CN107630687A - 一种致密油流体脉冲驱替系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种致密油流体脉冲驱替系统，包括：控制单元、伺服泵、波形发生器、岩心夹持器；岩心夹持器的内部可容置岩心，伺服泵与岩心夹持器连通，伺服泵按照控制单元发送的控制信号中的流体流量和流体压力向岩心夹持器内注入驱替流体；波形发生器根据控制单元发送的指令生成脉冲信号；岩心夹持器设置有与波形发生器电连接的震荡装置，震荡装置在脉冲信号的激励下产生机械运动，以在岩心夹持器内形成作用于岩心的驱替流体脉冲，岩心在驱替流体脉冲的驱替作用下输出油气。本发明可实现设计并分析不同特征的流体脉冲对致密油储层的驱替效果。

Description

一种致密油流体脉冲驱替系统

技术领域

本发明涉及致密油开采领域，尤其涉及一种致密油流体脉冲驱替系统。

背景技术

石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50％)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，许多国家都把石油列为战略物资。

自然界中的石油通常贮存在地下储层中，储层是贮存油气并能允许油气在其中通过的有储集空间的岩层，储层中的储集空间有岩石碎屑间的孔隙、岩石裂缝中的裂隙、溶蚀作用形成的洞隙，孔隙一般与沉积作用有关，裂隙多半与构造形变有关，洞隙往往与古岩溶有关，空隙的大小、分布和连通情况，影响油气的流动，决定着油气开采的特征。

石油的开采是指将储层中的油气从储层流入井底，又从井底上升到井口的驱动方式。常用的石油开采方法是通过采用具有驱替液形式的另一种介质直接置换，该另一种介质常常是水或气，在压力下，驱替流体经由注入井被注入到储层岩层中，注入的驱替流体一方面起到帮助维持储层压力的作用，另一方面在其通过储层岩层朝着生产井渗透过程中将储层岩层空隙内壁中的油气驱替出来带入生产井。因此，石油的开采效果主要取决于储层岩石的结构和岩石中油气的渗流阻力。

致密油作为非常规油气资源中重要的组成部分，将会为我国原油产量的增加发挥重要作用，据国土资源部新一轮油气资源评价显示，在我国的可采石油资源中，致密油占2/5。致密油是致密储层油的简称，主要赋存空间为致密砂岩、泥灰岩、白云岩等非常规储层，这些非常规储层具有孔隙度小、渗透率低等特点，因此，将致密油从储层岩石中驱替流入井筒，或从井筒举升到地面都很困难，从而使致密油的开采具有较大的难度。在致密油资源中还有一部分高粘度致密油，其开发难度更大。

目前对于高粘度原油的开发主要依赖热力开采的方式，利用原油的粘温特性，通过向井下注入高温蒸汽，使原油升温降粘，达到降低原油的渗流阻力来提高采收率。此外，火烧油层也是常见的开采稠油的方法，其是热气开采的另一种方式，通过将原油在地下点燃升高储层温度，使原油粘度降低，同时燃烧产生的气体也起到增压的目的，进一步提高原油采收率。

然而，对于致密油稠油储层，采用蒸汽开采的效果较差，由于采用蒸汽吞吐的方式，对于水平井，需要采用蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage，简称SAGD)的开发方式，这种开发方式需要为蒸汽注入通道专门打井，开发成本相对较高、开发难度相对更大；而火烧油层的方式虽然操作成本低，但其难以控制，且增产效果有限。

对于高粘度储层的开发，目前美国兴起了一种新的技术：Baric-thermal Flow(简称S-BTF)技术，该技术利用原油的摇溶特性，通过向地层发送流体脉冲波，让原油粘度变小，降低原油开采难度，同时流体脉冲波还可在地层中形成微型压裂，增大储层岩石的渗透率，进一步降低原油开采难度，提高高粘度原油的开采率。此技术相较于热力开采技术，实施难度显著降低，高粘度原油开采的增产效果也十分明显，具有在致密油储层的开采中推广应用的潜力。

将该技术推广应用至致密油储层的开采的关键在于流体脉冲的参数，向致密油储层发送的流体脉冲的频率、波长、振幅等参数均与致密油储层本身的参数密切相关，影响着储层致密油的最终开采效果。

在对致密油储层进行开采前，通常会对储层岩石进行取芯，将获得的岩心在地面实验室的驱替系统中进行相关模拟，以了解储层岩石中致密油的属性、产出能力随着开采条件的变化规律。目前的驱替系统主要通过研究驱替流体(即被注入储层岩层的流体)的成分以及压力等开采条件对储层岩石中致密油的驱替效果的影响，不具备针对不同储层及原油特性设计流体脉冲的能力，因此，如何针对储层及原油特性设计流体脉冲是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种致密油流体脉冲驱替系统，用于针对不同储层及原油特性设计流体脉冲。

本发明提供一种致密油流体脉冲驱替系统，包括：控制单元、伺服泵、波形发生器、岩心夹持器；其中，所述控制单元，分别与所述伺服泵和波形发生器电连接，用于向所述伺服泵发送控制信号、以及向所述波形发生器发送指令；所述岩心夹持器的内部可容置岩心，所述伺服泵与所述岩心夹持器连通，所述伺服泵用于按照所述控制信号中的流体流量和流体压力，向所述岩心夹持器内注入驱替流体；所述波形发生器，用于根据所述控制单元发送的指令生成脉冲信号；所述岩心夹持器设置有震荡装置，所述震荡装置与所述波形发生器电连接，用于在所述脉冲信号的激励下产生机械运动，以在所述岩心夹持器内形成作用于所述岩心的驱替流体脉冲，所述岩心在所述驱替流体脉冲的驱替作用下输出油气。本方案通过采用波形发生器和与其电连接的震荡装置，可以实现针对不同岩心设计不同的流体脉冲。

在一些可行的实施方式中，岩心夹持器包括：入口端限位器、出口端限位器和弹性围压管；弹性围压管用于容置岩心，入口端限位器套设在弹性围压管的一端内，出口限位器套设在弹性围压管的另一端内，入口端限位器和出口限位器用于抵在所述岩心的两端；入口端限位器内开设有第一贯穿孔，第一贯穿孔的一端连通至伺服泵，用于将伺服泵输出的驱替流体注入第一贯穿孔内；震荡装置设置于入口端限位器，用于带动入口端限位器震动，形成位于第一贯穿孔内的驱替流体脉冲，并通过第一贯穿孔将驱替流体脉冲作用至岩心；出口端限位器内开设有第二贯穿孔，用于通过第二贯穿孔输出岩心在驱替流体脉冲作用下输出的油气。通过将震荡装置设置于入口端限位器，这样既可以带动入口端限位器震动形成作用于岩心的驱替流体脉冲，又可以避免整个岩心夹持器的震动，从而保持岩心夹持器的结构稳定性。

进一步的，上述驱替系统的岩心夹持器还可以包括包裹弹性围压管的外侧壁的外壳，岩心夹持器两端设置有入口端密封部件和出口端密封部件，入口端密封部件填充在入口端限位器和外壳之间，出口端密封部件填充在出口端限位器和外壳之间。

在一些可行的实施方式中，震荡装置包括电磁线圈和环形永磁铁；入口限端位器包括限位器主体和位于限位器主体两端的端部，端部的截面大于限位器主体的截面；电磁线圈固定套设在限位器主体外，环形永磁铁可活动的套设在限位器主体外；电磁线圈与波形发生器电连接，用于根据所述脉冲信号产生磁场；环形永磁铁，用于在所述磁场的激励下震动，并带动所述入口端限位器运动。该实施方式的震荡装置结构简单，易于安装，且可产生脉冲特征参数稳定的流体脉冲。

在一些可行的实施方式中，入口端限位器和出口端限位器用于与岩心接触的一端分别设置有第一换能器和第二换能器；第一换能器与控制单元连接，将传入岩心的流体脉冲的机械震动转化为第一电信号并发送至控制单元；第二换能器与控制单元连接，将岩心传出的流体脉冲的机械震动转化为第二电信号并发送至控制单元；控制单元根据第一电信号和第二电信号调整发送给波形发生器的指令。通过岩心两端的换能器，可以获知实际作用于岩心的流体脉冲的频率、振幅等脉冲特征参数和穿过岩心后剩余的流体脉冲的频率、振幅等脉冲特征参数，一方面，可以根据这些参数对波形发生器的脉冲信号进行调整，使得作用于岩心的实际流体脉冲的脉冲特征参数与用户设计的脉冲特征参数一致，以便于更精确的进行测试分析，提高驱替系统的模拟精确度和模拟结果的可参考度；另一方面，可以将这些脉冲特征参数与岩心的驱替结果结合分析，获得岩心最佳驱替效果下对应的的脉冲特征参数以应用于实际生产中。进一步的，在本实施方式中，驱替系统还可以包括：示波器；示波器分别与第一换能器和第二换能器电连接，用于显示所述第一换能器转化的第一电信号和所述第二换能器转化的第二电信号。

在一些可行的实施方式中，驱替系统还包括：入口端液体流量计、入口端压力传感器；入口端液体流量计和入口端压力传感器连接在伺服泵和入口端限位器之间，且入口端液体流量计和入口端压力传感器均与控制单元电连接；入口端液体流量计用于测量注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量，并发送给控制单元；入口端压力传感器用于测量注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际压力，并发送给控制单元；控制单元根据实际流量和压力调整发送给伺服泵的控制信号。根据获得的注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量和实际压力对控制单元发送给伺服泵的控制信号进行调整，使得最终注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量和实际压力与用户设计的流量和压力参数一致，从而可以更精确的进行测试分析，提高驱替系统的模拟精确度和模拟结果的可参考度。

在一些可行的实施方式中，驱替系统还包括：出口端压力传感器；出口端压力传感器与出口端限位器连接，且出口端压力传感器与控制单元电连接；出口端压力传感器测量第二贯穿孔输出的油气的压力，并将测量获得的压力发送给控制单元；控制单元根据第二贯穿孔输出的油气的压力调整发送给波形发生器的指令。用户可以根据岩心输出的油气的压力来设计调整控制单元发送给波形发生器的指令，从而获得不同的波形信号，以实现对驱替系统在不同波形信号条件下的驱替效果的评价。

在一些可行的实施方式中，出口端限位器包括开设有贯穿孔的第一限位器和第二限位器；第一限位器和第二限位器之间设置有缓冲垫，缓冲垫开设有通孔，通孔、所述第一限位器的贯穿孔和所述第二限位器的贯穿孔对应设置。在本实施方式中，通过在出口端限位器内设置具有通孔的缓冲垫，可以在输出岩心被驱替的油气的同时，减弱由入口端限位器传递至出口端限位器的震动，从而保持岩心夹持器的结构稳定性。

在一些可行的实施方式中，驱替系统还包括：油气分离器，油气分离器与出口限位器连通，用于对岩心在驱替流体脉冲的驱替作用下输出的油气进行气液分离。该驱替系统还可以包括：出口端液体流量计和出口端气体流量计；出口端液体流量计和出口端气体流量计与油气分离器的出口端连接，且出口端液体流量计和出口端气体流量计与控制单元电连接，分别用于测量油气分离器出口端的液体流量和气体流量，并将测量结果发送给控制单元；控制单元根据所述油气分离器出口端的液体流量和气体流量，分析驱替效果并调整发送给波形发生器的指令。用户可以根据岩心输出的油气的流量来设计控制单元发送给波形发生器的指令，从而获得不同的波形信号，以实现对驱替系统在不同波形信号条件下的驱替效果的评价。

在一些可行的实施方式中，岩心夹持器还包括：围压泵和液压管线；围压泵通过液压管线与弹性围压管连接，用于向所述弹性围压管的外围面施加压力。本实施方式中，通过围压泵向岩心施加岩心所在深度的储层的压力，可以更精确的模拟储层中致密油的实际开采环境，从而获得更精确和更有参考价值的模拟结果。

本发明提供的致密油流体脉冲驱替系统，通过控制单元向波形发生器发送指令，波形发生器根据所述指令生成相应频率、波长和振幅的脉冲信号，设置在岩心夹持器上的震荡装置在所述脉冲信号的激励下产生机械震荡，将岩心夹持器内的驱替流体激发成具有特定频率、波长和振幅的驱替流体脉冲，由于致密油具有摇溶特性，当所述驱替流体脉冲作用于岩心夹持器内的岩心时，使得岩心内的致密油与注入的脉冲驱替流体互溶，从而显著降低致密油的粘度和密度，大大提升所述岩心输出油气的效率，即提高致密油的驱替效果。另外，本发明提供的致密油流体脉冲驱替系统可以通过设计调整控制单元向波形发生器发送的指令以生成各种不同频率、波长和振幅的脉冲信号，从而获得具有不同频率、波长和振幅的驱替流体脉冲，最终获得岩石中储层流体产出能力随着驱替流体脉冲的频率、波长和振幅的变化规律，实现针对不同的岩心物性设计最佳驱替效果的流体脉冲。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的致密油流体脉冲驱替系统的结构示意图；

图2为图1所示的致密油流体脉冲驱替系统的岩心夹持器的结构图。

附图标记说明：

1：控制单元； 2：伺服泵；

3：波形发生器； 4：示波器

5：震荡装置； 6：岩心夹持器；

7：围压泵； 8：油气分离器；

9：入口端液体流量计； 10：出口端气体流量计；

11：出口端液体流量计； 12：出口端压力传感器；

13：入口端压力传感器； 14：液压管线；

15：外壳； 16：入口端密封部件；

17：出口端密封部件； 18：弹性围压管；

19：密封圈； 20：出口端限位器；

201：第一限位器； 202：第二限位器；

21：入口端限位器； 211：限位器主体；

212：端部； 213：端部；

22：岩心； 23：第二换能器；

24：第一换能器； 25：缓冲垫；

26：电磁线圈； 27：环形永磁铁；

28：信号接口； 29：信号接口；

30：液压管线； 31：液压管线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的致密油流体脉冲驱替系统的结构示意图，图2为图1所示的致密油流体脉冲驱替系统的岩心夹持器的结构图。请参照图1和图2，本实施例的致密油流体脉冲驱替系统包括：控制单元1、伺服泵2、波形发生器3、岩心夹持器6。所述控制单元1分别与所述伺服泵2和波形发生器3电连接，用于向所述伺服泵2发送控制信号、以及向所述波形发生器3发送指令；所述岩心夹持器6的内部可容置岩心22，所述伺服泵2与所述岩心夹持器6连通，所述伺服泵2用于按照所述控制信号中的流体流量和流体压力，向所述岩心夹持器6内注入驱替流体；所述波形发生器3，用于根据所述控制单元1发送的指令生成脉冲信号；所述岩心夹持器6设置有震荡装置5，所述震荡装置5与所述波形发生器3电连接，用于在所述脉冲信号的激励下产生机械震荡，以在所述岩心夹持器6内形成作用于所述岩心22的驱替流体脉冲，所述岩心22在所述驱替流体脉冲的驱替作用下输出油气。

具体的，所述控制单元1可以是计算机、平板电脑或手机等具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的装置；所述控制单元1与所述伺服泵2和波形发生器3之间可以通过电缆或光纤等有线的方式实现电连接，也可以通过局域网、广域网、Wi-Fi、2G网络、3G网络、4G网络、5G网络等无线方式实现控制信号和控制指令的发送和接收，本实施例不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况设计。

伺服泵2和岩心夹持器6之间可以通过液压管线连通，伺服泵2输出的驱替流体通过所述液压管线输送至所述岩心夹持器6内容置的岩心22，以驱替出所述岩心22内的油气。其中，所述岩心22为石油开发过程中向井内下入取心工具，从储层中钻取出的岩石样品，岩心是了解地下储层的物理、化学性质和含油、气、水状况等最直观、最实际的资料。

波形发生器3可以是正弦波发生器、方波发生器和/或三角波发生器，可选的，所述波形发生器3为任意波形发生器，所述任意波形发生器可以根据用户在所述控制单元1中设计的指令输出任意波形。

在本实施例中，控制单元1向伺服泵2发送控制信号，伺服泵2根据接收的所述控制信号向所述岩心夹持器6内部输出相应流量和压力的驱替流体，所述驱替流体被输送到所述岩心夹持器6容置的岩心22，用来驱替所述岩心22内的致密油；在所述控制单元1向所述伺服泵2发送控制信号的同时(或者发送控制信号之前或者之后，本实施例不对此进行限制)，控制单元1向波形发生器3发送指令，波形发生器3根据接收到的所述指令生成相应频率、振幅和波长的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给设置在所述岩心夹持器6上的震荡装置5，震荡装置5在所述脉冲信号的激励下产生机械震荡，从而使所述岩心夹持器6内的驱替流体产生脉冲并将脉冲传递到所述岩心22内部，由于致密油具有摇溶特性，在所述流体脉冲的作用下，所述岩心22内的致密油与注入的驱替流体互溶，从而显著降低所述岩心22内致密油的粘度和密度，使得所述岩心22内的油气更容易被所述驱替流体驱替出来。另外，通过设计所述控制单元1发送给所述波形发生器的指令，可以使所述波形发生器产生不同的波形信号，从而获得不同特征的流体脉冲，通过对采用不同波形信号时所述岩心22输出油气的效率也即所述岩心的驱替效果进行分析，可以获得针对所述岩心具有最佳驱替效果时的流体脉冲特征，因此，本发明提供的致密油流体脉冲驱替系统可实现针对不同的岩心物性设计最佳驱替效果的流体脉冲特征。

进一步的，如图2所示，在上述实施例的基础上，所述岩心夹持器6包括：入口端限位器21、出口端限位器20和弹性围压管18。

具体的，所述弹性围压管18可以是耐热、耐油性能的硅橡胶热缩管、聚四氟乙烯管(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)或偏氟乙烯热缩管(Polyvinylidene fluoride，简称PVDF)等。所述弹性围压管18用于容置所述岩心22。

所述入口端限位器21套设在所述弹性围压管18的一端内，所述出口端限位器20套设在所述弹性围压管18的另一端内，所述入口端限位器21和所述出口限位器20用于抵在所述岩心22的两端。所述入口端限位器21内开设有第一贯穿孔，所述第一贯穿孔的一端连通至所述伺服泵2，用于将所述伺服泵2输出的驱替流体注入所述第一贯穿孔内；所述出口端限位器20内开设有第二贯穿孔，用于通过所述第二贯穿孔输出所述岩心22在所述驱替流体脉冲作用下输出的油气。

实际应用中，可以在所述入口端限位器21的第一贯穿孔和所述出口限位器20的第二贯穿孔内分别设置液压管线31、30，所述第一贯穿孔内的液压管线与所述伺服泵连通，所述伺服泵2输出的驱替流体通过所述第一贯穿孔内的液压管线注入所述岩心22，所述岩心22在所述驱替流体的驱替作用下输出的油气通过所述第二贯穿孔内的液压管线输出。

具体的，所述入口端限位器21和所述出口限位器20可以是开设有贯穿孔的金属实体或者塑料是实体或者玻璃实体等，所述入口端限位器21和所述出口限位器20的横截面可以是圆形、椭圆形、多边形或者不规则形状等。所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔的横截面可以是圆形、椭圆形、多边形，或者不规则形状等。为了减小所述第一贯穿孔内驱替流体和/或所述第二贯穿孔内所述岩心22输出的油气的阻力，使所述第一贯穿孔内驱替流体和/或所述第二贯穿孔内所述岩心22输出的油气畅通，本实施例中所述第一贯穿孔和/或所述第二贯穿孔优选横截面为圆形的贯穿孔。

所述震荡装置5设置于所述入口端限位器21，用于带动所述入口端限位器震动21，形成位于所述第一贯穿孔内的驱替流体脉冲，并通过所述第一贯穿孔将所述驱替流体脉冲作用至所述岩心22；出口端限位器20内开设有第二贯穿孔，用于通过第二贯穿孔输出岩心22在驱替流体脉冲作用下输出的油气。通过将震荡装置5设置于入口端限位器21，既可以带动入口端限位器21震动，以形成作用于岩心22的驱替流体脉冲，又可以避免整个岩心夹持器6的震动，从而保持岩心夹持器6的结构稳定性。

进一步的，还可以在出口端限位器20内设置缓冲垫25，用于减弱由入口端限位器21传递至出口端限位器20的震动。举例来说，出口端限位器20可以包括开设有贯穿孔的第一限位器201和第二限位器202；第一限位器201和第二限位器202之间设置有缓冲垫25，缓冲垫25开设有通孔，通孔、所述第一限位器201的贯穿孔和所述第二限位器202的贯穿孔对应设置，即所述第一限位器201的贯穿孔和所述第二限位器202的贯穿孔与所述缓冲垫的通孔连通，用于通过连通的贯穿孔和通孔输出岩心22中被驱替出的油气。此外，还可以在连通的贯穿孔和通孔内插入液压管线，通过液压管线输出岩心22中被驱替出的油气。

具体的，缓冲垫25可以是橡胶缓冲垫、聚氨酯缓冲垫或者尼龙缓冲垫；可选的，缓冲垫25的横截面形状与第一限位器201和第二限位器202的横截面形状一致。可选的，缓冲垫25的通孔的横截面的形状与第一限位器201的贯穿孔和所述第二限位器202的贯穿孔的横截面的形状一致。可选的，缓冲垫25的通孔位于缓冲垫25的中心位置。可选的，缓冲垫25的横截面形状可以与第一限位器201和第二限位器202的横截面形状不一致，缓冲垫25的通孔可以位于中心或者其他位置。

进一步的，如图2所示，出口端限位器20与岩心22接触的一端的横截面可以大于与出口端限位器20与出口端密封部件17卡合的处的横截面，因此，可以在出口端限位器20横截面发生变化处，即在出口端限位器20与出口端密封部件17卡合处设置缓冲垫25，从而减弱由入口端限位器21传递至出口端密封部件17的震动，从而增强整个岩心夹持器6的结构稳定性。

实际应用中，震荡装置5可以包括电磁线圈26和环形永磁铁27；入口限端位器21包括限位器主体211和位于限位器主体两端的端部212、213，端部212、213的截面大于限位器主体221的截面；电磁线圈26固定套设在限位器主体211外，环形永磁铁27可活动的套设在限位器主体211外；电磁线圈26与波形发生器3电连接，用于根据所述脉冲信号产生磁场；环形永磁铁27在所述磁场的激励下震动，并带动所述入口端限位器21运动。具体的，电磁线圈26可以通过设置于端部212信号接口28与波形发生器3电连接。本实施例提供的震荡装置5结构简单，易于安装，且可产生脉冲特征参数稳定的流体脉冲。当然，震荡装置5还可以采用其他结构，其能够在波形发生器3的脉冲信号的激励下产生机械振动，产生作用于岩心22的驱替流体脉冲即可，本实施例不对此进行限制。

进一步的，岩心夹持器6还可以包括包裹弹性围压管18的外侧壁的外壳15，岩心夹持器6两端设置有入口端密封部件16和出口端密封部件17，入口端密封部件16填充在入口端限位器21和外壳15之间，出口端密封部件17填充在出口端限位器20和外壳15之间。

具体的，入口端密封部件16和出口端密封部件17可以是密封卡箍，入口端密封卡箍卡合在岩心夹持器6的外壳15和入口端限位器21之间，出口端密封卡箍卡合在岩心夹持器的外壳15和出口端限位器20之间，入口端密封卡箍和出口端密封卡箍与外壳15之间可以设置密封圈19进行密封连接；此外，入口端密封卡箍与入口端限位器21之间、出口端密封卡箍与出口端限位器20之间也可以设置密封圈以对岩心夹持器6内的岩心所在的区域进行进一步的密封处理。

实际应用中，入口端限位器21和出口端限位器20用于与岩心22接触的一端分别设置有第一换能器24和第二换能器23；第一换能器24与控制单元1连接，将传入岩心22的流体脉冲的机械震动转化为第一电信号并发送至控制单元1；第二换能器23与控制单元1连接，将岩心22传出的流体脉冲的机械震动转化为第二电信号并发送至控制单元1；控制单元1根据第一电信号和第二电信号调整发送给波形发生器3的指令。具体的，第一换能器24可以通过设置于入口端限位器21的信号接口28与控制单元1电连接，第二换能器23可以通过设置于出口端限位器20的信号接口29与控制器1电连接。本实施方式中，通过岩心22两端的换能器，可以获知实际作用于岩心22的流体脉冲的频率、振幅等脉冲特征参数和穿过岩心22后剩余的流体脉冲的频率、振幅等脉冲特征参数，一方面，可以根据这些参数对波形发生器3的脉冲信号进行调整，使得作用于岩心22的实际流体脉冲的脉冲特征参数与用户设计的脉冲特征参数一致，以便于更精确的进行测试分析，提高驱替系统的模拟精确度和模拟结果的可参考度；另一方面，可以将这些脉冲特征参数与岩心22的驱替结果结合分析，获得岩心最佳驱替效果下对应的的脉冲特征参数以应用于实际生产中。

进一步的，驱替系统还可以包括：示波器4；示波器4分别与第一换能器24和第二换能器23电连接，用于显示所述第一换能器24转化的第一电信号和所述第二换能器23转化的第二电信号，使用户可以更直观的观察作用于岩心22的驱替流体脉冲的脉冲特征参数和驱替流体穿过岩心22后剩余的流体脉冲特征参数，从而对设计的驱替实验参数进行优化调整。

具体的，第一换能器24和第二换能器23还可以通过示波器4与控制单元1电连接，即第一换能器24和第二换能器23连接至示波器4，示波器4连接至控制单元1，示波器4不仅可以显示第一电信号和第二电信号，还可以提取第一电信号和第二电信号的脉冲特征参数，并发送给控制单元1，以供控制单元1进行分析调整发送给波形发生器3的指令。

实际应用中，伺服泵2和入口端限位器21之间还可以连接入口端液体流量计9和入口端压力传感器13，入口端液体流量计9和入口端压力传感器13均与控制单元1电连接，分别用于测量注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量和实际压力；并将所述实际流量和实际压力发送给控制单元1；控制单元1根据实际流量和压力调整发送给伺服泵2的控制信号。本实施方式中，控制单元1根据获得的注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量和实际压力对控制单元发送给伺服泵2的控制信号进行调整，使得最终注入第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量和实际压力与用户设计的流量和压力参数一致，从而可以更精确的进行测试分析，提高驱替系统的模拟精确度和模拟结果的可参考度。

进一步的，出口端限位器20还可以连接有出口端压力传感器12，出口端压力传感器12与控制单元1电连接，出口端压力传感12用于测量第二贯穿孔输出的油气的压力并发送给控制单元1；控制单元1根据第二贯穿孔输出的油气的压力调整发送给波形发生器3的指令。本实施方式中，用户可以根据岩心22输出的油气的压力来设计调整控制单元1发送给波形发生器3的指令，从而获得不同的波形信号，以实现对驱替系统在不同波形信号条件下的驱替效果的评价。

实际应用中，驱替系统还可以包括：油气分离器8，油气分离器8与出口端限位器20连通，用于对岩心22在驱替流体脉冲的驱替作用下输出的油气进行气液分离。

进一步的，油气分离器8的出口端可以连接出口端液体流量计11和出口端气体流量计10，出口端液体流量计11和所述出口端气体流量计10与所述控制单元1电连接，分别用于测量所述油气分离器8出口端的液体流量和气体流量并发送给控制单元1；控制单元1根据所述油气分离器8出口端的液体流量和气体流量，分析驱替效果并调整发送给波形发生器3的指令。本实施方式中，用户可以根据岩心22输出的油气的流量来设计控制单元1发送给波形发生器3的指令，从而获得不同的波形信号，以实现对驱替系统在不同波形信号条件下的驱替效果的评价。

进一步的，岩心夹持器6还可以包括：围压泵7和液压管线14；围压泵7通过液压管线14与弹性围压管18连接，用于向所述弹性围压管18的外围面施加压力。本实施方式中，通过围压泵7向弹性围压管18的外围面施加压力，可以使得弹性围压管18内容置的岩心22承受的压力与岩心所在深度的储层的压力一致，从而可以更精确的模拟储层中致密油的实际开采环境，从而获得更精确和更有参考价值的模拟结果。

下面以实际应用场景举例说明本实施例的致密油流体脉冲驱替系统的基本工作原理和过程。首先安装被测量岩心22：利用入口端限位器21和出口端限位器20堵塞固定被夹持岩心22，使用弹性围压管18将上述三部分进行包裹，然后将弹性围压管18放入外壳15，液压管线14的一端与弹性围压管18连接，液压管线14的另一端连接至围压泵18，随后将入口端密封部件16和出口端密封部件17分别填充在外壳和入口端限位器21之间以及外壳和出口端限位器20之间，完成最终整体组装。组装完成后，驱替系统开始工作，控制单元1向伺服泵2发送控制信号，伺服泵2根据接收的控制信号向入口端限位器21内的第一贯穿孔输出相应流量和压力的驱替流体，所述驱替流体被输送到所述弹性围压管18内容置的岩心22，用来驱替所述岩心22内的致密油；在所述控制单元1向所述伺服泵2发送控制信号的同时(或者发送控制信号之前或者之后，本实施例不对此进行限制)，控制单元1向波形发生器3发送指令，波形发生器3根据接收到的所述指令生成相应频率、振幅和波长的脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给固定套设在入口端限位器21的限位器主体211外的电磁线圈26，电磁线圈26根据接收到的脉冲信号产生磁场，可活动的套设在入口端限位器21的限位器主体211外的环形永磁铁27在所述磁场的激励下震动，并带动入口端限位器21运动，从而使入口端限位器21的第一贯穿孔内的驱替流体产生脉冲，驱替流体脉冲传递到岩心22内部，由于致密油具有摇溶特性，在所述流体脉冲的作用下，岩心22内的致密油与注入的驱替流体互溶，从而显著降低所述岩心22内高粘度原油的粘度和密度，使得所述岩心22内的油气更容易被所述驱替流体驱替出来。贴于岩心22表面的第一换能器24和第二换能器23分别穿透岩心22之前和之后的流体脉冲转化为电信号，并发送给示波器4显示，以及发送给控制单元1；入口端液体流量计9和入口端压力传感器13分别测量伺服泵2向入口端限位器21内的第一贯穿孔输出的驱替流体的实际流量和实际压力，并发送给控制单元1，控制单元1根据该实际流量和实际压力调整发送给伺服泵2的控制信号，以对伺服泵2输出的驱替流体的流量和压力进行校正；出口端压力传感器12、出口端气体流量计10和出口端液体流量计11分别测量出口端限位器20的第二贯穿孔输出的油气的压力、气体流量和液体流量，并发送给控制单元1。通过调整控制单元1发送给波形发生器3的指令，可以获得不同的脉冲信号，以及与脉冲信号对应的驱替流体脉冲，以及出口端限位器20的第二贯穿孔输出的油气的压力、气体流量和液体流量数据，对驱替流体脉冲的特征参数和第二贯穿孔输出的油气的压力、气体流量和液体流量数据进行分析，可以评价不同波形信号和驱替流体脉冲对岩心22的驱替效果，从而实现针对不同岩心物性设计最佳驱替效果的驱替流体脉冲。

本实施例提供的致密油流体脉冲驱替系统，通过控制单元向波形发生器发送指令，波形发生器根据所述指令生成相应频率、波长和振幅的脉冲信号，设置在岩心夹持器上的震荡装置在所述脉冲信号的激励下产生机械震荡，将岩心夹持器内的驱替流体激发成具有特定频率、波长和振幅的驱替流体脉冲，由于致密油具有摇溶特性，当所述驱替流体脉冲作用于岩心夹持器内的岩心时，使得岩心内的致密油与注入的脉冲驱替流体互溶，从而显著降低致密油的粘度和密度，大大提升所述岩心输出油气的效率，即提高致密油的驱替效果。另外，本发明提供的致密油流体脉冲驱替系统可以通过设计调整控制单元向波形发生器发送的指令以生成各种不同频率、波长和振幅的脉冲信号，从而获得具有不同频率、波长和振幅的驱替流体脉冲，最终获得岩石中储层流体产出能力随着驱替流体脉冲的频率、波长和振幅的变化规律，实现针对不同的岩心物性设计最佳驱替效果的流体脉冲。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种致密油流体脉冲驱替系统，其特征在于，包括：控制单元、伺服泵、波形发生器、岩心夹持器；其中，

所述控制单元，分别与所述伺服泵和波形发生器电连接，用于向所述伺服泵发送控制信号、以及向所述波形发生器发送指令；

所述岩心夹持器的内部可容置岩心，所述伺服泵与所述岩心夹持器连通，所述伺服泵用于按照所述控制信号中的流体流量和流体压力，向所述岩心夹持器内注入驱替流体；

所述波形发生器，用于根据所述控制单元发送的指令生成脉冲信号；

所述岩心夹持器设置有震荡装置，所述震荡装置与所述波形发生器电连接，用于在所述脉冲信号的激励下产生机械震荡，以在所述岩心夹持器内形成作用于所述岩心的驱替流体脉冲，所述岩心在所述驱替流体脉冲的驱替作用下输出油气。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述岩心夹持器包括：入口端限位器、出口端限位器和弹性围压管；

所述弹性围压管用于容置所述岩心，所述入口端限位器套设在所述弹性围压管的一端内，所述出口端限位器套设在所述弹性围压管的另一端内，所述入口端限位器和所述出口限位器用于抵在所述岩心的两端；

所述入口端限位器内开设有第一贯穿孔，所述第一贯穿孔的一端连通至所述伺服泵，用于将所述伺服泵输出的驱替流体注入所述第一贯穿孔内；

所述震荡装置设置于所述入口端限位器，用于带动所述入口端限位器震动，形成位于所述第一贯穿孔内的驱替流体脉冲，并通过所述第一贯穿孔将所述驱替流体脉冲作用至所述岩心；

所述出口端限位器内开设有第二贯穿孔，用于通过所述第二贯穿孔输出所述岩心在所述驱替流体脉冲作用下输出的油气。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述震荡装置包括电磁线圈和环形永磁铁；

所述入口端限位器包括限位器主体和位于所述限位器主体两端的端部，所述端部的截面大于所述限位器主体的截面；所述电磁线圈固定套设在所述限位器主体外，所述环形永磁铁可活动的套设在所述限位器主体外；

所述电磁线圈与所述波形发生器电连接，用于根据所述脉冲信号产生磁场；

所述环形永磁铁，用于在所述磁场的激励下震动，并带动所述入口端限位器运动。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述入口端限位器和所述出口端限位器用于与岩心接触的一端分别设置有第一换能器和第二换能器；

所述第一换能器，与所述控制单元连接，用于将传入所述岩心的流体脉冲的机械震动转化为第一电信号并发送至所述控制单元；

所述第二换能器，与所述控制单元连接，用于将所述岩心传出的流体脉冲的机械震动转化为第二电信号并发送至所述控制单元；

所述控制单元，还用于根据所述第一电信号和所述第二电信号调整发送给所述波形发生器的指令。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：入口端液体流量计、入口端压力传感器；

所述入口端液体流量计和所述入口端压力传感器连接在所述伺服泵和所述入口端限位器之间，且所述入口端液体流量计和所述入口端压力传感器均与所述控制单元电连接；

所述入口端液体流量计，用于测量注入所述第一贯穿孔内的驱替流体的实际流量，并发送给所述控制单元；

所述入口端压力传感器，用于测量注入所述第一贯穿孔内的驱替流体的实际压力，并发送给所述控制单元；

所述控制单元，还用于根据所述实际流量和实际压力调整所述控制信号。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：出口端压力传感器；

所述出口端压力传感器与所述出口端限位器连接，且所述出口端压力传感器与所述控制单元电连接；

所述出口端压力传感器，用于测量所述第二贯穿孔输出的油气的压力；所述控制单元，还用于根据所述第二贯穿孔输出的油气的压力调整所述指令。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括油气分离器，所述油气分离器与所述出口限位器连通，用于对所述岩心在所述驱替流体脉冲的驱替作用下输出的油气进行气液分离。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：出口端液体流量计和出口端气体流量计；

所述出口端液体流量计和所述出口端气体流量计与所述油气分离器的出口端连接，且所述出口端液体流量计和所述出口端气体流量计与所述控制单元电连接，分别用于测量所述油气分离器出口端的液体流量和气体流量；

所述控制单元，还用于根据所述油气分离器出口端的液体流量和气体流量，分析驱替效果并调整所述指令。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：示波器；

所述示波器分别与所述第一换能器和所述第二换能器电连接，用于显示所述第一换能器转化的第一电信号和所述第二换能器转化的第二电信号。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述出口端限位器包括开设有贯穿孔的第一限位器和第二限位器；

所述第一限位器和所述第二限位器之间设置有缓冲垫，所述缓冲垫开设有通孔，所述通孔、所述第一限位器的贯穿孔和所述第二限位器的贯穿孔对应设置。

11.根据权利要求2-10中任一项所述的系统，其特征在于，所述岩心夹持器还包括外壳，所述外壳包裹所述弹性围压管的外侧壁；

所述岩心夹持器两端设置有入口端密封部件和出口端密封部件；

所述入口端密封部件填充在所述入口端限位器和所述外壳之间，所述出口端密封部件填充在所述出口限位器和所述外壳之间。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述岩心夹持器还包括：围压泵和液压管线；

所述围压泵通过所述液压管线与所述弹性围压管连接，用于向所述弹性围压管的外围面施加压力。