CN106908326A - 一种调剖堵水用颗粒强度测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种调剖堵水用颗粒强度的测定装置，包括平流泵，油浴锅，筛网罐，筛网，手摇泵，回压阀，数据采集器等，所述筛网罐置于高温油浴锅中，筛网罐内部装有活塞、筛网和滤膜；平流泵与筛网罐中活塞所在入口端相连，筛网罐滤膜所在出口端与回压阀相连，筛网位于活塞和滤膜之间；所述数据采集器与筛网罐入口端相连。将颗粒水溶液放入筛网罐中活塞和筛网之间，开启油浴锅和数据采集器，待数据采集器示数平稳后启动平流泵推动活塞驱使颗粒通过筛网直到压力达到设定的保护压力。由突破压力、通过率、保护压时间三个参数来表征颗粒强度。本发明实现了高温高压条件下不同粒径颗粒调驱剂强度的快速测定，方法简单，操作方便，尤其适用于调剖(调驱)技术中复杂地层条件下颗粒强度的测定。

Description

一种调剖堵水用颗粒强度测定装置
技术领域:
本发明属于技术测量领域，具体涉及一种高温高压颗粒强度测定装置，适用于油田调剖堵水用颗粒在高温高压条件下颗粒强度的测定。
背景技术:
注水开发是我国油田开采的主要方式，但油田长期注水开发导致地层的非均质性加剧，使油田开发中后期含水上升过快，含水指数急剧升高，影响最终采收率。调剖堵水技术是目前改善地层非均质性，实现油田控水增油的有效手段。颗粒类调流剂以其粒径和强度可控、优先封堵高渗透层、有效期长等优点，成为调剖堵水中重要的一种调流体系。当颗粒水溶液体系注入地层后，通过膨胀、变形进入到地层深部，达到深部调剖的目的。所使用的颗粒要具有一定的强度，既能够保证颗粒以变形的形式进入到地层深部，又能达到使深部液流转向的目的。因此，水溶液中颗粒强度是调剖堵水方案设计的重要参数，也是评价颗粒调剖性能的重要指标。然而对于我国某些高温高压油藏，油藏温度高达130℃，在该条件下，使用常规方法难以测定颗粒强度。
中国专利CN204116175U公开了一种柔性颗粒强度测定装置，包括液相色谱泵，有机玻璃可视管，数据采集器，量筒和底座；将装有柔性颗粒的有机玻璃可视管置于底座上，开启液相色谱泵，使柔性颗粒溶液通过有机玻璃可视管底部的滤膜，记录管中压力随出口量筒中溶液注入量的变化关系，认为趋于平稳的压力为柔性颗粒的强度。然而，该装置只能测定水溶液中颗粒在常温常压条件下的强度，对于刚性颗粒的强度测定也有一定的局限性。
发明内容:
本发明的目的是为克服现有技术对高温高压下水溶液中颗粒强度难以测定的问题，提供一种调剖堵水用颗粒强度测定装置。
本发明的目的按以下技术方案实现，所述的测定颗粒强度的装置，包括平流泵，油浴锅，筛网罐，筛网(孔径范围可调)，手摇泵，回压阀和数据采集器。
所述筛网罐和管线材质为不锈钢，可承受压力50MPa，置于高温油浴锅中，筛网罐内部设置有活塞、筛网和滤膜，其中筛网位于活塞和滤膜之间；
所述平流泵通过管线一和阀门一与筛网罐中活塞所在入口端相连，所述筛网罐中滤膜所在出口端通过管线二和阀门二与回压阀相连；
所述数据采集器通过管线三和阀门三与筛网罐相连。
上述滤膜位于筛网罐底部出口端，其作用是防止通过筛网的颗粒堵塞管线二。
筛网上分布有圆孔，孔径分别为1mm、3mm和5mm三种规格，其作用为使颗粒通过时产生压力。
上述平流泵为2PB00C系列平流泵。
上述数据采集器为KDP-201。
使用方法为将颗粒水溶液放入筛网罐中活塞和筛网之间，开启油浴锅和数据采集器，待数据采集器示数平稳后视为达到预设的高温高压条件，启动平流泵推动活塞直到压力达到设定的保护压力。由突破压力、通过率、保护压力时间三个参数来表征颗粒强度。
其中，保护压力时间为从初始压力上升到设定的保护压(其值为回压阀压力加上10MPa)所用的时间；突破压力为台阶压力减去初始压力；通过率为颗粒通过筛网的百分比。
本发明的有益效果：本发明提供的这种颗粒强度测定装置解决了高温高压条件下液体中颗粒强度的测定问题，实现了不同粒径颗粒调驱剂强度的快速测定，方法简单，操作方便，实用性强，尤其适用于调剖(调驱)技术中复杂地层条件下颗粒强度的测定。
附图说明:
图1是本发明高温高压颗粒强度测定装置的结构示意图。
图2a是孔径为1mm的可拆卸筛网示意图。
图2b是孔径为3mm的可拆卸筛网示意图。
图2c是孔径为5mm的可拆卸筛网示意图。
图3是筛网罐剖面图。
图4是本发明所述装置用于测定生物调流剂溶液颗粒强度的压力曲线图。
图5是本发明所述装置用于测定加入0.5％交联剂并常温下放置一天后的生物调流剂溶液颗粒强度的压力曲线图。
图6是本发明所述装置用于测定橡胶调流剂溶液颗粒强度的压力曲线图。
其中，1—平流泵；2—管线一；3—阀门一；4—筛网罐；5—活塞；6—筛网；7—滤膜；8—油浴锅；9—管线二；10—阀门二；11—回压阀；12—手摇泵；13—管线三；14—阀门三；15—数据采集器。
具体实施方式:
以下将结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
为了克服现有技术对高温高压水溶液中的颗粒强度难以测定问题，本发明提供了一种如图1所示的颗粒强度测定装置，包括平流泵1，筛网罐4，油浴锅8，回压阀11和数据采集器15。
所述筛网罐4竖直置于油浴锅8中；所述筛网罐4内部分别设置有活塞5、筛网6和滤膜7；
所述平流泵1通过管线一2和阀门一3与筛网罐4中活塞所在一端相连，所述筛网罐4中滤膜所在一端通过管线二9和阀门二10与回压阀11相连。
所述数据采集器15通过管线三13和阀门三14与筛网罐4顶部相连。
所述筛网6为布满圆孔的金属圆片，安装于筛网罐4内部，可拆卸，圆孔的规格为1mm、3mm和5mm。
所述滤膜7安置在筛网罐底部，可拆卸，目数为100目，其作用是防止通过的颗粒堵塞管线。
所述平流泵为2PB00C系列平流泵；所述数据采集器15为KDP-201。
在使用本实施例提供的高温高压颗粒强度测定装置时，首先选择与颗粒粒径相匹配的筛网，以颗粒刚好不能通过筛网为宜，将一定体积的待测颗粒溶液置于筛网罐4内的活塞5与筛网6之间，将筛网罐4按照图1的顺序安装，将回压阀设定一个初始值(防止温度高于100℃时，待测颗粒溶液蒸发)，开启油浴锅8，同时开启数据采集器15，待数据采集器15示数稳定，则认为筛网罐4内部的温度已达油浴锅8的温度，开启平流泵1，使平流泵1匀速推动活塞5，在颗粒接触筛网前压力平稳，直到活塞5直接挤压待测颗粒于筛网6上，压力出现上升，部分颗粒会通过筛网6，直到压力过大时，停止平流泵1，保存记录的数据，分析其保护压力时间、突破压力与通过率，通过上述三个数据来表征该待测颗粒的强度。
其中，保护压力时间为从初始压力上升到设定的保护压(其值为回压阀压力加上10MPa)所用的时间；突破压力为台阶压力减去初始压力；通过率为颗粒通过筛网的百分比。
该高温高压强度测定装置解决了溶液中颗粒在高温高压条件下强度的测定问题，实现了不同粒径颗粒强度的测定，测试方法简单，操作方便，实用性强。
性能测试1：
选定生物颗粒调流剂溶液作为测定对象，其强度测定方法如下：
选取筛网6的孔径为5mm，在筛网罐4中注入浓度为100g/l、平均粒径为5mm的生物颗粒调流剂溶液，使用手摇泵12将回压阀11压力设定为3MPa，油浴锅8的温度设定为130℃，同时开启数据采集器15，待数据采集器15示数稳定，则认为筛网罐4内部的温度即颗粒溶液的温度已达到130℃，设定平流泵1的流量为1mL/min，平流泵1匀速推动活塞5，在颗粒接触筛网前压力平稳，直到活塞5直接挤压该生物颗粒于筛网6上，压力出现快速上升，上升到一定程度，会出现压力上升减缓甚至稳定，一小段时间后压力继续快速上升，数据采集器15的压力曲线图上出现“台阶”，直到压力达到13MPa，停止平流泵1，保存记录的数据，打开筛网罐4记录其5mm筛网通过率，其压力测定结果如图4所示。
由图4可知，该生物调流剂颗粒在130℃、3MPa下的保护压力时间为540s，突破压力为1.4MPa，5mm筛网通过率为95％。
性能测试2：
在性能测试1的基础上，向生物调流剂中加入0.5％的交联剂，常温下放置一天后，测定其强度，其强度测定方法如下：
选取筛网6的孔径为5mm，在筛网罐4中注入加入0.5％交联剂的浓度为100g/l、平均粒径为5mm的生物颗粒调流剂溶液，使用手摇泵12将回压阀11压力设定为3MPa，油浴锅8的温度设定为130℃，同时开启数据采集器15，待数据采集器15示数稳定，则认为筛网罐4内部的温度即颗粒溶液的温度已达到130℃，设定平流泵1的流量为1mL/min，平流泵1匀速推动活塞5，在颗粒接触筛网前压力平稳，直到活塞5直接挤压该生物颗粒于筛网6上，压力出现快速上升，上升到一定程度，会出现压力上升减缓甚至稳定，一小段时间后压力继续快速上升，数据采集器15的压力曲线图上出现“台阶”，直到压力达到13MPa，停止平流泵1，保存记录的数据，打开筛网罐4记录其5mm筛网通过率，其压力测定结果如图5所示。
由图5可知，加入0.5％交联剂的生物调流剂颗粒在130℃、3MPa下的保护压力时间为430s，突破压力为0.85MPa，5mm筛网通过率为95％。与性能测试2相比可知，在加入0.5％的交联剂并常温下放置一天后，该生物调流剂颗粒的保护压力时间减小，突破压力减小，既该体系中颗粒的强度下降。
性能测试3：
选定橡胶颗粒溶液作为测定对象，其强度测定方法如下：
选取筛网6的孔径为3mm，在筛网罐4中注入浓度为100g/l、平均粒径为3.5mm的橡胶颗粒调流剂溶液，使用手摇泵12将回压阀11压力设定为3MPa，油浴锅8的温度设定为130℃，同时开启数据采集器15，待数据采集器15示数稳定，则认为筛网罐4内部的温度即颗粒溶液的温度已达到130℃，设定平流泵1的流量为1mL/min，平流泵1匀速推动活塞5，在颗粒接触筛网前压力平稳，直到活塞5直接挤压该生物颗粒于筛网6上，压力出现快速上升，上升到一定程度，会出现压力上升减缓甚至稳定，一小段时间后压力继续快速上升，数据采集器15的压力曲线图上出现“台阶”，直到压力达到13MPa，停止平流泵1，保存记录的数据，打开筛网罐4记录其3mm筛网通过率，其压力测定结果如图6所示。
由图6可知，该橡胶调流剂颗粒在130℃、3MPa下的保护压力时间为485s，突破压力为3.98MPa，3mm筛网通过率为70％。对比图4可得：该橡胶调流剂颗粒强度比生物调流剂颗粒强度大的多。

Claims (5)

1.一种调剖堵水用颗粒强度测定装置，包括平流泵，油浴锅，筛网罐，筛网，手摇泵，回压阀，数据采集器，其特征是，
所述筛网罐置于高温油浴锅中，筛网罐内部设置有活塞、筛网和滤膜；
所述平流泵与筛网罐中活塞所在入口端相连，所述筛网罐中滤膜所在出口端与回压阀相连，筛网位于活塞和滤膜之间；
所述数据采集器与筛网罐顶部相连。
2.根据权利要求1所述测定装置，其特征是所述筛网的孔径有1mm、3mm或5mm三种规格，安装在筛网罐中下部，可拆卸。
3.根据权利要求1所述测定装置，其特征是所述滤膜7安置在筛网罐底部，可拆卸，目数为100目。
4.根据权利要求1所述测定装置，其特征是所述平流泵为2PB00C系列平流泵。
5.根据权利要求1所述测定装置，其特征是所述数据采集器为KDP-201。
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