CN105181222A - 一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，解决了现有仪器测试最小混相压力是在均质条件下进行的问题；装置包括达到混相的最小混相压力测试组件、在细管中的混相压力测试组件及在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件，从而可以测定在不同孔喉条件下逐次接触达到混相来测试在不同孔喉条件下的最小混相压力，进一步根据实际储层的注入井到采出井之间平面非均质性测试该储层的不同渗透率的天然岩心孔喉下的最小混相压力。该装置不仅可以测试非均质条件下的二氧化碳与原油的最小混相压力，从而获得实际储层的最小混相压力，还可以掌握相同二氧化碳与原油在不同渗透率区域能否实现混相。

Description

一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置
技术领域
本发明涉及二氧化碳驱提高采收率技术领域，具体的是一种测定二氧化碳混相压力的装置。
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。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，但二氧化碳混相驱的区域范围到底有多大，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情况，需要进行相关二氧化碳室内实验。
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主要问题在于目前测得的是在某一特定的均质条件下的最小混相压力，而实际储层具有平面非均质性，即从注入井到采出井之间的渗透率分布是不均匀的，所以实验室得到的最小混相压力不能代表实际储层的真实的最小混相压力。
发明内容
本发明针对背景技术中存在的问题，设计了一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，该装置不仅可以测试非均质条件下的二氧化碳与原油的最小混相压力，从而获得实际储层的最小混相压力，还可以掌握相同二氧化碳与原油在不同渗透率区域能否实现混相。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，包括供料系统、二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件及二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器及液体计量器，其中：
所述供料系统，包括二氧化碳供应组件及含天然气原油供应组件。
所述二氧化碳供应组件，包括二氧化碳恒压恒速泵、二氧化碳存储罐及二氧化碳流量积算仪，所述二氧化碳恒压恒速泵的出口与二氧化碳存储罐的入口管线连接，二氧化碳存储罐的出口与二氧化碳流量积算仪的入口管线连接。
所述含天然气原油供应组件，包括含天然气原油恒压恒速泵、活塞容器及含天然气原油流量积算仪，所述含天然气原油恒压恒速泵的出口与装有含天然气原油的活塞容器的入口管线连接，该活塞容器的出口通与含天然气原油流量积算仪的入口管线连接。
所述二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件，包括高温高压可视化装置及排液阀，上述二氧化碳流量积算仪及含天然气原油流量积算仪的出口均与高温高压可视化装置的入口管线连接，高温高压可视化装置的出口与进液三通管线连接，进液三通的其中一个出口与排液阀管线连接，排液阀的出口管线连接气体计量器和液体计量器，进液三通的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件。
所述二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件，包括细管阀门、填砂细管、细管混相监测器、细管排液阀、细管压力监测器及细管回压阀；所述细管阀门的入口与上述进液三通的出口管线连接，细管阀门的出口与填砂细管的入口管线连接，填砂细管的出口端与细管混相监测器的入口管线连接，细管混相监测器的出口管线连接三通，三通的一个出口管线连接细管排液阀，细管排液阀的出口与细管压力监测器的入口管线连接，细管压力监测器的出口与细管回压阀的入口管线连接，细管回压阀的出口管线连接气体计量器和液体计量器；三通的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件。
所述二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件，包括若干测试单元，所有测试单元并联连接，测试单元的数量由实际储层的非均质性划分的不同渗透率层的个数决定；具体每一测试单元，包括岩心控制阀门、某一渗透率的天然岩心、岩心混相监测器、岩心压力监测器及回压阀，上述岩心控制阀的入口管线连接三通，岩心控制阀的出口与天然岩心的注入端管线连接，天然岩心的采出端与岩心混相监测器的入口管线连接，岩心混相监测器的出口与岩心压力监测器的入口管线连接，岩心压力监测器的出口与岩心回压阀的入口管线连接，岩心回压阀的出口管线连接气体计量器和液体计量器。
上述排液阀、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件、二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器和液体计量器均布设在恒温装置内。
本发明装置的设计原理：
本发明主要是通过使二氧化碳与含天然气原油在不同孔喉条件下逐次接触达到混相来测试在不同孔喉条件下的最小混相压力，根据实际储层的注入井到采出井之间平面非均质性测试该储层的不同渗透率的天然岩心孔喉下的二氧化碳与含天然气原油的最小混相压力从而确定该储层的二氧化碳与含天然气原油的最小混相压力。具体的是：
首先测试二氧化碳与含天然气原油在高温高压可视化装置中达到混相的最小混相压力，得到二氧化碳与含天然气原油完全接触条件下达到混相的最小混相压力P1；
将上述最小混相压力P1作为回压，测试二氧化碳与含天然气原油在常规细管中达到混相的最小混相压力，得到二氧化碳与含天然气原油在填砂管中即孔喉放大的情况下达到混相的最小混相压力P2；
将P2作为回压，测试二氧化碳与含天然气原油在不同渗透率的天然岩心中达到混相的最小混相压力，得到二氧化碳与原油在实际微小孔喉中即接触基本充分情况下的二氧化碳与含天然气原油的最小混相压力P3、P4、P5、P6…Pn，n-2为实际储层的不同渗透率的个数，P3、P4、P5、P6…Pn中最大的数值Pm即为储层的实际最小混相压力。
本发明的有益效果：本发明所采用的实验装置能够克服目前高温高压可视化装置以及细管实验技术实际测试最小混相压力所产生的偏差，本装置可以掌握相同二氧化碳与原油在实际储层的不同渗透率区域能否实现混相，有利于油气田开发工作者掌握相同二氧化碳与原油体系在实际非均质储层不同孔隙结构中的混相所需的压力，即可以得到实际非均质储层的最小混相压力。
附图说明
图1是本发明多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置的结构示意图。
图2是测试最小混相压力P1的装置系统图。
图3是实验测试中高温高压可视化装置筒内的摄像头在下45°仰视测量角度。
图4是实验测试中高温高压可视化装置筒内的摄像头在上135°俯视测量角度。
图5是测试最小混相压力P2的装置系统图。
图6是测试最小混相压力Pn的装置系统图。
图7是实施例1中二氧化碳与含天然气原油在不同渗透率的天然岩心中的最小混相压力的测试结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置的结构组成及连接关系做进一步的说明：
由图1所示：一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，包括供料系统、二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件及二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器26及液体计量器27，其中：
所述供料系统，包括二氧化碳供应组件及含天然气原油供应组件。
所述二氧化碳供应组件，包括二氧化碳恒压恒速泵1、二氧化碳存储罐3及二氧化碳流量积算仪5，所述二氧化碳恒压恒速泵1的出口与二氧化碳存储罐3的入口管线连接，二氧化碳存储罐3的出口与二氧化碳流量积算仪5的入口管线连接，二氧化碳流量积算仪5的作用为监测二氧化碳的注入量。
所述含天然气原油供应组件，包括含天然气原油恒压恒速泵2、活塞容器4及含天然气原油流量积算仪6，所述含天然气原油恒压恒速泵2的出口与装有含天然气原油的活塞容器4的入口管线连接，该活塞容器4的出口通与含天然气原油流量积算仪6的入口管线连接，含天然气原油流量积算仪6的作用为监测含天然气原油的注入量。
所述二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件，包括高温高压可视化装置7及排液阀9，二氧化碳流量积算仪5及含天然气原油流量积算仪6的出口均与高温高压可视化装置7的入口管线连接，高温高压可视化装置7的出口与进液三通29管线连接，进液三通29的其中一个出口与排液阀9管线连接，排液阀9的出口管线连接气体计量器26和液体计量器27，进液三通29的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件。
所述二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件，包括细管阀门10、填砂细管11、细管混相监测器12、细管排液阀13、细管压力监测器14及细管回压阀15；上述细管阀门10的入口与进液三通29的出口管线连接，细管阀门10的出口与填砂细管11的入口管线连接，填砂细管11的出口端与细管混相监测器12的入口管线连接，细管混相监测器12的出口管线连接三通30，三通30的一个出口管线连接细管排液阀13，细管排液阀13的出口与细管压力监测器14的入口管线连接，细管压力监测器14的出口与细管回压阀15的入口管线连接，细管回压阀15的出口管线连接气体计量器26和液体计量器27；三通30的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件。
所述二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件，包括若干测试单元，所有测试单元并联，测试单元的数量由实际储层的非均质性划分的不同渗透率层的个数决定，具体根据实际储层一组注采井的平面非均质情况，确定该实际储层的渗透率分布情况，进而确定该储层的天然岩心的渗透率K1，K2，K3，K4…Kn，Kn中的n为测试单元个数。
具体每一测试单元，包括岩心控制阀门16、渗透率为Kx的天然岩心17、岩心混相监测器18、岩心压力监测器19及回压阀20，其中Kx为K1，K2，K3，K4…Kn中的一种，上述岩心控制阀16的入口管线连接三通30，岩心控制阀16的出口与天然岩心17的入口管线连接，天然岩心17的出口与岩心混相监测器18的入口管线连接，岩心混相监测器18的出口与岩心压力监测器19的入口管线连接，岩心压力监测器19的出口与岩心回压阀20的入口管线连接，岩心回压阀20的出口管线连接气体计量器26和液体计量器27。
上述排液阀9、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件、二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器26和液体计量器27均布设在恒温装置8内。
下面结合具体的例子说明使用该套装置测定储层实际最小混相压力Pm的方法：
实施例1
本实施例所使用的含天然气原油，在温度为45℃条件下原油粘度为9.8mPa·s，该储层的破裂压力为27.9MPa，该储层某一注采井间的渗透率个数为5个，分别为K3：2000×10-3μm2，K4：1800×10-3μm2，K5：1500×10-3μm2，K6：1000×10-3μm2，K7：800×10-3μm2；
所使用的细管混相监测器、细管压力监测器、岩心混相监测器及岩心压力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。
1、测试二氧化碳与含天然气原油在完全接触条件下达到混相的最小混相压力P1
由图2所示：将供料系统、二氧化碳与含天然气原油达到混相的最小混相压力测试组件、气体计量器26及液体计量器27管线连接，组成测试最小混相压力P1的装置系统。
上述系统通过二氧化碳恒压恒速泵1及含天然气原油恒压恒速泵2能够将二氧化碳存储罐3中的二氧化碳及活塞容器4中的含天然气原油驱入高温高压可视化装置7中，高温高压可视化装置7能够对二氧化碳及含天然气原油体系进行搅拌，并显示温度、体积及压力，通过该装置上的可视化探头能够观测二氧化碳与含天然气原油体系的混相情况；二氧化碳流量积算仪5和含天然气流量积算仪6分别记录二氧化碳与含天然气原油的注入量；利用排液阀9控制测试过程中的废液的排放。
使用高温高压可视化装置的可视观测探头（电脑屏幕显示）观察二氧化碳与含天然气原油体系的混相情况，实验测量角度如图3及图4所示；观察二氧化碳与含天然气原油体系，从而确定二者的最小混相压力。二氧化碳与含天然气原油在注入的过程中二者是分开的，二者之间存在明显的相界面，当该二氧化碳与含天然气原油体系达到混相时，二者间的相界面消失，从而确定该体系达到混相时的最小混相压力为15.6MPa，即得到二氧化碳与原油在充分接触条件下的最小混相压力P1为15.6MPa。
2、测试二氧化碳与含天然气原油在填砂管中即孔喉放大的情况下达到混相的最小混相压力P2
由图5所示：将供料系统、高温高压可视化装置、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件、气体计量器26及液体计量器27依次管线连接，组成测试最小混相压力P2的装置系统。
上述装置系统利用细管控制阀10控制该装置的启用及关闭，细管混相监测器12用以监测填砂细管11中的二氧化碳与含天然气原油体系的混相情况；细管压力监测器14能够监测体系混相过程中的体系压力；细管回压阀15用以控制该测试过程中的回压；细管排液阀13控制测试过程中流体的走向及废液的排放。
系统测试结果为二氧化碳与含天然气原油体系达到混相时的最小混相压力为18.7MPa，即得到二氧化碳与含天然气原油在孔喉放大条件下达到混相的最小混相压力P2为18.7MPa。
3、测试储层的实际最小混相压力Pm
由图6所示：将供料系统、高温高压可视化装置、填砂细管、二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器26及液体计量器27依次管线连接，组成测试最小混相压力P3、P4、P5、P6、P7的装置系统。
上述装置系统中岩心控制阀16控制该装置的启用及关闭，岩心混相监测器18能够监测渗透率为Kn的天然岩心17中的二氧化碳与含天然气原油体系的混相情况；岩心压力监测器19用以监测体系混相过程中的体系压力；岩心回压阀20用以控制该测试过程中的回压。
系统测试结果由图7所示为二氧化碳与含天然气原油体系达到混相时的最小混相压力P3为21.3MPa；P4为23.4MPa、P5为25.7MPa、P6为28.4MPa，P7为31.7MPa。
该储层的实际最小混相压力Pm为二氧化碳与含天然气原油在各不同渗透率的天然岩心中最小混相压力的最大值，由图7可知Pm为31.7MPa。

Claims (5)

1.一种多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，包括供料系统、二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件、二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件及二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件、气体计量器及液体计量器，其特征在于：
所述供料系统和二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件管线连接，二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件出口的一个分支管线连接排液阀，排液阀出口连接气体计量器和液体计量器；二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件出口的另一个分支管线连接二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件；二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件的一个分支管线连接气体计量器及液体计量器，二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件的另一个分支管线连接二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件，二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件的出口管线连接气体计量器及液体计量器。
2.根据权利要求1所述的多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，其特征在于：所述供料系统，包括二氧化碳供应组件及含天然气原油供应组件；
所述二氧化碳供应组件，包括二氧化碳恒压恒速泵、二氧化碳存储罐及二氧化碳流量积算仪，所述二氧化碳恒压恒速泵的出口与二氧化碳存储罐的入口管线连接，二氧化碳存储罐的出口与二氧化碳流量积算仪的入口管线连接；
所述含天然气原油供应组件，包括含天然气原油恒压恒速泵、活塞容器及含天然气原油流量积算仪，所述含天然气原油恒压恒速泵的出口与装有含天然气原油的活塞容器的入口管线连接，该活塞容器的出口通与含天然气原油流量积算仪的入口管线连接。
3.根据权利要求1所述的多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，其特征在于：所述二氧化碳与原油达到混相的最小混相压力测试组件包括高温高压可视化装置及排液阀，上述二氧化碳流量积算仪及含天然气原油流量积算仪的出口均与高温高压可视化装置的入口管线连接，高温高压可视化装置的出口与进液三通管线连接，进液三通的其中一个出口与排液阀管线连接，进液三通的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件。
4.根据权利要求1所述的多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，其特征在于：所述二氧化碳与原油在细管中的混相压力测试组件，包括细管阀门、填砂细管、细管混相监测器、细管排液阀、细管压力监测器及细管回压阀；所述细管阀门的入口与上述进液三通的出口管线连接，细管阀门的出口与填砂细管的入口管线连接，填砂细管的出口端与细管混相监测器的入口管线连接，细管混相监测器的出口管线连接三通，三通的一个出口管线连接细管排液阀，细管排液阀的出口与细管压力监测器的入口管线连接，细管压力监测器的出口与细管回压阀的入口管线连接，细管回压阀的出口管线连接气体计量器和液体计量器；三通的另一个出口管线连接二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件。
5.根据权利要求1所述的多方式测定二氧化碳最小混相压力的装置，其特征在于：所述二氧化碳与原油在不同渗透率的天然岩心中的混相压力测试组件，包括若干测试单元，所有测试单元并联连接，测试单元的数量由实际储层的非均质性划分的不同渗透率层的个数决定；具体每一测试单元，包括岩心控制阀门、某一渗透率的天然岩心、岩心混相监测器、岩心压力监测器及回压阀，上述岩心控制阀的入口管线连接三通，岩心控制阀的出口与天然岩心的注入端管线连接，天然岩心的采出端与岩心混相监测器的入口管线连接，岩心混相监测器的出口与岩心压力监测器的入口管线连接，岩心压力监测器的出口与岩心回压阀的入口管线连接，岩心回压阀的出口管线连接气体计量器和液体计量器。
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