CN106814011A - 一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置及方法，装置包括泵、气源、混合室、恒温箱、数据采集系统和微观观测系统，所述的恒温箱中设有填砂管，填砂管的入口端与混合室连通，填砂管的出口端设有依次连通的采样室和量筒，所述的泵通过发泡剂注入管路与混合室连通，所述的气源通过空气管路与混合室连通，所述填砂管的入口端设有压力传感器，压力传感器与数据采集系统连接。本发明旨在提供了一种能真实反应实际油藏中远井地带泡沫驱的测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置及方法。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探开发领域，尤其涉及一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置及方法。
背景技术
泡沫在地层中通过贾敏效应和滞留捕集产生流动阻力。在含水饱和度较高的区域，泡沫可稳定存在，产生较大的阻力，使后续注入流体发生液流转向，可波及到水驱波及不到的高含油区。因此，泡沫驱油技术能够有效地提高原油采收率。
实际矿场一般将气体和发泡剂体系同时注入地层，二者在地层中混合形成泡沫，进而发挥作用。泡沫在多孔介质中的生成存在一个最小的压力梯度，称之为泡沫生成的临界压力梯度。当地层压力梯度小于泡沫生成的临界压力梯度时，生成气泡尺寸较大并且比较疏松、气体流速高的弱泡沫；当地层压力梯度大于泡沫生成的临界压力梯度时生成气泡尺寸较小、液膜数量密度大、气体流动性较低的强泡沫。弱泡沫对孔隙的封堵能力很差，强泡沫的封堵能力较强。临界压力梯度的存在对于泡沫驱提高原油采收率的应用是不利的，因为根据注入井和生产井之间压力梯度分布特征可知，较高的压力梯度仅仅出现在近井地带（距离井筒1.5m-5m），远离井筒的远井地带的压力梯度较低；也就是说近井地带注入流体的流速较高，而的远井地带的流体流速较低。若泡沫生成需要的最小压力或流速较高时，远井地带将很难生成泡沫，只能依靠近井地带生成的泡沫运移过去起作用，但同时若近井地带生成的泡沫的稳定性差，无法有效传播到远井时，就会降低泡沫驱提高采收率的效果。但目前的室内实验主要采用发泡装置将发好的泡沫作为驱替剂注入多孔介质，然后研究泡沫的阻力系数；或者研究不同因素对生成的泡沫的性能的影响。这些研究都是以泡沫已经生成为前提的，没有考虑远井地带的压力梯度能否大于泡沫生成的临界压力梯度，因此泡沫驱前，应先计算实际矿场远井地带的压力梯度，再测定泡沫生成的临界压力梯度，进而判断泡沫在远井地带能否生成。并且现存的对生成泡沫的形态的观测，一般是取样后移至显微镜下观察，或者在岩心出口端连接中空采样器，因而不是多孔介质环境。因此，现存的室内泡沫驱实验方法不能真实的反应实际油藏中远井地带泡沫驱的情况。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种能真实反应实际油藏中远井地带泡沫驱的测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，包括泵、气源、混合室、恒温箱、数据采集系统和微观观测系统，所述的恒温箱中设有填砂管，填砂管的入口端与混合室连通，填砂管的出口端设有依次连通的采样室和量筒，所述的泵通过发泡剂注入管路与混合室连通，所述的气源通过空气管路与混合室连通，所述填砂管的入口端设有压力传感器，压力传感器与数据采集系统连接。
作为优选，所述的发泡剂注入管路上设有发泡剂活塞容器，发泡剂活塞容器的入口端设有发泡剂管路阀。
作为优选，所述的空气管路上设有气体质量流量计，气体质量流量计的入口端设有调压阀，气体质量流量计的出口端设有单向阀。
作为优选，所述的微观观测系统包括显微镜和光源，所述的显微镜位于采样室上方，所述的光源位于采样室的下方。
一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的方法，包括以下步骤：
a. 用石英砂对填砂管填砂制成填砂模型，填砂管连接装置后进行气密性测试；
b. 对填砂管抽真空后，注入地层水进行饱和地层水操作，记录饱和前后量筒中地层水的体积，计算出填砂模型的孔隙体积；
c. 将填砂模型加热至目标油藏的温度，并测定填砂模型的渗透率；
d. 向填砂管中注入发泡剂溶液，直至达到吸附平衡；
f. 在发泡剂溶液注入流速不变的条件下向填砂管中注入气体，压力稳定后，观察气体流速的变化和填砂管入口端压力变化，同时观测采样室中泡沫的数量密度和形态；
g. 逐步增大气体的注入压力，直到气体流速急剧减小，填砂管入口端压力急剧增大，采样室中泡沫的密度增大，此时的压力梯度即为泡沫生成的临界压力梯度。
作为优选，步骤a中，气密性测试在5MPa下试压30min，如果装置不漏气则为合格。
作为优选，步骤b中，对填砂管进行抽真空时间为4-5小时。
本发明的有益效果是：真实的反应实际油藏中远井地带泡沫驱的情况，模拟结果更加符合实际油藏的情况。
附图说明
图1是本发明装置的一种结构示意图；
图2是压力梯度随气体速度变化曲线；
图3是泡沫生成过程4.5h至5.5h中的压差和流速变化；
图4是泡沫生成过程10h至14h中的压差和流速变化；
图5是泡沫生成过程20h之后的压差和流速变化。
图中：泵1，气源2，空气管路3，调压阀4，气体质量流量计5，单向阀6，压力传感器7，数据采集系统8，电脑9，显微镜10，采样室11，量筒12，光源13，填砂管14，恒温箱15，混合室16，发泡剂活塞容器17，发泡剂管路阀18，发泡剂注入管路19。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例中，一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，包括泵1、气源2、混合室16、恒温箱15、数据采集系统8和微观观测系统。其中，恒温箱中设有填砂管14，填砂管的入口端与混合室连通，填砂管的出口端设有依次连通的采样室11和量筒12，采样室和量筒均位于恒温箱外部。
泵通过发泡剂注入管路19与混合室连通，发泡剂注入管路上设有发泡剂活塞容器17，发泡剂活塞容器的入口端设有发泡剂管路阀18，泵通过发泡剂注入管路将发泡剂溶液从发泡剂活塞容器注入到混合室内。气源通过空气管路3与混合室连通，空气管路上设有气体质量流量计5，气体质量流量计的入口端设有调压阀4。本实施例中，气源采用高压气瓶，高压气瓶中的压缩空气经过气体质量流量计后进入到混合室中，空气可与发泡剂溶液混合。为防止入口处压力过大，液体倒流损坏气体质量流量计，因此在气体质量流量计后连入一个单向阀6。
填砂管的入口端设有压力传感器7，压力传感器与数据采集系统连接。数据采集系统与电脑9连接，以便于收集和存储压力数据。微观观测系统包括显微镜10和光源13，显微镜位于采样室上方，光源位于采样室的下方。本实施例中，显微镜采用多功能显微镜（MBL2000系列），光学分辨率达480倍，置于在采样室的上方来获得高分辨率图像。显微镜上安装有CCD摄像头（5.7百万像素），通过CCD摄像头和电脑连接，可实时观察采样室内玻璃珠之间的孔隙内的泡沫的图像。
一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的方法，包括以下步骤：
a.用石英砂对填砂管填砂制成填砂模型，填砂管长60-100cm，为防止注入流体在填砂管的壁面发生窜流，因此填砂前，先在填砂管的壁面涂抹一层环氧树脂，再粘上一层地层砂。填砂完成后的填砂管连接装置后进行气密性测试，整个实验流程在5MPa下试压30min不漏气为合格。
b. 对填砂管进行抽真空4-5小时，注入地层水进行饱和地层水操作，记录饱和前后量筒中地层水的体积，计算出填砂模型的孔隙体积；
c. 将填砂模型加热至目标油藏的温度，并测定填砂模型的渗透率；
d. 打开发泡剂注入管路，向填砂管中注入发泡剂溶液，采用 GFPA-2（а-烯烃磺酸盐--AOS）作为发泡剂。常温下，将质量分数为0.4%发泡剂溶液以0.5m/d的速度注入填砂模型，直至达到吸附平衡；
f. 在发泡剂溶液注入流速不变的条件下，打开空气管路，向填砂管中注入气体，压力稳定后，观察气体流速的变化和填砂管入口端压力变化，同时观测采样室中泡沫的数量密度和形态；
g. 逐步增大气体的注入压力，直到气体流速急剧减小，填砂管入口端压力急剧增大，采样室中泡沫的密度增大，此时的压力梯度即为泡沫生成的临界压力梯度，检测的结果如图2、图3、图4、图5所示。
Claims (7)
1.一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，其特征是，包括泵（1）、气源（2）、混合室（16）、恒温箱（15）、数据采集系统（8）和微观观测系统，所述的恒温箱（15）中设有填砂管（14），填砂管（14）的入口端与混合室（16）连通，填砂管（14）的出口端设有依次连通的采样室（11）和量筒（12），所述的泵（1）通过发泡剂注入管路（19）与混合室（16）连通，所述的气源（2）通过空气管路（3）与混合室（16）连通，所述填砂管（14）的入口端设有压力传感器（7），压力传感器（7）与数据采集系统（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，其特征是，所述的发泡剂注入管路（19）上设有发泡剂活塞容器（17），发泡剂活塞容器（17）的入口端设有发泡剂管路阀（18）。
3.根据权利要求1或2所述的一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，其特征是，所述的空气管路（3）上设有气体质量流量计（5），气体质量流量计（5）的入口端设有调压阀（4），气体质量流量计（5）的出口端设有单向阀（6）。
4.根据权利要求1或2所述的一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的装置，其特征是，所述的微观观测系统包括显微镜（10）和光源（13），所述的显微镜（10）位于采样室（11）上方，所述的光源（13）位于采样室（11）的下方。
5.一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的方法，其特征是，包括以下步骤：
a. 用石英砂对填砂管填砂制成填砂模型，填砂管连接装置后进行气密性测试；
b. 对填砂管抽真空后，注入地层水进行饱和地层水操作，记录饱和前后量筒中地层水的体积，计算出填砂模型的孔隙体积；
c. 将填砂模型加热至目标油藏的温度，并测定填砂模型的渗透率；
d. 向填砂管中注入发泡剂溶液，直至达到吸附平衡；
f. 在发泡剂溶液注入流速不变的条件下向填砂管中注入气体，压力稳定后，观察气体流速的变化和填砂管入口端压力变化，同时观测采样室中泡沫的数量密度和形态；
g. 逐步增大气体的注入压力，直到气体流速急剧减小，填砂管入口端压力急剧增大，采样室中泡沫的密度增大，此时的压力梯度即为泡沫生成的临界压力梯度。
6.根据权利要求5所述的一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的方法，其特征是，步骤a中，气密性测试在5MPa下试压30min，如果装置不漏气则为合格。
7.根据权利要求5或6所述的一种测定泡沫在多孔介质中生成界限的方法，其特征是，步骤b中，对填砂管进行抽真空时间为4-5小时。
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