CN106769773B - 一种振动辅助渗吸实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动辅助渗吸实验装置，包括渗吸测试系统、振动系统、供液系统和温度控制系统；所述渗吸测试系统包括渗吸室底座和若干个渗吸室外腔，渗吸室外腔连接在渗吸室底座上；所述振动系统包括振源控制器、振动发生器和振动平台，振源控制器控制振动发生器驱动振动平台振动，渗吸室底座固定在振动平台上；所述供液系统包括平流泵和中间容器，平流泵出口与中间容器的进液端连通，中间容器的出液端与渗吸室连通；所述温度控制系统包括温度控制器和温度调节器，温度控制器通过温度控制线和温度调节器连接，温度调节器安装在渗吸室内部。本发明可在振动条件下测试岩心样品在不同渗吸介质、温度及岩心倾角的渗吸效果。

Description

一种振动辅助渗吸实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及一种振动条件下岩心渗吸实验装置，以及采用该渗吸实验装置的实验方法，属于油藏渗吸驱油研究领域。

背景技术

毛细管自发渗吸作为低渗、特低渗和致密油藏开采的一种重要采油机理已经越来越受到人们的重视，如何提高渗吸采出程度已成为提高这几类油藏采收率的关键。波动激励强化采油技术作为物理法采油技术的典型代表，是一种高效、绿色的开采方式。振动采油技术起源于上世纪80年代苏联，我国于90年代至今，先后在大港油田、吉林油田、辽河、延长等低渗透油藏进行了矿场应用，取得了较好的增产增注效果。将波动激励引入低渗、特低渗和致密油藏的渗吸采油研究与实践，利用波动激励机制促进基质内油水渗吸交换运动，提高基质的渗吸排驱效果，具有广阔的工业化应用前景。而系统评价优选振动作用参数对于基质岩心渗吸的影响规律研究，是完善振动采油理论的重要组成。

以往的振动采油多致力于常规油藏岩心振动辅助压差驱替动态模拟实验研究，对于低渗、特低渗、致密油藏岩心常规体积法或质量法渗吸实验装置无法直接加载于振动波场内，振动辅助渗吸实验无法开展，致使该领域室内实验相关研究尚属空白。因此有必要建立一套振动辅助渗吸的室内模拟实验方法，并研制相应实验装置，为提升低渗、特低渗、致密油藏波动辅助渗吸强化采油提供重要的实验支持平台。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种振动辅助渗吸实验装置及实验方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种振动辅助渗吸实验装置，包括渗吸测试系统、振动系统、供液系统和温度控制系统；所述渗吸测试系统包括渗吸室底座和若干个渗吸室外腔，单个渗吸室外腔连接在渗吸室底座上，构成单个渗吸室；所述振动系统包括振源控制器、振动发生器和振动平台，振源控制器控制振动发生器驱动振动平台振动，渗吸室底座固定在振动平台上；所述供液系统包括平流泵、中间容器、第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线，平流泵出口通过第一渗吸液输送管线与中间容器的进液端连通，中间容器的出液端通过第二渗吸液输送管线与渗吸室连通，在第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线上设置有控制阀；所述温度控制系统包括温度控制器、温度控制线和温度调节器，温度控制器通过温度控制线和温度调节器连接，温度调节器安装在渗吸室内部。

优选的，所述渗吸室的内部设置有岩心夹持装置，所述岩心夹持装置包括用于夹持岩心的卡箍和用于调整岩心在竖直平面内旋转角度的岩心旋转固定架，所述卡箍固定在岩心旋转固定架上，岩心旋转固定架处配置有旋转刻度盘，岩心旋转固定架和旋转刻度盘通过螺母固定于岩心主支架上。

优选的，所述岩心主支架与渗吸室底座为一体成型。

优选的，所述渗吸室外腔的底部与渗吸室底座螺纹连接，在渗吸室外腔的顶部设置有毛细计量管。

优选的，所述毛细计量管固定在加固架上，加固架的底端与渗吸室底座通过螺丝紧固。

优选的，所述第二渗吸液输送管线上连接有排污管线，在排污管线上设置有排污放空阀，排污管线连通液体回收罐。

优选的，所述渗吸室外腔共设置9个，在渗吸室底座上呈3排布置，每排3个；所述中间容器共设置3个，每一中间容器对应与渗吸室底座上的一排渗吸室外腔相连。

优选的，所述渗吸室底座内集成有渗吸液和温度控制线缆通道。

优选的，所述温度调节器位于渗吸室的内部中心位置，且温度调节器通过螺纹连接固定于渗吸室底座上。

一种振动辅助渗吸实验方法，采用上述的实验装置，包括以下步骤：

步骤一、实验材料制备：制备渗吸实验用岩心样品若干，测试记录其孔隙度、渗透率，并按照实验目的进行介质的饱和；根据实验目的配制渗吸介质溶液；

步骤二、实验设备连接：检查、校核振动系统、温度控制器和平流泵的状态及参数，确认工作正常；通过固定螺丝将渗吸室底座固定于振动平台上；将步骤一中所制备岩心样品固定于各渗吸室内岩心主支架上，并根据实验目通过岩心旋转固定架和旋转刻度盘对岩心样品角度进行调整；连接渗吸室外腔与渗吸室底座；连接温度控制系统和供液系统；

步骤三、渗吸室供液：设置平流泵排量，按照实验要求调节供液系统中的控制阀，按照实验目的向不同渗吸室内泵入相应渗吸液；更换渗吸液时必须通过排污放空阀将上一种渗吸液排空；

步骤四、渗吸室温度设定：按照实验要求，通过温度控制系统对不同渗吸室进行温度设定和控制；

步骤五、振动参数设置与测试：启动振动系统，通过固定于振动平台的渗吸室底座将振动加载于渗吸测试系统，根据实验需求，调节波动参数(振动加速度、频率、波动类型、加载方式)，按照实验要求进行相关参数的记录；

步骤六、实验结果处理：按照实验目的完成实验内容后，关闭振动系统和温度控制系统，对实验结果进行分析，总结归纳振动参数或振动辅助化学剂对渗吸采出程度的影响规律。

本发明的有益技术效果是：

1、本发明可在振动条件下测试岩心样品在不同渗吸介质、温度及岩心倾角的渗吸效果，进而总结单纯振动或振动辅助化学剂对岩石渗吸的影响规律，为提升油藏开发效益提供支撑。

2、本发明通过调节岩心旋转固定架，调节9组岩心角度，测试振动条件下不同倾斜角度对渗吸的影响效果。

3、本发明中的振动系统可为渗吸室加载不同振动频率、类型、加速度、加载方式等参数的振动环境；温度调节系统能够分别调节9个渗吸室内的体系温度，测试温度对渗吸效果的影响；配置有三个中间容器，可分别盛放生物酶、表面活性剂、注入水等不同渗吸液体系，测试各体系成份在振动条件下对渗吸效果的影响。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明实验装置的整体结构示意图；

图2为本发明中渗吸室的结构示意图；

图3为本发明中渗吸室的另一角度视图；

图4为本发明实验方法的流程图。

图中：1-渗吸测试系统，2-振动系统，3-供液系统，4-温度控制系统，5-振动平台，6-振源控制器，7-振动发生器，8-加固架，9-渗吸室外腔，10-岩心主支架，11-温度调节器，12-岩心旋转固定架，13-旋转支架固定螺母，14-卡箍，15-旋转刻度盘，16-渗吸室底座，17-渗吸液和温度控制线缆通道，18-渗吸岩心，19-第一中间容器，20-第二中间容器，21-第三中间容器，22-第一中间容器进口阀门，23-第一中间容器出口阀门，24-第二中间容器进口阀门，25-第二中间容器出口阀门，26-第三中间容器进口阀门，27-第三中间容器出口阀门，28-平流泵，29-渗吸室进液选择阀门，30-液体回收罐，31-排污放空阀，32-第二渗吸液输送管线，33-供液主管线控制阀，34-温度控制器，35-温度控制线，36-毛细计量管。

具体实施方式

如图1-3所示，一种振动辅助渗吸实验装置，包括渗吸测试系统1、振动系统2、供液系统3和温度控制系统4。所述渗吸测试系统1包括渗吸室底座16和若干个渗吸室外腔9，单个渗吸室外腔9连接在渗吸室底座16上，构成单个渗吸室。所述振动系统2包括振源控制器6、振动发生器7和振动平台5，渗吸室底座16上设置有螺丝孔，通过螺丝与振动平台5连接。振源控制器6通过上位机输入的振动信号控制振动发生器7驱动振动平台5产生相应的振动，并经由与振动平台5用螺丝固定的渗吸室底座16将振动加载于渗吸测试系统1。

所述供液系统3包括平流泵28、中间容器、第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线，平流泵28出口通过第一渗吸液输送管线与中间容器的进液端连通，中间容器的出液端通过第二渗吸液输送管线与渗吸室连通，在第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线上设置有控制阀。进一步的，所述第二渗吸液输送管线上连接有排污管线，在排污管线上设置有排污放空阀31，排污管线连通液体回收罐30。所述渗吸室底座16内集成有渗吸液和温度控制线缆通道17。

所述中间容器共设置3个，分别为第一中间容器19、第二中间容器20和第三中间容器21，每一中间容器对应与渗吸室底座16上的一排渗吸室外腔相连。平流泵28下游为中间容器，平流泵28的出口通过第一渗吸液输送管线即渗吸液入口主管线分别与3个渗吸液入口支线连接，3个渗吸液入口支线与第一中间容器19、第二中间容器20和第三中间容器21对应连接，在3个渗吸液入口支线上分别设置有第一中间容器进口阀门22、第二中间容器进口阀门24和第三中间容器进口阀门26。相应的第一中间容器19、第二中间容器20和第三中间容器21的出口均分别连接一渗吸液出口支线，在3个渗吸液出口支线上分别设置有第一中间容器出口阀门23、第二中间容器出口阀门25和第三中间容器出口阀门27。3个渗吸液出口支线均连接第二渗吸液输送管线32，即渗吸液出口主管线，第二渗吸液输送管线上设置有供液主管线控制阀33，第二渗吸液输送管线的末端设置有渗吸室进液选择阀门29，为9个渗吸室提供相应的渗吸介质。

所述温度控制系统4包括温度控制器34、温度控制线35和温度调节器11，温度控制器34通过温度控制线35和温度调节器11连接，温度调节器11安装在渗吸室的内部中心位置，且温度调节器11通过螺丝连接固定于渗吸室底座16上。

作为对本发明的进一步设计，所述渗吸室的内部设置有岩心夹持装置，所述岩心夹持装置包括用于夹持渗透岩心18的卡箍14和用于调整岩心在竖直平面内旋转角度的岩心旋转固定架12，所述卡箍14固定在岩心旋转固定架12上，岩心旋转固定架12处配置有旋转刻度盘15，岩心旋转固定架12和旋转刻度盘15通过旋转支架固定螺母13固定于岩心主支架10上。所述岩心主支架10与渗吸室底座16在加工过程中一体成型。渗吸岩心18通过卡箍14固定于岩心旋转固定架12上，并通过岩心旋转固定架12和旋转刻度盘15在竖直平面内调整角度。

更进一步的，所述渗吸室外腔9的底部与渗吸室底座16通过螺纹连接，在渗吸室外腔9的顶部设置有毛细计量管36。所述毛细计量管36固定在加固架8上，加固架8的底端与渗吸室底座16通过螺丝紧固，用以保证在振动过程中渗吸测试系统1的安全稳固。相应的，渗吸室外腔9由下部粗径部分和上部细径部分组成，下部粗径部分通过螺纹与渗吸室底座16相连构成渗吸室，上部细径部分是内径为1.0mm的毛细计量管，为保证渗吸产出油滴顺利进入上部毛细计量管，需对渗吸室外腔9内壁下部粗径部分和上部细径部分分别进行亲水、亲油处理。

更进一步的，上述渗吸室外腔9共设置9个，在渗吸室底座16上呈3排布置，每排3个，每个渗吸室内均设置有一个可旋转的岩心夹持装置和一个温度调节器11。每个温度调节器11通过渗吸室底座16内集成的渗吸液和温度控制线缆通道17经温度控制支线与温度控制总线缆相连，温度控制总线缆接温度控制器34，以此实现9个渗吸室内彼此独立的9组温度控制。

如图4所示，一种振动辅助渗吸实验方法，采用上述实验装置，具体包括以下步骤：

步骤一、实验材料制备：按照石油天然气行业相关标准规范制备渗吸实验用岩心样品直径1～2.5cm、长度5.0～7.0cm若干，测试记录其孔隙度、渗透率等基本参数，并按照实验目的进行相应介质的饱和(可建立束缚水，或仅饱和模拟油及干燥样品)。根据实验目的配制相应渗吸介质溶液，介质溶液可为不同矿化度水溶液、表面活性剂溶液、生物酶溶液、HP不同的酸性碱性溶液、压裂液的破胶液等。

步骤二、实验设备连接：检查、校核振动系统2、温度控制器34、平流泵28等设备状态和参数，确认工作正常；通过固定螺丝将渗吸室底座16固定于振动平台5；将步骤一中所制备岩心样品固定于各渗吸室内岩心主支架10，并根据实验目的通过岩心旋转固定架12和旋转刻度盘15对各岩心角度进行调整；连接渗吸室外腔9与渗吸室底座16；安装加固架8；连接温度控制系统4和供液系统3各线缆、管线。

步骤三、渗吸室供液：设置平流泵28排量，按照实验要求调节供液系统各控制阀门，按照实验目的向不同渗吸室内泵入相应渗吸液。更换渗吸液时必须通过排污放空阀31将管路内上一种渗吸液排空至液体回收罐30。

步骤四、渗吸室温度设定：按照实验要求，通过温度控制器34和温度调节器11对不同渗吸室进行相应温度设定和控制。

步骤五、振动参数设置与实验测试：启动振动系统2，设置不同振动频率、类型、加速度、加载方式等振动参数固定于振动平台5的渗吸室底座16将振动加载于渗吸测试系统1，按照实验要求进行相关参数的记录。

步骤六、实验结果处理：按照实验目的完成相应实验内容后，关闭振动系统2和温度控制系统4，整理清洁实验设备等；对实验结果进行相应分析，总结单纯波动与波动化学协同作用对于岩心渗吸采出程度的影响规律。

本发明可测试岩心样品不同渗吸液体系、渗吸温度下，加载不同角度的振动条件下的渗吸效果，为促进渗吸作用效果，提升油藏开发效益提供支撑。

本发明装置中所用平流泵、中间容器最高工作压力5MPa以上，其余设备均工作在常压条件下。

上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：包括渗吸测试系统、振动系统、供液系统和温度控制系统；所述渗吸测试系统包括渗吸室底座和若干个渗吸室外腔，单个渗吸室外腔连接在渗吸室底座上，构成单个渗吸室；所述振动系统包括振源控制器、振动发生器和振动平台，振源控制器控制振动发生器驱动振动平台振动，渗吸室底座固定在振动平台上；所述供液系统包括平流泵、中间容器、第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线，平流泵出口通过第一渗吸液输送管线与中间容器的进液端连通，中间容器的出液端通过第二渗吸液输送管线与渗吸室连通，在第一渗吸液输送管线和第二渗吸液输送管线上设置有控制阀；所述温度控制系统包括温度控制器、温度控制线和温度调节器，温度控制器通过温度控制线和温度调节器连接，温度调节器安装在渗吸室内部；

所述渗吸室的内部设置有岩心夹持装置，所述岩心夹持装置包括用于夹持岩心的卡箍和用于调整岩心在竖直平面内旋转角度的岩心旋转固定架，所述卡箍固定在岩心旋转固定架上，岩心旋转固定架处配置有旋转刻度盘，岩心旋转固定架和旋转刻度盘通过螺母固定于岩心主支架上；

所述渗吸室外腔共设置9个，在渗吸室底座上呈3排布置，每排3个；所述中间容器共设置3个，每一中间容器对应与渗吸室底座上的一排渗吸室外腔相连；

所述第二渗吸液输送管线上连接有排污管线，在排污管线上设置有排污放空阀，排污管线连通液体回收罐。

2.根据权利要求1所述的一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：所述岩心主支架与渗吸室底座为一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：所述渗吸室外腔的底部与渗吸室底座螺纹连接，在渗吸室外腔的顶部设置有毛细计量管。

4.根据权利要求3所述的一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：所述毛细计量管固定在加固架上，加固架的底端与渗吸室底座通过螺丝紧固。

5.根据权利要求1所述的一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：所述渗吸室底座内集成有渗吸液和温度控制线缆通道。

6.根据权利要求1所述的一种振动辅助渗吸实验装置，其特征在于：所述温度调节器位于渗吸室的内部中心位置，且温度调节器通过螺纹连接固定于渗吸室底座上。

7.一种振动辅助渗吸实验方法，采用如权利要求1-6中任一权利要求所述的实验装置，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、实验材料制备：制备渗吸实验用岩心样品若干，测试记录其孔隙度、渗透率，并按照实验目的进行介质的饱和；根据实验目的配制渗吸介质溶液；

步骤二、实验设备连接：检查、校核振动系统、温度控制器和平流泵的状态及参数，确认工作正常；通过固定螺丝将渗吸室底座固定于振动平台上；将步骤一中所制备岩心样品固定于各渗吸室内岩心主支架上，并根据实验目通过岩心旋转固定架和旋转刻度盘对岩心样品角度进行调整；连接渗吸室外腔与渗吸室底座；连接温度控制系统和供液系统；

步骤三、渗吸室供液：设置平流泵排量，按照实验要求调节供液系统中的控制阀，按照实验目的向不同渗吸室内泵入相应渗吸液；更换渗吸液时必须通过排污放空阀将上一种渗吸液排空；

步骤四、渗吸室温度设定：按照实验要求，通过温度控制系统对不同渗吸室进行温度设定和控制；

步骤五、振动参数设置与测试：启动振动系统，通过固定于振动平台的渗吸室底座将振动加载于渗吸测试系统，根据实验需求，调节波动参数，按照实验要求进行相关参数的记录；

步骤六、实验结果处理：按照实验目的完成实验内容后，关闭振动系统和温度控制系统，对实验结果进行分析，总结归纳振动参数或振动辅助化学剂对渗吸采出程度的影响规律。

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