CN107727553B - 一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置与方法，所述装置包括平流泵、管路一、管路二、岩心夹持器、围压泵及其连接管线，本发明在岩心夹持器入口前和出口后分别使用油柱管、水柱管和液柱管，并增加了油/水柱管与对应的精准压力表之间的切换阀门；入口处的油/水柱管能够准确测量入口处的压力；出口处的液柱管可以提供高于大气压的背压，进而防止气体在多孔介质中的滞留；油/水柱管与精准压力表之间的切换阀门可以按照实验需要进行单相与油水两相渗流之间以及压力测量装置之间的在线实时切换，避免实验过程中的过多操作，降低甚至消除气体进入测试系统的概率，并有效地减少了实验所需时间。

Description

一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置与方法

技术领域

本发明涉及稠油开采领域，尤其涉及稠油启动压力梯度以及渗流规律测量领域。

背景技术

常规原油资源随着开发的进行不断减少，全球原油需求却日益增加，在这种形式下，稠油以其丰富的地质储量得到了研究者们的高度关注。相较于常规原油，稠油含有较高的沥青质、胶质等高分子组分，表现出非线性渗流。启动压力梯度是其特征之一，只有当驱替压力梯度超过启动压力梯度时，稠油才开始流动。稠油启动压力梯度以及非线性渗流对井距确定、剩余油分布以及采收率都有着重要影响。许多研究者在这方面进行了大量研究，但在测量稠油启动压力梯度以及非线性渗流方面却存在着一些不足：1.测量稠油启动压力梯度装置都没有关注出口处背压处理，准确度不高；部分实验装置原油出口处直接连通大气，背压与外部大气压相等，这样可能会产生气体在多孔介质中滞留，从而影响测量结果；还有部分实验在出口处增加了背压阀，能防止气体在多孔介质中的滞留，但其提供的背压远远超过实验室U型管或者液柱管测量压力范围，因此，在入口处只能选择精密压力表或者高精度压力传感器来测量入口压力，进而通过计算得到稠油启动压力梯度，然而，我们所测量的稠油启动压力梯度比较小，目前实验室常用的压力表或者压力传感器，即便是精准压力表或者高精度压力传感器，它们的测量误差也会远远大于稠油启动压力梯度，造成测量不准确。2.操作较为繁琐，需要较多的时间。在进行稠油启动压力梯度以及渗流规律测量时，多数是分开进行的；要么是在一套实验装置中测量完稠油启动压力梯度后，再在另一套装置中进行稠油渗流规律测量，增加了实验时间；要么是在同一套实验中完成，由于稠油渗流规律测量过程中的压力要高于实验室U型管或者液柱管测量压力范围，其间直接用或者更换U型管/液柱管使用精密压力表或者高精度压力传感器来对压力进行测量，难免会造成气体进入，实验不连续，同时也会造成实验时间增加。

例如申请号为CN201420005418.7的中国专利，公开了一种渗流启动压力梯度测试实验装置，包括岩心夹持器、围压器、可变高度的恒液箱、精密电子天平、带刻度的毛细管、六通、锥型烧杯、精密压力表、恒流泵。通过并联的原理，可以同时进行多个岩心的渗流启动压力梯度测试。利用可变高度的恒液箱准确采集低压差流量渗流阶段数据点，利用恒流量泵准确采集较大压差流量渗流阶段数据点，利用带刻度的毛细管准确采集压差流量关系曲线的起点。该专利可用于测定岩心渗流启动压力梯度，但是实验装置出口端为大气压，存在气体在多孔介质中滞留的缺陷，从而影响测量结果。

发明内容

为了克服现有技术中气体滞留造成的准确度不高以及实验操作繁琐耗时的问题，本发明提供了一种准确、高效测量稠油启动压力梯度以及渗流规律的装置与方法。

本发明解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，包括平流泵、岩心夹持器、围压泵及其联接管线，在岩心夹持器入口端之前设置两条并联管路，管路一以稠油为驱替介质，管路二以地层水为驱替介质；

管路一包括第一平流泵、阀门A、缓冲罐、阀门B、油罐、阀门C、第一精准压力表、阀门D、阀门E、油柱管、阀门F；所述第一平流泵出口管路通过阀门A与缓冲罐上部入口连接，缓冲罐下部出口管路通过阀门B与油罐底部入口连接，将油罐中的稠油驱入油罐上部并进入并联的第一精准压力表测压分支或油柱管测压分支；所述第一精准压力表测压分支内设置与第一精准压力表底座入口相连的阀门C和与第一精准压力表底座出口相连的阀门D；所述油柱管测压分支内设置与油柱管底座入口相连的阀门E和与油柱管底座出口相连的阀门F；所述第一精准压力表测压分支与油柱管测压分支交汇于岩心夹持器入口端；

管路二包括第二平流泵、阀门G、水罐、阀门H、水柱管、阀门I、阀门J、第二精准压力表、阀门K；所述第二平流泵出口管路通过阀门G与水罐下部入口连接，将水罐上部的地层水驱入并联的第二精准压力表测压分支或水柱管测压分支；所述第二精准压力表测压分支内设置与第二精准压力表底座入口相连的阀门J和与第二精准压力表底座出口相连的阀门K；所述水柱管测压分支内设置与水柱管底座入口相连的阀门H和与水油柱管底座出口相连的阀门I；所述第二精准压力表测压分支与水柱管测压分支交汇于岩心夹持器入口端。

优选的是，所述岩心夹持器具有夹持器入口端、夹持器出口端以及围压进入口，其用于装入岩心样本。

上述任一方案优选的是，所述围压泵与所述围压进入口相通，其用于向所述岩心样本施加围压以模拟地层环境。

上述任一方案优选的是，所述围压泵通过阀门M连接第三精准压力表，所述第三精准压力表用于监测实验过程中的围压。

上述任一方案优选的是，所述夹持器出口端通过阀门L连通到液柱管底座，与液管柱相通；所述液管柱上端连接橡胶管，所述橡胶管延伸至量筒处将液管柱内溢出的液体导入量筒。

上述任一方案优选的是，还包括恒温箱，所述恒温箱控温范围为20～150℃。

上述任一方案优选的是，所述平流泵内送液介质为水，包括精度为0.0001ml/min的低流量平流泵，为实验装置提供稳定的流速。

上述任一方案优选的是，所述缓冲罐内部为来自平流泵的水，所述缓冲罐用于缓冲平流泵与油罐之间的驱替压力，减少波动，使压力能够平稳传递。

上述任一方案优选的是，所述油罐内部设置活塞，活塞下部为来自缓冲罐内的水，活塞上部为稠油油样。

上述任一方案优选的是，所述水罐内部设置活塞，活塞下部为来自平流泵的水，活塞上部为稠油油田现场地层水水样，或者实验室配置的模拟地层水，所述模拟地层水与稠油油田现场水质矿化度相近。

上述任一方案优选的是，所述油柱管为玻璃材质的毛细管，所述油柱管下端连通油柱管底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述油柱管高度为20～50cm，油柱管上有刻度或无刻度，所述油柱管内液柱高度可通过游标卡尺测量。所述油柱管高度根据实验要求选择，稠油粘度越高、岩心渗透率越低、孔隙度越小的实验条件，选择的油管柱高度越高，优选的油柱管高度为40cm。

上述任一方案优选的是，所述水柱管为玻璃材质的毛细管，所述水柱管下端连通水柱管底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述水柱管高度为20～50cm，水柱管上有刻度或无刻度，所述水柱管内液柱高度可通过游标卡尺测量。所述水柱管高度根据实验要求选择，岩心渗透率越低、孔隙度越小的实验条件，选择的水管柱高度越高，优选的水柱管高度为40cm。

上述任一方案优选的是，所述液柱管为玻璃材质的毛细管，所述液柱管下端连通液柱管底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述液柱管高度为5～20cm，其高度要低于油/水管柱高度，一般而言，液柱管的高度要低于油/水管柱15-40cm，具体高度可根据实验需求确定，液柱管上有刻度或无刻度，所述液柱管内液柱高度通过游标卡尺测量。所述液柱管高度根据实验要求选择，优选的液柱管高度为10cm。

上述任一方案优选的是，所述第一精准压力表、第二精准压力表、第三精准压力表测压范围最低值为0.008MPa。

一种采用上述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的稠油启动压力梯度测量方法，包括以下步骤：

①对实验岩心进行饱和稠油处理后将岩心放入岩心夹持器中，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵、第三精准压力表之外的整个实验装置置于恒温箱中，恒温箱温度设定为稠油油藏温度，静置24小时后在恒温箱中进行后续步骤；

②关闭阀门E、阀门F、阀门G、阀门H、阀门I、阀门J、阀门K，打开阀门A、阀门B、阀门C、阀门D、阀门L、阀门M，设置围压泵围压，打开第一平流泵，以0.2～0.5mL/min的流速进行驱替，驱替至少1倍岩心孔隙体积，当量筒中液体量大于1倍岩心体积后停止驱替，以再次确保恒温加热后的系统中没有气体；

③关闭阀门L，抽出部分液柱管中的稠油，将液柱管中的稠油高度降至1～2cm；

④打开阀门L，启动第一平流泵，以0.02～0.05mL/min的流速进行驱替，液柱管中的稠油高度达到4～6cm时，关闭第一平流泵以及阀门L，以为实验装置提供背压，防止气体对实验的影响；

⑤打开阀门E和阀门F，关闭阀门C和阀门D，启动第一平流泵，以0.02～0.05mL/min的流速进行驱替，油柱管与液柱管中的稠油高度差小于0.1cm时，关闭第一平流泵；

⑥将系统静置12～24小时，待油水系统平衡；

⑦打开阀门L并启动第一平流泵，以0.002mL/min的流速进行驱替，当液柱管中稠油高度升高时，立即记录下油柱管与液柱管中的稠油油柱高度；经过计算得到启动压力梯度即为稠油启动压力梯度。

上述任一方案优选的是，步骤②中所述围压设置为高于岩心夹持器内的压力1.5～2MPa；在整个实验过程中岩心夹持器内压力发生变化，调节围压始终保持高于岩心夹持器内的压力1.5～2MPa。

上述任一方案优选的是，步骤⑦中所述计算的公式为G₀＝10^-6×ρ_o×g×(H_o-H_l)/L；

其中，G₀-稠油启动压力梯度，MPa/m；

ρ_o–稠油油样密度，Kg/m³；

g–重力加速度，9.8m/s²；

H_o-油柱管内稠油油柱高度，m；

H_l-液柱管内稠油油柱高度，m；

L-岩心长度，m。

上述任一方案优选的是，当进行束缚水条件下稠油启动压力梯度测量时，步骤①中对岩心先饱和水处理，再饱和稠油，得到含有束缚水的稠油饱和岩心，再将岩心放入岩心夹持器中进行后续步骤。

一种采用上述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的稠油单相渗流规律测量方法，包括以下步骤：

1)进行稠油启动压力梯度测量①-⑦步骤，在测量得到稠油启动压力梯度后，继续以0.002mL/min的流速进行驱替，当岩心夹持器出口端的流速也达到0.002mL/min且油柱管与液柱管中的稠油油柱高度不再变化时，记录流速以及对应的油柱管与液柱管中的稠油油柱高度；

2)重复步骤1)，在油柱管所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，测定多组低流速下流速以及对应油柱管与液柱管中的稠油油柱高度，并记录；

3)随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管所能测量的压力，此时，打开阀门C、阀门D，关闭阀门E、阀门F，逐渐增加流速，继续测定多组较高流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管中的稠油油柱高度，并记录；

4)整理记录数据，经过计算获得稠油流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油单相渗流规律。

上述任一方案优选的是，步骤4)中，压力梯度计算公式为G₀＝(p_i-10^-6×ρ_o×g×H_l)/L，其中，p_i为岩心入口压力，MPa。

一种采用上述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的稠油油水两相渗流规律测量方法，包括以下步骤：

a.岩心夹持器中的岩心按照油水比x：y的稠油与水进行饱和处理，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵、第三精准压力表之外的整个实验装置置于恒温箱中，恒温箱温度设定为稠油油藏温度，静置24小时后在恒温箱中进行后续步骤；

b.关闭阀门C、阀门D、阀门H、阀门I，其余阀门全部打开，将围压设定高于岩心夹持器内部压力1.5～2MPa，打开第一平流泵和第二平流泵，分别控制管路一和管路二流速比为x：y，且第一平流泵和第二平流泵流速之和为0.002mL/min，同时进行驱替；当岩心夹持器出口端的总流速达到0.002mL/min且油柱管、水柱管与液柱管中的流体高度不再变化时，记录流速以及对应的油、水柱管与液柱管中的流体液柱高度；

c.重复步骤b，在油柱管所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，测定多组低流速下流速以及对应油柱管、水管柱与液柱管中的液柱高度，并记录；

d.随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管、水柱管所能测量的压力，此时，打开阀门C、阀门D、阀门J、阀门K，关闭阀门E、阀门F、阀门H、阀门I，逐渐增加流速，继续测定多组较高流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管中的流体液柱高度，并记录；

e.整理记录数据，经过计算获得含水x/(x+y)条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

f.调整油水比例，重复步骤a～e获得其他油水比例条件下流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油油水两相渗流规律。

稠油单相渗流过程中，压差会随着流速的增加而增加，稠油在岩心入口处的压力也随之增加。然而液柱管所能提供的压力有限，因此多数稠油渗流规律测量实验中，实验室常用精密压力表或高精度压力传感器来测量入口处的压力。但是受限于精密压力表/高精度压力传感器的精度，渗流实验刚开始时候的入口压力测量不到，或者估读，往往会造成渗流刚开始的那一段数据缺失或者不准确。本发明在岩心夹持器入口前和出口后分别使用油柱管、水柱管和液柱管，并增加了油/水柱管与对应的精准压力表之间的切换阀门；入口处的油/水柱管能够准确测量入口处的压力，克服了常规实验精密压力表或高精度压力传感器来测量入口处的压力不准确的缺陷；出口处的液柱管可以提供高于大气压的背压，进而防止气体在多孔介质中的滞留；油/水柱管与精准压力表之间的切换阀门可以按照实验需要进行单相与油水两相渗流之间以及压力测量装置之间的在线实时切换，避免实验过程中的过多操作，降低甚至消除气体进入测试系统的概率，并有效地减少了实验所需时间。

本发明为稠油启动压力梯度以及渗流规律测量提供了一套快速准确的测量装置与方法，不仅考虑了稠油启动压力梯度以及渗流规律测量时的背压处理，防止了空气滞留对实验的影响，同时还支持以上四项实验进行，并且支持在线切换，特别是压力测量设备的切换，一方面降低了操作的繁琐性，一方面还能够测量较低速度下稠油渗流规律，弥补了多数稠油渗流规律在较低流速下数据缺失或不准确的不足。

附图说明

图1为本发明的一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的一优选实施例的示意图。

图示说明：

1-第一平流泵，2-阀门A，3-缓冲罐，4-阀门B，5-油罐，6-阀门C，7-第一精准压力表，8-阀门D，9-阀门E，10-油柱管，11-阀门F，12-第二平流泵，13-阀门G，14-水罐，15-阀门H，16-水柱管，17-阀门I，18-阀门J，19-第二精准压力表，20-阀门K，21-第三精准压力表，22-阀门M，23-围压泵，24-岩心夹持器，25-阀门L，26-液柱管，27-量筒，28-恒温箱。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的内容，下面将结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。

实施例1

一种稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，包括平流泵、岩心夹持器24、围压泵23及其联接管线，在岩心夹持器24入口端之前设置两条并联管路，管路一以稠油为驱替介质，管路二以地层水为驱替介质；

管路一包括第一平流泵1、阀门A2、缓冲罐3、阀门B4、油罐5、阀门C6、第一精准压力表7、阀门D8、阀门E9、油柱管10、阀门F11；所述第一平流泵1出口管路通过阀门A2与缓冲罐3上部入口连接，缓冲罐3下部出口管路通过阀门B4与油罐5底部入口连接，将油罐5中的稠油驱入油罐5上部并进入并联的第一精准压力表测压分支或油柱管测压分支；所述第一精准压力表测压分支内设置与第一精准压力表7底座入口相连的阀门C6和与第一精准压力表7底座出口相连的阀门D8；所述油柱管测压分支内设置与油柱管10底座入口相连的阀门E9和与油柱管10底座出口相连的阀门F11；所述第一精准压力表测压分支与油柱管测压分支交汇于岩心夹持器24入口端；

管路二包括第二平流泵12、阀门G13、水罐14、阀门H15、水柱管16、阀门I17、阀门J18、第二精准压力表19、阀门K20；所述第二平流泵12出口管路通过阀门G13与水罐14下部入口连接，将水罐14上部的地层水驱入并联的第二精准压力表测压分支或水柱管测压分支；所述第二精准压力表测压分支内设置与第二精准压力表19底座入口相连的阀门J18和与第二精准压力表19底座出口相连的阀门K20；所述水柱管测压分支内设置与水柱管16底座入口相连的阀门H15和与水油柱管10底座出口相连的阀门I17；所述第二精准压力表测压分支与水柱管测压分支交汇于岩心夹持器24入口端。

在本实施例中，所述岩心夹持器24具有夹持器入口端、夹持器出口端以及围压进入口，其用于装入岩心样本。

在本实施例中，所述围压泵23与所述围压进入口相通，其用于向所述岩心样本施加围压以模拟地层环境。

在本实施例中，所述围压泵23通过阀门M22连接第三精准压力表21，所述第三精准压力表21用于监测实验过程中的围压。

在本实施例中，所述夹持器出口端通过阀门L25连通到液柱管26底座，与液管柱相通；所述液管柱上端连接橡胶管，所述橡胶管延伸至量筒27处将液管柱内溢出的液体导入量筒27。

在本实施例中，还包括恒温箱28，所述恒温箱28控温范围为20～150℃。

在本实施例中，所述平流泵内送液介质为水，选取精度为0.0001ml/min的低流量平流泵，为实验装置提供稳定的流速。

在本实施例中，所述缓冲罐3内部为来自平流泵的水，所述缓冲罐3用于缓冲平流泵与油罐5之间的驱替压力，减少波动，使之能够平稳传递。所述油罐5内部设置活塞，活塞下部为来自缓冲罐内的水，活塞上部为稠油油样。

在本实施例中，所述水罐14内部设置活塞，活塞下部为来自平流泵的水，活塞上部为稠油油田现场地层水水样。

在本实施例中，所述油柱管10为玻璃材质的毛细管，所述油柱管10下端连通油柱管10底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述油柱管10高度为40cm，所述油柱管10内液柱高度通过游标卡尺测量。

在本实施例中，所述水柱管16为玻璃材质的毛细管，所述水柱管16下端连通水柱管16底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述水柱管16高度为40cm，所述水柱管16内液柱高度通过游标卡尺测量。

在本实施例中，所述液柱管26为玻璃材质的毛细管，所述液柱管26下端连通液柱管26底座，所述底座为内部连通的多通阀，所述液柱管26高度为10cm，所述液柱管26内液柱高度通过游标卡尺测量。

在本实施例中，所述第一精准压力表7、第二精准压力表19、第三精准压力表21测压范围最低值为0.008MPa。

采用上述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置对稠油单相启动压力梯度进行测量，包括以下步骤：

①对实验岩心进行饱和稠油处理后将岩心放入岩心夹持器24中，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵23、第三精准压力表21之外的整个实验装置置于恒温箱28中，恒温箱28温度设定为65℃，静置24小时后在恒温箱28中进行后续步骤；

②关闭阀门E9、阀门F11、阀门G13、阀门H15、阀门I17、阀门J18、阀门K20，打开阀门A2、阀门B4、阀门C6、阀门D8、阀门L25、阀门M22，设置围压泵23围压为高于岩心夹持器24内的压力2MPa，在整个实验过程中岩心夹持器24内压力发生变化，调节围压始终保持高于岩心夹持器24内的压力2MPa；打开第一平流泵1，以0.5mL/min的流速进行驱替，驱替至少1倍岩心孔隙体积，当量筒27中液体量大于1倍岩心体积后停止驱替，以再次确保恒温加热后的系统中没有气体；

③关闭阀门L25，抽出部分液柱管中的稠油，将液柱管26中的稠油高度降至1～2cm；

④打开阀门L25，启动第一平流泵1，以0.05mL/min的流速进行驱替，液柱管26中的稠油高度达到5cm时，关闭第一平流泵1以及阀门L25，以为实验装置提供背压，防止气体对实验的影响；

⑤打开阀门E9和阀门F11，关闭阀门C6和阀门D8，启动第一平流泵1，以0.05mL/min的流速进行驱替，油柱管10与液柱管26中的稠油高度差小于0.1cm时，关闭第一平流泵1；

⑥将系统静置12小时，待油水系统平衡；

⑦打开阀门L25并启动第一平流泵1，以0.002mL/min的流速进行驱替，当液柱管26中稠油高度升高时，立即记录下油柱管10与液柱管26中的稠油油柱高度；经过计算得到启动压力梯度即为稠油启动压力梯度。计算的公式为G₀＝10^-6×ρ_o×g×(H_o-H_l)/L；

其中，G₀-稠油启动压力梯度，MPa/m；

ρ_o–稠油油样密度，Kg/m³；

g–重力加速度，9.8m/s²；

H_o-油柱管10内稠油油柱高度，m；

H_l-液柱管26内稠油油柱高度，m；

L-岩心长度，m。

选取三组岩心，采用不同测量方式得到的稠油单相启动压力梯度如下表所示。

以上三组岩心钻取自同一块人造均质平板岩心，虽然所测物性稍有差别，但可认为此三组岩心相同。稠油油样使用相同稠油油样进行稠油单相启动压力梯度测量。对比不同测量方式下测量得到的稠油单相启动压力梯度发现：不加背压条件下测得的稠油单相启动压力梯度要稍微高于本次发明的测量装置所测结果，原因是不加背压会导致气体滞留在岩心中，导致所测的启动压力偏高；背压阀+精密压力表条件下测得的稠油单相启动压力梯度要明显高于本发明，这是因为实验室常用精密压力表最小刻度值大多在0.001MPa以上，然而所测稠油单相启动压力却要小于0.001MPa，测量结果往往会偏离实际，因此本发明的装置提高了测量准确度。

实施例2

本实施例采用实施例1中的稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，与实施例1所不同的是，测量装置中，水罐14活塞上部为实验室配置的矿化度水，所述矿化度水与稠油油田现场水质矿化度相同；油柱管10、水柱管16高度均为30cm，液柱管26高度8cm。

采用实施例1所述的稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，对束缚水条件下稠油启动压力梯度进行测量，包括以下步骤：

①对岩心先饱和水处理，再饱和稠油，得到含有束缚水的稠油饱和岩心，再将岩心放入岩心夹持器24中，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵23、第三精准压力表21之外的整个实验装置置于恒温箱28中，恒温箱28温度设定为60℃，静置24小时后在恒温箱28中进行后续步骤；

②关闭阀门E9、阀门F11、阀门G13、阀门H15、阀门I17、阀门J18、阀门K20，打开阀门A2、阀门B4、阀门C6、阀门D8、阀门L25、阀门M22，设置围压泵23围压为高于岩心夹持器24内的压力1.8MPa，在整个实验过程中岩心夹持器24内压力发生变化，调节围压始终保持高于岩心夹持器24内的压力1.8MPa；打开第一平流泵1，以0.4mL/min的流速进行驱替，驱替1.5倍岩心孔隙体积，当量筒27中液体量大于1.5倍岩心体积后停止驱替，以再次确保恒温加热后的系统中没有气体；

③关闭阀门L25，抽出部分液柱管中的稠油，将液柱管26中的稠油高度降至1～2cm；

④打开阀门L25，启动第一平流泵1，以0.04mL/min的流速进行驱替，液柱管26中的稠油高度达到6cm时，关闭第一平流泵1以及阀门L25，以为实验装置提供背压，防止气体对实验的影响；

⑤打开阀门E9和阀门F11，关闭阀门C6和阀门D8，启动第一平流泵1，以0.04mL/min的流速进行驱替，油柱管10与液柱管26中的稠油高度差小于0.1cm时，关闭第一平流泵1；

⑥将系统静置24小时，待油水系统平衡；

⑦打开阀门L25并启动第一平流泵1，以0.001mL/min的流速进行驱替，当液柱管26中稠油高度升高时，立即记录下油柱管10与液柱管26中的稠油油柱高度；经过计算得到启动压力梯度即为稠油启动压力梯度。

实施例3

采用实施例1所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，对稠油单相渗流规律进行测量，包括以下步骤：

1)进行实施例1中稠油启动压力梯度测量①-⑦步骤，在测量得到稠油启动压力梯度后，继续以0.002mL/min的流速进行驱替，当岩心夹持器24出口端的流速也达到0.002mL/min且油柱管10与液柱管26中的稠油油柱高度不再变化时，记录流速以及对应的油柱管10与液柱管26中的稠油油柱高度；

2)重复步骤1)，在油柱管10所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，分别测定0.003mL/min、0.004mL/min、0.005mL/min、0.006mL/min、0.007mL/min、0.008mL/min、0.009mL/min流速下流速以及对应油柱管10与液柱管26中的稠油油柱高度，并记录；

3)随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管10所能测量的压力，此时，打开阀门C6、阀门D8，关闭阀门E9、阀门F11，逐渐增加流速，继续测定0.01mL/min、0.015mL/min、0.02mL/min、0.025mL/min、0.03mL/min、0.035mL/min、0.04mL/min等较高流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管26中的稠油油柱高度，并记录；

4)整理记录数据，经过计算获得稠油流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油单相渗流规律。压力梯度计算公式为G₀＝(p_i-10^-6×ρ_o×g×H_l)/L，其中，p_i为岩心入口压力，MPa。

实施例4

采用实施例1所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置，对稠油油水两相渗流规律进行测量，包括以下步骤：

a.岩心夹持器24中的岩心按照油水比例7：3的稠油与水进行饱和处理，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵23、第三精准压力表21之外的整个实验装置置于恒温箱28中，恒温箱28温度设定为70℃，静置24小时后在恒温箱28中进行后续步骤；

b.关闭阀门C6、阀门D8、阀门H15、阀门I17，其余阀门全部打开，将围压设定高于岩心夹持器24内部压力1.8MPa，打开第一平流泵1和第二平流泵12，分别以0.0014mL/min和0.0006mL/min的流速同时进行驱替；当岩心夹持器24出口端的总流速达到0.002mL/min且油柱管10、水柱管16与液柱管26中的流体高度不再变化时，记录流速以及对应的油、水柱管16与液柱管26中的流体液柱高度；

c.重复步骤b，在油柱管10所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，分别测定0.004mL/min、0.006mL/min、0.008mL/min的总流速下流速以及对应油柱管10、水管柱与液柱管26中的液柱高度，并记录；

d.随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管10、水柱管16所能测量的压力，此时，打开阀门C6、阀门D8、阀门J18、阀门K20，关闭阀门E9、阀门F11、阀门H15、阀门I17，逐渐增加流速，继续分别测定0.01mL/min、0.02mL/min0.03mL/min、0.04mL/min、0.05mL/min、0.06mL/min总流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管26中的流体液柱高度，并记录；

e.整理记录数据，经过计算获得含水30％条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

f.调整油水比例，重复步骤a～e获得以下油水比例条件下流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油油水两相渗流规律：

油水比例8：2，步骤b第一平流泵1和第二平流泵12分别以0.0016mL/min和0.0004mL/min的流速同时进行驱替，最终经过计算获得含水20％条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

油水比例6：4，步骤b第一平流泵1和第二平流泵12分别以0.0012mL/min和0.0008mL/min的流速同时进行驱替，最终经过计算获得含水40％条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

油水比例5：5，步骤b第一平流泵1和第二平流泵12分别以0.001mL/min和0.001mL/min的流速同时进行驱替，最终经过计算获得含水50％条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

油水比例1：9，步骤b第一平流泵1和第二平流泵12分别以0.0002mL/min和0.0018mL/min的流速同时进行驱替，最终经过计算获得含水90％条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

以此类推。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种采用稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的稠油单相渗流规律测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)进行稠油启动压力梯度测量①-⑦步骤，在测量得到稠油启动压力梯度后，继续以0.002mL/min的流速进行驱替，当岩心夹持器(24)出口端的流速也达到0.002mL/min且油柱管(10)与液柱管(26)中的稠油油柱高度不再变化时，记录流速以及对应的油柱管(10)与液柱管(26)中的稠油油柱高度；

2)重复步骤1)，在油柱管(10)所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，测定多组流速下流速以及对应油柱管(10)与液柱管(26)中的稠油油柱高度，并记录；

3)随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管(10)所能测量的压力，此时，打开阀门C、阀门D(8)，关闭阀门E(9)、阀门F(11)，逐渐增加流速，继续测定多组流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管(26)中的稠油油柱高度，并记录；

4)整理记录数据，经过计算获得稠油流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油单相渗流规律；

其中，采用的所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置包括平流泵、岩心夹持器(24)、围压泵(23)及其连接管线，在岩心夹持器(24)入口端之前设置两条并联管路，管路一以稠油为驱替介质，管路二以地层水为驱替介质；

管路一包括第一平流泵(1)、阀门A(2)、缓冲罐(3)、阀门B(4)、油罐(5)、阀门C、第一精准压力表(7)、阀门D(8)、阀门E(9)、油柱管(10)、阀门F(11)；所述第一平流泵(1)出口管路通过阀门A(2)与缓冲罐(3)上部入口连接，缓冲罐(3)下部出口管路通过阀门B(4)与油罐底部入口连接，将油罐中的稠油驱入油罐上部并进入并联的第一精准压力表测压分支或油柱管测压分支；所述第一精准压力表测压分支内设置与第一精准压力表(7)底座入口相连的阀门C和与第一精准压力表(7)底座出口相连的阀门D(8)；所述油柱管测压分支内设置与油柱管(10)底座入口相连的阀门E(9)和与油柱管(10)底座出口相连的阀门F(11)；所述第一精准压力表测压分支与油柱管测压分支交汇于岩心夹持器(24)入口端；

管路二包括第二平流泵(12)、阀门G(13)、水罐(14)、阀门H(15)、水柱管(16)、阀门I(17)、阀门J(18)、第二精准压力表(19)、阀门K(20)；所述第二平流泵(12)出口管路通过阀门G(13)与水罐(14)下部入口连接，将水罐(14)上部的地层水驱入并联的第二精准压力表测压分支或水柱管测压分支；所述第二精准压力表测压分支内设置与第二精准压力表(19)底座入口相连的阀门J(18)和与第二精准压力表(19)底座出口相连的阀门K(20)；所述水柱管测压分支内设置与水柱管(16)底座入口相连的阀门H(15)和与水油柱管(10)底座出口相连的阀门I(17)；所述第二精准压力表测压分支与水柱管测压分支交汇于岩心夹持器(24)入口端；

夹持器出口端通过阀门L(25)连通到液柱管(26)底座，与液柱管相通；所述液柱管上端连接橡胶管，所述橡胶管延伸至量筒(27)处将液柱管内溢出的液体导入量筒(27)；

所述稠油启动压力梯度测量①-⑦步骤包括：

①对实验岩心进行饱和稠油处理后将岩心放入岩心夹持器(24)中，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵(23)、第三精准压力表(21)之外的整个实验装置置于恒温箱(28)中，恒温箱(28)温度设定为稠油油藏温度，静置24小时后在恒温箱(28)中进行后续步骤；

②关闭阀门E(9)、阀门F(11)、阀门G(13)、阀门H(15)、阀门I(17)、阀门J(18)、阀门K(20)，打开阀门A(2)、阀门B(4)、阀门C、阀门D(8)、阀门L(25)、阀门M(22)，设置围压泵(23)围压，打开第一平流泵(1)，以0.2～0.5mL/min的流速进行驱替，驱替至少1倍岩心孔隙体积，当量筒(27)中液体量大于1倍岩心体积后停止驱替，再次确保恒温加热后的系统中没有气体；

③关闭阀门L(25)，抽出部分液柱管中的稠油，将液柱管(26)中的稠油高度降至1～2cm；

④打开阀门L(25)，启动第一平流泵(1)，以0.02～0.05mL/min的流速进行驱替，液柱管(26)中的稠油高度达到4～6cm时，关闭第一平流泵(1)以及阀门L(25)，以为实验装置提供背压，防止气体对实验的影响；

⑤打开阀门E(9)和阀门F(11)，关闭阀门C和阀门D(8)，启动第一平流泵(1)，以0.02～0.05mL/min的流速进行驱替，油柱管(10)与液柱管(26)中的稠油高度差小于0.1cm时，关闭第一平流泵(1)；

⑥将系统静置12～24小时，待油水系统平衡；

⑦打开阀门L(25)并启动第一平流泵(1)，以0.002mL/min的流速进行驱替，当液柱管(26)中稠油高度升高时，立即记录下油柱管(10)与液柱管(26)中的稠油油柱高度；经过计算得到启动压力梯度即为稠油启动压力梯度。

2.一种采用稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置的稠油油水两相渗流规律测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.岩心夹持器(24)中的岩心按照油水比x：y的稠油与水进行饱和处理，将所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置连接好，对整个装置进行排空，各管线中充满相应流体，防止空气进入实验装置中，影响实验测量；将除去平流泵、围压泵(23)、第三精准压力表(21)之外的整个实验装置置于恒温箱(28)中，恒温箱(28)温度设定为稠油油藏温度，静置24小时后在恒温箱(28)中进行后续步骤；

b.关闭阀门C、阀门D(8)、阀门H(15)、阀门I(17)，其余阀门全部打开，将围压设定高于岩心夹持器(24)内部压力1.5～2MPa，打开第一平流泵(1)和第二平流泵(12)，分别控制管路一和管路二流速比为x：y，且第一平流泵(1)和第二平流泵(12)流速之和为0.002mL/min，同时进行驱替；当岩心夹持器(24)出口端的总流速达到0.002mL/min且油柱管(10)、水柱管(16)与液柱管(26)中的流体高度不再变化时，记录流速以及对应的油柱管(10)、水柱管(16)与液柱管(26)中的流体液柱高度；

c.重复步骤b，在油柱管(10)所能测量的压力范围内，逐渐增加流速，测定多组流速下流速以及对应油柱管(10)、水管柱(16)与液柱管(26)中的液柱高度，并记录；

d.随着流速的增加，夹持器入口端压力超出油柱管(10)、水柱管(16)所能测量的压力，此时，打开阀门C、阀门D(8)、阀门J(18)、阀门K(20)，关闭阀门E(9)、阀门F(11)、阀门H(15)、阀门I(17)，逐渐增加流速，继续测定多组流速下流速以及其对应的入口压力和液柱管(26)中的流体液柱高度，并记录；

e.整理记录数据，经过计算获得含水x/(x+y)条件下流速与压力梯度之间的关系曲线；

f.调整油水比例，重复步骤a～e获得其他油水比例条件下流速与压力梯度之间的关系曲线，得到稠油油水两相渗流规律；

其中，采用的所述稠油启动压力梯度以及渗流规律测量装置包括平流泵、岩心夹持器(24)、围压泵(23)及其连接管线，在岩心夹持器(24)入口端之前设置两条并联管路，管路一以稠油为驱替介质，管路二以地层水为驱替介质；

管路一包括第一平流泵(1)、阀门A(2)、缓冲罐(3)、阀门B(4)、油罐(5)、阀门C、第一精准压力表(7)、阀门D(8)、阀门E(9)、油柱管(10)、阀门F(11)；所述第一平流泵(1)出口管路通过阀门A(2)与缓冲罐(3)上部入口连接，缓冲罐(3)下部出口管路通过阀门B(4)与油罐底部入口连接，将油罐中的稠油驱入油罐上部并进入并联的第一精准压力表测压分支或油柱管测压分支；所述第一精准压力表测压分支内设置与第一精准压力表(7)底座入口相连的阀门C和与第一精准压力表(7)底座出口相连的阀门D(8)；所述油柱管测压分支内设置与油柱管(10)底座入口相连的阀门E(9)和与油柱管(10)底座出口相连的阀门F(11)；所述第一精准压力表测压分支与油柱管测压分支交汇于岩心夹持器(24)入口端；

管路二包括第二平流泵(12)、阀门G(13)、水罐(14)、阀门H(15)、水柱管(16)、阀门I(17)、阀门J(18)、第二精准压力表(19)、阀门K(20)；所述第二平流泵(12)出口管路通过阀门G(13)与水罐(14)下部入口连接，将水罐(14)上部的地层水驱入并联的第二精准压力表测压分支或水柱管测压分支；所述第二精准压力表测压分支内设置与第二精准压力表(19)底座入口相连的阀门J(18)和与第二精准压力表(19)底座出口相连的阀门K(20)；所述水柱管测压分支内设置与水柱管(16)底座入口相连的阀门H(15)和与水油柱管(10)底座出口相连的阀门I(17)；所述第二精准压力表测压分支与水柱管测压分支交汇于岩心夹持器(24)入口端；

所述围压泵(23)通过阀门M(22)连接第三精准压力表(21)，所述第三精准压力表(21)用于监测实验过程中的围压；

夹持器出口端通过阀门L(25)连通到液柱管(26)底座，与液柱管相通；所述液柱管上端连接橡胶管，所述橡胶管延伸至量筒(27)处将液柱管内溢出的液体导入量筒(27)。