CN106841009B - 一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置及方法，实验装置由悬挂装置、轴用弹性挡圈、支架、上悬绳、称量装置、容器、下悬绳、多孔介质夹持环、振动台等组成。悬挂装置通过上悬绳连接称量装置，称量装置通过下悬绳连接多孔介质夹持环，多孔介质夹持环夹持多孔介质，在悬挂装置的主导作用下，它们可以实现多孔介质的上下移动及悬停；多孔介质夹持环置于容器内，装有渗吸介质的容器固定在振动台上，容器的底部有支撑多孔介质的支座，多孔介质可以水平或竖直放在支座上。利用此装置可以进行振动辅助下的渗吸实验并称量实验不同时刻多孔介质与其孔隙中流体在渗吸介质中的总质量的变化，通过计算得到实验不同时刻的渗吸油量。

Description

一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及渗吸采油领域，特别是振动辅助渗吸采油领域，具体是涉及到一种用于研究振动对渗吸的影响规律的振动辅助多孔介质渗吸的实验装置及方法。

背景技术

低渗、特低渗油藏普遍存在于国内多个油田，成为目前油气田开发的主要潜力区。注水开发是低渗油藏开发的必经之路，在水驱开发过程中，基质-裂缝系统间的油水渗吸置换作用是裂缝性低渗透油藏开发重要的采油机理，而针对储层岩石、流体的大功率低频机械振动可改善储层润湿性，促进水驱渗流状态，提高油藏注水开发效率。那么就将振动引入渗吸领域，进行振动辅助渗吸实验，研究振动对渗吸影响规律。目前尚缺乏进行此项研究的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置及方法，能够用于进行振动对渗吸影响规律的实验研究，从而为振动辅助渗吸驱油的现场应用提供一定的指导。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，包括用于夹持多孔介质的多孔介质夹持环，多孔介质夹持环与下悬绳的底端连接，下悬绳的顶端与称量装置连接，称量装置连接在上悬绳的底端，上悬绳的顶端与用于控制多孔介质夹持环所夹持多孔介质上下移动及悬停的悬挂装置连接，多孔介质夹持环置于容器内，在容器内装有渗吸介质，在容器的底部设置有用于支撑多孔介质夹持环所夹持多孔介质的支座，所述容器固定在振动台的台面上。

优选的，所述悬挂装置安装在支架的横梁上，在悬挂装置的两端设置有弹性挡圈；所述支架的横梁上间隔开设有槽口，弹性挡圈卡在槽口上。

优选的，所述悬挂装置采用棘轮机构。

优选的，所述称量装置包括秤体和吊钩，所述秤体与上悬绳连接，吊钩与下悬绳连接。

优选的，所述上悬绳采用柔性材料制成，下悬绳采用双憎性材料制成或表面进行双憎性处理，多孔介质夹持环采用双憎性材料制成或表面进行双憎性处理。

优选的，当多孔介质水平放置时，多孔介质夹持环夹在多孔介质的中间部位；当多孔介质竖直放置时，多孔介质夹持环夹在靠近多孔介质端部的位置，下悬绳与多孔介质夹持环连接的一端分出三根绳呈120°均匀分布并分别等长连接在多孔介质夹持环上。

优选的，所述支座包括用于供多孔介质水平放置的水平支座和用于供多孔介质竖直放置的竖直支座，在水平支座的两端且同一高度处设置有用于防止多孔介质滚动的凹槽，所述竖 直支座的底面为镂空设计。

优选的，所述容器是由透明材料制成的，在容器的侧壁上设置有刻线标记。

优选的，所述容器通过螺丝钉与振动台的台面固定连接，所述支座是由刚性材料制成的。

一种振动辅助多孔介质渗吸的实验方法，采用上述实验装置，包括以下步骤：

(1)将实验用多孔介质编号，并进行抽真空、饱和水、饱和油、老化基础准备工作，记录饱和油的体积V，将饱和油后的多孔介质放入油中待用，测定渗吸介质和实验用油的密度；

(2)连接准备好实验装置，取出饱和好油的待用实验用多孔介质，擦去其表面的浮油，并用多孔介质夹持环夹紧，放到容器内，用悬挂装置使其悬停在刻线标记处，向容器中加入渗吸介质；

(3)读取称量装置的示数并记录为m₁；

(4)用悬挂装置把多孔介质下放到容器底部的支座上，且多孔介质不受拉力；

(5)设置好振动台的振动参数，开启振动台，进行振动辅助多孔介质渗吸实验，每隔一段时间，暂停振动台，用悬挂装置把多孔介质上升到刻线标记处，读取称量装置的示数并记录为m₂；

(6)把多孔介质下放到容器底部的支座上，重新开启振动台继续进行实验，直到称量装置的示数与上次相比不再变化结束此多孔介质的实验；

(7)更换饱和好油的待用多孔介质，重复步骤(2)-(6)，进行另一个多孔介质的振动辅助渗吸实验；

(8)把实验记录的数据代入公式计算得到不同时刻有振动辅助下的多孔介质的渗吸驱油采收率ε，对实验数据进行综合分析，得到有振动辅助下的多孔介质的渗吸规律；计算公式如下所示：

式中：ε—振动辅助多孔介质渗吸采收率，％；

V_O—振动辅助多孔介质渗吸驱油量，mL；

V—饱和油的体积，mL；

m₁—实验开始前读取的称量装置的示数，g；

m₂—实验不同时刻读取的称量装置的示数，g；

Δρ—渗吸介质与油的密度差，g/mL。

本发明的有益技术效果是：

本发明提供一种用于振动辅助渗吸实验研究的装置，其结构简单，操作方便，多孔介质 下放到容器底部的支座上时，随着振动台的振动而振动，进行振动辅助渗吸，悬挂装置及其它部件配合使多孔介质悬停，进行称量，通过计算得到实验不同时刻的渗吸油量，使振动辅助渗吸实验得以实现，并且实现了多孔介质水平放置和竖直放置时的振动辅助渗吸实验对比。

本发明还提供一种使用此装置进行振动辅助渗吸实验研究的方法，该方法简单易操作、逻辑性强，能够研究振动对渗吸驱油效果的影响规律，满足了研究需要，为振动辅助渗吸驱油的现场应用提供一定的指导。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图中：1-悬挂装置、2-轴用弹性挡圈、3-支架、4-上悬绳、5-称量装置、6-容器、7-下悬绳、8-多孔介质夹持环、9-多孔介质、10-刻线标记、11-振动台、12-螺丝钉；

图2为本发明装置中单个容器的左视结构示意图；

图3为本发明装置中单个容器的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、效果以及特征更清晰易懂，下面结合附图及较佳实施例，作详细说明如下。

如图1所示，本发明装置包括悬挂装置1、轴用弹性挡圈2、支架3、上悬绳4、称量装置5、容器6、下悬绳7、多孔介质夹持环8、振动台11、螺丝钉12等。所述的悬挂装置1安装在支架3的横梁上，悬挂装置1的两端用轴用弹性挡圈2实现其轴向固定，阻挡其左右移动，悬挂装置1连接上悬绳4的一端，上悬绳4的另一端连接称量装置5的一端，称量装置5的另一端连接下悬绳7的一端，下悬绳7的另一端连接多孔介质夹持环8。多孔介质夹持环8夹持多孔介质9，在悬挂装置1的主导作用下，它们可以实现多孔介质9的上下移动及悬停。装有渗吸介质的容器6通过螺丝钉12固定在振动台11的台面上，容器6的底部有支撑多孔介质9的支座，多孔介质9可以水平或竖直放在支座上。加载振动时，多孔介质9不受拉力且完全停放在容器6内的支座上，并随振动台11台面的振动而振动，称重时，悬挂装置1使多孔介质9悬停在某一位置且不与支座和容器壁接触，称重时可暂停振动台11，称重过程尽量快。

如图2所示，为本发明的单个容器和其底部支座的左视结构示意图，供多孔介质9水平放置的水平支座上开有凹槽，防止多孔介质9滚动，且两个凹槽的高度相同，保证多孔介质9水平。供多孔介质9竖直放置的竖直支座的最高点要低于供多孔介质9水平放置的水平支座上凹槽的最低点3mm以上。

如图3所示，为本发明的单个容器和其底部支座的俯视结构示意图，供多孔介质9竖直 放置的竖直支座的下面是镂空的，防止影响多孔介质9底部表面的渗吸。容器6底面上有凸耳，其与容器本体是一体设计，在凸耳上设置有螺纹孔，便于用螺丝钉12使容器6与振动台11的台面连接，其螺纹孔的大小应与振动台11台面上的螺纹孔的大小一致。

作为对本发明的进一步设计，所述支架的横梁上间隔开设有槽口，弹性挡圈卡在不同位置的槽口上，可以改变悬挂装置1的位置。所述悬挂装置1具体可采用棘轮机构等。

更进一步的，所述称量装置5包括秤体和吊钩，所述秤体与上悬绳4连接，吊钩与下悬绳7连接。

进一步的，所述上悬绳4采用柔性材料制成，便于缠绕在悬挂装置1上。下悬绳7采用双憎性材料即憎水憎油材料制成或表面进行双憎性处理即憎水憎油处理，多孔介质夹持环8也采用双憎性材料制成或表面进行双憎性处理。

更进一步的，当多孔介质9水平放置时，多孔介质夹持环8夹在多孔介质9的中间部位。当多孔介质9竖直放置时，多孔介质夹持环8夹在靠近多孔介质9端部的位置，下悬绳与多孔介质夹持环连接的一端分出三根绳呈120°均匀分布并分别等长连接在多孔介质夹持环上。

进一步的，所述容器6是由透明材料制成的，便于观察多孔介质和渗吸介质液面的位置。在容器6的侧壁上设置有刻线标记10，称重时，用悬挂装置1使多孔介质的最下端对齐刻线标记处，此处要能保证多孔介质不与支座和容器壁接触，且多孔介质的最上端仍完全淹没在渗吸介质内。

更进一步的，所述支座是由刚性材料制成的，能将振动台产生的振动无损失的传递给多孔介质。

本发明还提供一种使用此装置进行振动辅助渗吸实验研究的方法，所述实验方法包括以下步骤：

(1)将实验用多孔介质9编号，并进行抽真空、饱和水、饱和油、老化基础准备工作，记录饱和油的体积V，将饱和油后的多孔介质9放入油中待用，测定渗吸介质和实验用油的密度。

(2)连接准备好实验装置，取出饱和好油的待用实验用多孔介质9，擦去其表面的浮油，并用多孔介质夹持环8夹紧，放到容器6内，用悬挂装置1使其悬停在刻线标记10处，向容器6中加入渗吸介质。

(3)读取称量装置5的示数并记录为m₁。

(4)用悬挂装置1把多孔介质9下放到容器6底部的支座上，且多孔介质9不受拉力。

(5)设置好振动台11的振动参数，开启振动台11，进行振动辅助多孔介质渗吸实验，每隔一段时间，暂停振动台11，用悬挂装置1把多孔介质9上升到刻线标记10处，读取称量装置5的示数并记录为m₂。

(6)把多孔介质9下放到容器6底部的支座上，重新开启振动台11继续进行实验，直到称量装置5的示数与上次相比不再变化结束此多孔介质9的实验。

(7)更换饱和好油的待用多孔介质9，重复步骤(2)-(6)，进行另一个多孔介质9的振动辅助渗吸实验。

(8)把实验记录的数据代入公式计算得到不同时刻有振动辅助下的多孔介质的渗吸驱油采收率ε，对实验数据进行综合分析，得到有振动辅助下的多孔介质的渗吸规律。计算公式如下所示：

式中：ε—振动辅助多孔介质渗吸采收率，％；

V_O—振动辅助多孔介质渗吸驱油量，mL；

V—饱和油的体积，mL；

m₁—实验开始前读取的称量装置的示数，g；

m₂—实验不同时刻读取的称量装置的示数，g；

Δρ—渗吸介质与油的密度差，g/mL。

本发明方法中，多孔介质下放到容器底部的支座上时，随着振动台的振动而振动，进行振动辅助渗吸，悬挂装置及其它部件配合使多孔介质悬停，进行称量，通过计算得到实验不同时刻的渗吸油量，使振动辅助渗吸实验得以实现，并且实现了多孔介质水平放置和竖直放置时的振动辅助渗吸实验对比。

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 (8)

1.一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：包括用于夹持多孔介质的多孔介质夹持环，多孔介质夹持环与下悬绳的底端连接，下悬绳的顶端与称量装置连接，称量装置连接在上悬绳的底端，上悬绳的顶端与用于控制多孔介质夹持环所夹持多孔介质上下移动及悬停的悬挂装置连接，多孔介质夹持环置于容器内，在容器内装有渗吸介质，在容器的底部设置有用于支撑多孔介质夹持环所夹持多孔介质的支座，所述容器固定在振动台的台面上；

所述悬挂装置安装在支架的横梁上，在悬挂装置的两端设置有弹性挡圈；所述支架的横梁上间隔开设有槽口，弹性挡圈卡在槽口上；

所述悬挂装置采用棘轮机构。

2.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：所述称量装置包括秤体和吊钩，所述秤体与上悬绳连接，吊钩与下悬绳连接。

3.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：所述上悬绳采用柔性材料制成，下悬绳采用双憎性材料制成或表面进行双憎性处理，多孔介质夹持环采用双憎性材料制成或表面进行双憎性处理。

4.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：当多孔介质水平放置时，多孔介质夹持环夹在多孔介质的中间部位；当多孔介质竖直放置时，多孔介质夹持环夹在靠近多孔介质端部的位置，下悬绳与多孔介质夹持环连接的一端分出三根绳呈120°均匀分布并分别等长连接在多孔介质夹持环上。

5.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：所述支座包括用于供多孔介质水平放置的水平支座和用于供多孔介质竖直放置的竖直支座，在水平支座的两端且同一高度处设置有用于防止多孔介质滚动的凹槽，所述竖直支座的底面为镂空设计。

6.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：所述容器是由透明材料制成的，在容器的侧壁上设置有刻线标记。

7.根据权利要求1所述的一种振动辅助多孔介质渗吸的实验装置，其特征在于：所述容器通过螺丝钉与振动台的台面固定连接，所述支座是由刚性材料制成的。

8.一种振动辅助多孔介质渗吸的实验方法，采用上述实验装置，其特征在于包括以下步骤：

(1)将实验用多孔介质编号，并进行抽真空、饱和水、饱和油、老化基础准备工作，记录饱和油的体积V，将饱和油后的多孔介质放入油中待用，测定渗吸介质和实验用油的密度；

(2)连接准备好实验装置，取出饱和好油的待用实验用多孔介质，擦去其表面的浮油，并用多孔介质夹持环夹紧，放到容器内，用悬挂装置使其悬停在刻线标记处，向容器中加入渗吸介质；

(3)读取称量装置的示数并记录为m₁；

(4)用悬挂装置把多孔介质下放到容器底部的支座上，且多孔介质不受拉力；

(5)设置好振动台的振动参数，开启振动台，进行振动辅助多孔介质渗吸实验，每隔一段时间，暂停振动台，用悬挂装置把多孔介质上升到刻线标记处，读取称量装置的示数并记录为m₂；

(6)把多孔介质下放到容器底部的支座上，重新开启振动台继续进行实验，直到称量装置的示数与上次相比不再变化结束此多孔介质的实验；

(7)更换饱和好油的待用多孔介质，重复步骤(2)-(6)，进行另一个多孔介质的振动辅助渗吸实验；

(8)把实验记录的数据代入公式计算得到不同时刻有振动辅助下的多孔介质的渗吸驱油采收率ε，对实验数据进行综合分析，得到有振动辅助下的多孔介质的渗吸规律；计算公式如下所示：

式中：ε—振动辅助多孔介质渗吸采收率，％；

V_O—振动辅助多孔介质渗吸驱油量，mL；

V—饱和油的体积，mL；

m₁—实验开始前读取的称量装置的示数，g；

m₂—实验不同时刻读取的称量装置的示数，g；

Δρ—渗吸介质与油的密度差，g/mL。