验装置进行流体驱替实验的方法可以包括如下步骤：
S201：根据岩心夹持器选取岩心，将选取的岩心饱和水以及油，并将饱和后的岩心置于所述岩心夹持器内。
具体地，选取体积能够满足岩心夹持器要求的岩心。选取岩心后，可以将所述岩心烘干，并依次饱和水以及油，然后将饱和水和油后的岩心置于所述岩心夹持器内。
S202：在容器中注入驱替液，并根据预设压力确定所述驱替液的液面高度。
所述预设压力用于模拟岩心在地层中受到的压力。可以关闭阀门，然后在容器中注入驱替液，并根据预设压力确定所述驱替液的液面高度。
具体地，所述驱替液包括水或者其它化学液等，例如HPAM(聚丙烯酰胺)。可以根据公式p＝ρgh计算确定驱替液的液面高度，其中p为预设压力，ρ为驱替液的密度，g为重力加速度，h为驱替液的液面高度。
在一些实施方式中，可以依据预设压力，按照公式p＝ρgh计算驱替液的液面高度。然后基于所述液面高度，利用框架1上的刻度尺对驱替液的液面进行设定。
S203：利用所述驱替液对所述岩心中的水和油进行驱替，并根据计量仪确定所述岩心在预设压力下的驱替速度。
进一步地，当确定好驱替液的液面高度后，可以打开阀门。这样，容器中的驱替液在重力的作用下可以对岩心中的水和油进行驱替。利用计量仪记录流出岩心水和油的体积，并记录流出该体积的水和油所花费的时间，从而得到驱替速度。
在一些实施方式中，需要确定多个预设压力下的驱替速度，例如0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa和0.4MPa下的驱替速度。对于每个预设压力，可以重复步骤S201至步骤S203，从而得到所述多个压力下的驱替速度。
需要说明的是，在上述流体驱替实验的过程中，尽管容器中驱替液的液面高度会出现下降，但一般地，驱替液在岩心中的流动速度较慢(一般为0.1ml/min)，并且岩心中饱和水和油的体积较小，因此容器中驱替液的液面高度下降是非常微小的，可以忽略不计。即，在上述流体驱替实验的过程中，可以认为岩心处于恒压状态。
本申请实施例的流体驱替实验装置和方法，利用容器中的驱替液模拟地层的恒压状态。在研究岩心内流体流动规律的过程中，容器中驱替液对岩心产生的压力保持不变，从而保证了岩心的恒压状态。
进一步地，通过使容器沿框架上下移动，可以使岩心处于低压(例如小于0.07MPa)恒压状态下，从而可以测量岩心在低压恒压状态下的驱替速度。
如图3所示，为根据本申请实施例的流体驱替实验装置和方法得到的某一岩心压力与驱替速度的曲线图。图3中，选取的岩心长度为6.54cm，直径3.8cm，气测渗透率为132.43mD。选取的驱替液为HPAM，分子量为2500万，浓度为1500ppm。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (6)

1.一种流体驱替实验装置，其特征在于，包括框架、容器、以及依次相连的压力表、岩心夹持器和计量仪，所述岩心夹持器用于容纳待测岩心，所述计量仪用于计量流出所述待测岩心的液体体积；
所述容器的底部通过管线与所述压力表相连接，所述容器可上下移动的设置于所述框架，用于容纳驱替液；所述容器水平方向横截面的面积大于竖直方向横截面的面积；
所述框架上设有刻度尺，所述刻度尺用于确定所述容器中驱替液的液面高度，以便于设定驱替实验过程中待测岩心承受的压力。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置向所述待测岩心施加的压力小于0.07MPa。
3.一种使用如权利要求1-2中任一项所述的装置进行流体驱替实验的方法，其特征在于，包括：
根据岩心夹持器选取岩心，将选取的岩心饱和水和油，并将饱和后的岩心置于所述岩心夹持器内；
在容器中注入驱替液，并根据预设压力确定所述驱替液的液面高度；
利用所述驱替液对所述岩心中的水和油进行驱替，并根据计量仪确定所述岩心在预设压力下的驱替速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预设压力确定所述驱替液的液面高度，具体包括：
根据预设压力，利用公式p＝ρgh确定所述驱替液的液面高度，其中，p为预设压力，ρ为驱替液的密度，g为重力加速度，h为驱替液的液面高度。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据预设压力确定所述驱替液的液面高度，具体包括：
根据预设压力计算所述驱替液的液面高度；
基于所述液面高度，利用框架上的刻度尺对驱替液的液面进行设定。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据计量仪确定所述岩心在预设压力下的驱替速度，具体包括：
利用计量仪确定流出岩心的液体体积，并记录流出该体积的液体所花费的时间，根据所述液体体积和所述时间确定所述岩心在预设压力下的驱替速度。
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