CN107725015B - 二元驱实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二元驱实验装置，包括：平流泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、第四中间容器和岩心夹持器；第一中间容器、第二中间容器的输入口与平流泵的输出口直接连通；第一中间容器的上阀门、第三中间容器的下端、第四中间容器的下端通过第一管道与岩心夹持器连通，且第四中间容器的下端与岩心夹持器间设置有第一阀门；第二中间容器、第三中间容器以及第四中间容器的上阀门均通过第二管道与岩心夹持器连通，且第四中间容器的上阀门与第三中间容器的上阀门和岩心夹持器之间分别设有第二阀门和第三阀门。本发明提供的二元驱实验装置，无需压力恢复时间，保证了整个驱替过程的连续性。

Description

二元驱实验装置

技术领域

本发明涉及一种用于测试采油率的驱替实验装置，尤其涉及一种二元驱实验装置。

背景技术

驱替实验是在石油勘探过程中，在一定温度和压力下，用水、聚合物或者表面活性剂等以一定的流量，利用渗透作用，置换岩心中油以测试采油性能的实验。

现有的二元驱实验装置包括：岩心夹持器、一号中间容器、二号中间容器、三号中间容器和平流泵。其中，一号中间容器、二号中间容器、三号中间容器分别通过阀门与平流泵和岩心夹持器连接。在实验时，通过分别开启一号中间容器、二号中间容器或者三号中间容器的阀门来为岩心夹持器内的岩心注入不同的液体。例如，首先打开一号中间容器的阀门并关闭二号中间容器和三号中间容器的阀门以注入一号中间容器中的水；之后，再关闭一号中间容器的阀门并打开二号中间容器的阀门以注入二号中间容器中的药剂1，例如聚合物；随后，再关闭二号中间容器的阀门并打开一号中间容器的阀门以再次注入一号中间容器中的水；之后，再关闭一号中间容器的阀门并打开三号中间容器的阀门以注入三号中间容器中的药剂2，例如表面活性剂；最后，再关闭三号中间容器的阀门并打开一号中间容器的阀门以再次注入一号中间容器中的水，从而完成一个试样的实验。

但是，上述二元驱实验装置在水和药剂之间进行切换时需要再次平衡二号中间容器、一号中间容器或者三号中间容器内的压力，因此，无法连续注入驱替流体，使得实验缺乏连续性。

发明内容

本发明的目的是提供一种二元驱实验装置，以解决现有技术中驱替流体无法连续注入的问题，保证实验的连续性。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种二元驱实验装置，包括：平流泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、第四中间容器和岩心夹持器；所述第一中间容器、第二中间容器的输入口与所述平流泵的输出口之间通过管道直接连通；所述第一中间容器的上阀门与岩心夹持器之间通过第一管道连通，且所述第三中间容器的下端和第四中间容器的下端直接与该第一管道连通，所述第四中间容器的下端与岩心夹持器之间的管段上设置有第一阀门；所述第二中间容器的上阀门与岩心夹持器之间通过第二管道连通，且所述第三中间容器的上阀门和第四中间容器的上阀门与第二管道连通，所述第三中间容器的上阀门与所述第四中间容器的上阀门之间的管段上设置有第二阀门，所述第四中间容器的上阀门与岩心夹持器之间设置有第三阀门。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；相应的，所述第三中间容器隔板的上端注入的驱替流体为水，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为聚合物；所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为聚合物。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；相应的，所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为表面活性剂；所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为表面活性剂。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物；相应的，所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水；所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂；相应的，所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水；所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第三中间容器的上阀门与所述第二中间容器的上阀门之间设置有压力表，所述第三中间容器的下阀门与所述第一中间容器的上阀门之间设置有压力表。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第四中间容器的上阀门与所述岩心夹持器之间设置有压力表

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第四中间容器的下阀门与所述岩心夹持器之间设置有压力表。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述第一中间容器和/或第二中间容器与平流泵连接的管道上设置有压力表。

上述二元驱实验装置的进一步改进，所述岩心夹持器设置有微压表，且所述岩心夹持器的输出端设置有回压阀。

本发明提供的二元驱实验装置，通过将第一中间容器和第二中间容器与平流泵直接连通，并且还将第三中间容器下端和第四中间容器的下端直接连通，从而在平流泵工作的整个期间内均能够保证第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器以及第四中间容器的压力平稳，从而无需压力恢复时间，进而保证了整个驱替过程的连续性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的二元驱实验装置示意图；

图2为图1中二元驱实验装置进行水驱替的示意图；

图3为图1中二元驱实验装置进行聚合物驱替的示意图；

图4为图1中二元驱实验装置进行表面活性剂驱替的示意图。

图中：

1、平流泵； 2、第一中间容器；

3、第二中间容器； 4、第三中间容器；

5、第四中间容器； 6、岩心夹持器；

7、第一管道； 8、第一阀门；

9、第二管道； 10、第二阀门；

11、第三阀门； 12、微压表；

13、回压阀； 14、压力表；

15、第四阀门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本发明提供一种二元驱实验装置，用于在岩心物模实验中，在水测渗透率、饱和油后，进行水驱、聚合物驱、表面活性剂驱等驱替过程，以测试岩心的出油率。

图1为本实施例提供的二元驱实验装置示意图；图2为图1中二元驱实验装置进行水驱替的示意图；图3为图1中二元驱实验装置进行聚合物驱替的示意图；图4为图1中二元驱实验装置进行表面活性剂驱替的示意图。

如图1-4所示，本实施例提供的二元驱实验装置，包括：平流泵1、第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4、第四中间容器5和岩心夹持器6。其中，第一中间容器2和第二中间容器3的输入口与平流泵1的输出口之间通过管道直接连通，从而通过平流泵1将第一中间容器2和第二中间容器3连接在一起，以保证二者的压力保持一致。

第一中间容器2的上阀门与岩心夹持器6之间通过第一管道7连通，且第三中间容器4的下端和第四中间容器5的下端与该第一管道7连通，第四中间容器5的下端与岩心夹持器6之间的管段上设置有第一阀门8。

第二中间容器3的上阀门与岩心夹持器6之间通过第二管道9连通，且第三中间容器4的上阀门和第四中间容器5的上阀门与第二管道9连通，第三中间容器4的上阀门与第四中间容器5的上阀门之间的管段上设置有第二阀门10，第四中间容器5的上阀门与岩心夹持器6之间设置有第三阀门11。

具体的，在本实施例中，平流泵1可以使用任意规格、类型的现有平流泵1，例如可以是恒速平流泵1或者恒压平流泵1。优选地，在本实施例中可以选用恒速平流泵1，从而实现进入岩心夹持器6中的液体的流量是恒定的，例如通过平流泵1往连通第一中间容器2和第二中间容器3的管道内以每分钟2ml的速度注入液压油。

第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4和第四中间容器5可以采用现有驱替实验中的任意类型的中间容器，例如柱塞式中间容器或者隔板式中间容器。优选的，在本实施例中可以采用隔板式中间容器，以简化结构节省成本。当然，第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4和第四中间容器5的容积可以相同也可以不同，例如可以选用容积更大的中间容器作为储存水的中间容器，以满足驱替实验过程中需要大量的水作为躯体流体的实际需求。更优选地，在第一中间容器2和第二中间容器3的上下端均设置有阀门，以在添加和补充驱替流体时可以将第一中间容器2和第二中间容器3与平流泵1断开，也可以使第一中间容器2和第二中间容器3相互隔开。当然，在第三中间容器4和第四中间容器5的下端也可以设置阀门，以在添加和补充驱替流体时可以将第三中间容器4和第四中间容器5与第一管道7和第二管道9断开，从而方便补充驱替流体。

岩心夹持器6可以根据实际需要选用现有技术中任意类型和大小的岩心夹持器6。优选地，在岩心夹持器6上可以设置微压表12，在其出口端还可以设置回压阀13。

在一种可选的实施方式中，在第三中间容器4的上阀门与第二中间容器3的上阀门之间设置有压力表14，第三中间容器4的下阀门与第一中间容器2的上阀门之间设置有压力表14，从而可以通过压力表14的读数获知各第三中间容器4与第一中间容器2和第二中间容器3的压力状况，便于控制实验进度。

在第二种可选的实施方式中，在第四中间容器5的上阀门与岩心夹持器6之间设置有压力表14，从而可以通过压力表14的读数获知第四中间容器5上阀门与岩心夹持器6的压力状况，便于控制实验进度。

在第三种可选的实施方式中，在第四中间容器5的下阀门与岩心夹持器6之间设置有压力表14，从而可以通过压力表14的读数获知第四中间容器5下阀门与岩心夹持器6的压力状况，便于控制实验进度。

在第四种可选的实施方式中，第一中间容器2和第二中间容器3与平流泵1连接的管道上设置有压力表14，从而可以通过压力表14的读数获知平流泵1注入压力的情况，便于调整驱替流体的注入量。

当然，本领域技术人员应该了解，上述四种可选实施方式可以进行任意组合，这些组合均属于本申请的保护范围之内。

进一步，在三中间容器的下阀门和第四中间容器5的下阀门之间的管段上也可以设置第四阀门15，用于在需要注入或者补充驱替流体时将第三中间容器4和第四中间容器5分割开。

本实施例的二元驱实验装置，通过将第一中间容器2和第二中间容器3与平流泵1直接连通，并且还将第三中间容器4下端和第四中间容器5的下端直接连通，从而在平流泵1工作的整个期间内均能够保证第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4以及第四中间容器5的压力平稳，从而无需压力恢复时间，进而保证了整个驱替过程的连续性。

此外，通过设置第三中间容器4和第四中间容器5以与第一中间容器2和第二中间容器3组成二级注入装置，可以使第一中间容器2、第二中间容器3、第三中间容器4和第四中间容器5的内的压力更加平稳，从而保证驱替流体注入时的连续性。并且，通过以上设置还可以提高试验中测定试样的次数，以节省实验成本，提高实验效率。

进一步，在本实施例中，第一中间容器2以及第二中间容器3的驱替流体可以根据实际需要进行设置，当然，第三中间容器4和第四中间容器5内的驱替流体则根据其与第一中间容器2和第二中间容器3的连接关系对应设置即可。

例如，在一种优选地实施方式中，在第一中间容器2的隔板上端注入聚合物作为驱替流体，在第二中间容器3的隔板上端注入水作为驱替流体；相应的，第三中间容器4的隔板上端注入水作为驱替流体，在隔板下端注入聚合物作为驱替流体；第四中间容器5的隔板上端注入表面活性剂作为驱替流体，隔板下端注入聚合物作为驱替流体。

具体的，聚合物包括部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、黄胞胶(XC)等。表面活性剂包括稀表面活性剂体系和浓表面活性剂体系；其中，稀表面活性剂体系包括活性水、胶束溶液和泡沫；浓表面活性剂体系包括微乳。

具体在实验时，其工作过程和原理如下：

如图2所示，在进行水驱的时候，先打开平流泵1，使其往第一中间容器2和第二中间容器3的隔板下方注入液压油，同时，打开第一中间容器2的上阀门和第二管道9上的第二阀门10以及第三阀门11，以在第一中间容器2、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成水的驱替通道(图2中粗线所示通道)。

如图3所示，当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第二阀门10，并打开第四中间容器5的上阀门，以在第一中间容器2、第四中间容器5和岩心夹持器6之间形成聚合物的驱替通道(图3中粗线所示通道)。

当上述聚合物驱替达到预定程度时，关闭第四中间容器5的上阀门，并打开第三中间容器4的上阀门和第二阀门10以形成如图2所示的水的驱替通道。

如图4所示，当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10以及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，以在第二中间容器3、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成表面活性剂的驱替通道(图4中粗线所示通道)。另外，还可以在水驱进行到含水量98％时，通过关闭第一中间容器2的上阀门和第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，以在第二中间容器3、第四中间容器5和岩心夹持器6之间形成表面活性剂的驱替通道(图4中上端粗实线与粗虚线以及下端粗实线所示通道)。

当上述表面活性剂驱替达到预定程度时，关闭第二中间容器3的上阀门以及第一阀门8，打开第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11进行水驱到含水量达到98％。

按照上述过程进行下一个试样的实验。

在第二种优选地实施方式中，在第一中间容器2的隔板上端注入表面活性剂作为驱替流体，在第二中间容器3的隔板上端注入水作为驱替流体；相应的，第三中间容器4的隔板上端注入水作为驱替流体，在隔板下端注入表面活性剂作为驱替流体；第四中间容器5的隔板上端注入聚合物作为驱替流体，隔板下端注入表面活性剂作为驱替流体。

具体在实验时，其工作过程和原理如下：

如图2所示，在进行水驱的时候，先打开平流泵1，使其往第一中间容器2和第二中间容器3的隔板下方注入液压油，同时，打开第一中间容器2的上阀门和第二管道9上的第二阀门10以及第三阀门11，以在第一中间容器2、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成水的驱替通道(图2中粗线所示通道)。

如图3所示，当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第二阀门10，并打开第四中间容器5的上阀门，以在第一中间容器2、第四中间容器5和岩心夹持器6之间形成表面活性剂的驱替通道(图3中粗线所示通道)。

当上述表面活性剂驱替达到预定程度时，关闭第四中间容器5的上阀门，并打开第三中间容器4的上阀门和第二阀门10以形成如图2所示的水的驱替通道。

如图4所示，当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10以及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，以在第二中间容器3、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成聚合物的驱替通道(图4中粗线所示通道)。

当上述聚合物驱替达到预定程度时，关闭第二中间容器3的上阀门以及第一阀门8，打开第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11进行水驱到含水量达到98％。

按照上述过程进行下一个试样的实验。

在第三种优选地实施方式中，在第一中间容器2的隔板上端注入水作为驱替流体，在第二中间容器3的隔板上端注入聚合物作为驱替流体；相应的，第三中间容器4的隔板上端注入聚合物作为驱替流体，在隔板下端注入水作为驱替流体；第四中间容器5的隔板上端注入表面活性剂作为驱替流体，隔板下端注入水作为驱替流体。

具体在实验时，其工作过程和原理如下：

在进行水驱的时候，先打开平流泵1，使其往第一中间容器2和第二中间容器3的隔板下方注入液压油，同时，打开第二中间容器3的上阀门和第一管道7上的第一阀门8，以在第二中间容器3、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成水的驱替通道。

当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，并打开第一中间容器2的上阀门和第二管道9的第二阀门10及第三阀门11，以在第一中间容器2、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成聚合物的驱替通道。

当上述聚合物驱替达到预定程度时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和的第一阀门8以形成水的驱替通道。

当上述水驱进行到含水量98％时，第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，并打开第一中间容器2的上阀门、第四中间容器5的上阀门及第三阀门11，以在第一中间容器2、第四中间容器5和岩心夹持器6之间形成表面活性剂的驱替通道。

当上述表面活性剂驱替达到预定程度时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和的第一阀门8以进行水驱到含水量达到98％。

按照上述过程进行下一个试样的实验。

在第四种优选地实施方式中，在第一中间容器2的隔板上端注入水作为驱替流体，在第二中间容器3的隔板上端注入表面活性剂作为驱替流体；相应的，第三中间容器4的隔板上端注入表面活性剂作为驱替流体，在隔板下端注入水作为驱替流体；第四中间容器5的隔板上端注入聚合物作为驱替流体，隔板下端注入水作为驱替流体。

具体在实验时，其工作过程和原理如下：

在进行水驱的时候，先打开平流泵1，使其往第一中间容器2和第二中间容器3的隔板下方注入液压油，同时，打开第二中间容器3的上阀门和第一管道7上的第一阀门8，以在第二中间容器3、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成水的驱替通道。

当上述水驱进行到含水量98％时，关闭第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，并打开第一中间容器2的上阀门和第二管道9的第二阀门10及第三阀门11，以在第一中间容器2、第三中间容器4和岩心夹持器6之间形成表面活性剂的驱替通道。

当上述聚合物驱替达到预定程度时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和的第一阀门8以形成水的驱替通道。

当上述水驱进行到含水量98％时，第二中间容器3的上阀门和第一阀门8，并打开第一中间容器2的上阀门、第四中间容器5的上阀门及第三阀门11，以在第一中间容器2、第四中间容器5和岩心夹持器6之间形成聚合物的驱替通道。

当上述表面活性剂驱替达到预定程度时，关闭第一中间容器2的上阀门、第二阀门10及第三阀门11，并打开第二中间容器3的上阀门和的第一阀门8以进行水驱到含水量达到98％。

按照上述过程进行下一个试样的实验。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式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实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种二元驱实验装置，其特征在于，包括：平流泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、第四中间容器和岩心夹持器；

所述第一中间容器、第二中间容器的输入口与所述平流泵的输出口之间通过管道直接连通；

所述第一中间容器的上阀门与岩心夹持器之间通过第一管道连通，且所述第三中间容器的下端和第四中间容器的下端直接与该第一管道连通，所述第四中间容器的下端与岩心夹持器之间的管段上设置有第一阀门；

所述第二中间容器的上阀门与岩心夹持器之间通过第二管道连通，且所述第三中间容器的上阀门和第四中间容器的上阀门与第二管道连通，所述第三中间容器的上阀门与所述第四中间容器的上阀门之间的管段上设置有第二阀门，所述第四中间容器的上阀门与岩心夹持器之间设置有第三阀门。

2.根据权利要求1所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；

相应的，

所述第三中间容器隔板的上端注入的驱替流体为水，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为聚合物；

所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为聚合物。

3.根据权利要求1所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；

相应的，

所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为表面活性剂；

所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物；

相应的，

所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水；

所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水。

5.根据权利要求1所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第一中间容器的隔板上端注入的驱替流体为水；所述第二中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂；

相应的，

所述第三中间容器的隔板上端注入的驱替流体为表面活性剂，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水；

所述第四中间容器的隔板上端注入的驱替流体为聚合物，所述第三中间容器的隔板下端注入的驱替流体为水。

6.根据权利要求1-5任一项所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第三中间容器的上阀门与所述第二中间容器的上阀门之间设置有压力表，所述第三中间容器的下阀门与所述第一中间容器的上阀门之间设置有压力表。

7.根据权利要求1-5任一项所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第四中间容器的上阀门与所述岩心夹持器之间设置有压力表。

8.根据权利要求1-5任一项所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第四中间容器的下阀门与所述岩心夹持器之间设置有压力表。

9.根据权利要求1-5任一项所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述第一中间容器和/或第二中间容器与平流泵连接的管道上设置有压力表。

10.根据权利要求1-5任一项所述的二元驱实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器设置有微压表，且所述岩心夹持器的输出端设置有回压阀。

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