CN107860635A - 岩心驱替洗油装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心驱替洗油装置及方法，岩心驱替洗油装置包括岩心夹持器、将洗油剂输入至岩心内的驱替单元、将岩心内被驱替输出的废液进行加热分离处理的加热分离单元、将废液中加热分离出来的洗油剂进行冷凝处理的冷凝单元以及输送围压气体至岩心夹持器内的围压单元；驱替单元连接岩心夹持器的入口端，加热分离单元连接岩心夹持器的出口端，冷凝单元连接加热分离单元；驱替单元连接冷凝单元，从而驱替单元、岩心夹持器、加热分离单元和冷凝单元相接形成一个驱替洗油循环回路。本发明使用驱替方法对岩心进行洗油，通过围压单元对岩心室的加压和降压过程，实现对岩心室内岩心的吞吐洗油，提升洗油效率。

Description

岩心驱替洗油装置及方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种岩心驱替洗油装置及方法。

背景技术

从地层中钻取的岩心在进行实验测试分析之前，都要对岩心中的油进行清洗，以清洗掉岩心空隙中的杂质和原油。岩心清洗标准主要在于能否将岩心孔隙中的原油清洗干净。

现有的岩心洗油装置主要利用有机溶剂循环、浸泡岩心样品方式，将岩心孔隙中的原油通过废液排除干净。在高温下，利用浸泡、有机溶剂循环方式，有机溶剂替换岩心中原油的速度较慢，造成洗油周期长，效率低；另一方面常规装置和方法对于全直径岩心的洗油效率较低，并且在洗油时间不够长的情况下洗油效果差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现以高温高压循环驱替方式对岩心高效洗油的岩心驱替洗油装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种岩心驱替洗油装置，包括用于放置岩心的岩心夹持器、将洗油剂输入至所述岩心内的驱替单元、将所述岩心内被驱替输出的废液进行加热分离处理的加热分离单元、将废液中加热分离出来的洗油剂进行冷凝处理的冷凝单元、以及输送围压气体至所述岩心夹持器内的围压单元；所述驱替单元连接所述岩心夹持器的入口端，所述加热分离单元连接所述岩心夹持器的出口端，所述冷凝单元连接所述加热分离单元；

所述驱替单元连接所述冷凝单元，收集冷凝形成的洗油剂，从而所述驱替单元、岩心夹持器、加热分离单元和冷凝单元相接形成一个驱替洗油循环回路。

优选地，所述岩心夹持器包括釜体以及保护套；所述釜体内设有一个容置岩心的岩心室，所述保护套设置在所述岩心室内以包裹所述岩心。

优选地，所述岩心夹持器还包括连接并对所述釜体进行加热控制的温控箱。

优选地，所述驱替单元包括容置洗油剂的储液容器、驱替泵以及驱替阀，所述驱替泵的进口端连接所述储液容器，所述驱替泵的出口端连接所述岩心夹持器的入口端；所述驱替阀设置在所述驱替泵和岩心夹持器之间。

优选地，所述储液容器包括第一容器以及设置在所述第一容器内的第二容器，所述第一容器和第二容器之间的空间形成一个环形腔；所述第一容器接收来自所述冷凝单元的水和洗油剂，所述环形腔接收从所述第二容器上端开口漫出的洗油剂。

优选地，所述驱替单元还包括连接在所述驱替泵进口端和所述储液容器之间的第一进液管、连接在所述驱替泵出口端和所述岩心夹持器入口端之间的第二进液管；所述驱替阀设置在所述第二进液管上。

优选地，所述驱替单元还包括设置在所述第二进液管上的泄压阀；所述泄压阀位于所述驱替阀和岩心夹持器之间。

优选地，所述加热分离单元包括接收废液的烧瓶、对所述烧瓶进行加热的油浴锅、连接在所述烧瓶的入口和岩心夹持器的出口端之间的出液管、以及设置在所述出液管上的出液阀。

优选地，所述冷凝单元包括连接所述加热分离单元的冷凝管、与所述冷凝管连接的冷凝机；所述冷凝管包括相隔绝的内管和外管，所述内管的进口连接所述加热分离单元，出口连接所述驱替单元；所述外管的进口和出口分别连接冷凝机的出口和进口。

优选地，所述围压单元包括围压源、连接在所述围压源和岩心夹持器之间的进气管、以及设置在所述进气管上的加压阀。

本发明还提供一种岩心驱替洗油方法，包括以下步骤：

S1、将岩心装入岩心夹持器的岩心室内，加围压和加温；

S2、驱替单元将洗油剂输送至所述岩心内，将所述岩心内的原油驱替出来；直至所述岩心夹持器出口端没有原油输出，关闭岩心夹持器的出口端，使岩心室内憋压；

S3、打开所述岩心夹持器的出口端，所述岩心室降压至零，使得所述岩心内的混合流体从岩心孔隙中流出，并从所述岩心夹持器的出口端输出至加热分离单元；

S4、所述加热分离单元将所述岩心夹持器输出的废液进行加热分离处理，将废液中的洗油剂加热变为气态输送至冷凝单元；

S5、所述冷凝单元将气态剂冷凝为液态的洗油剂，洗油剂流至所述驱替单元。

本发明的有益效果：本发明使用高压高温驱替方法对岩心进行洗油，通过围压单元对岩心室的加压和降压过程，实现对岩心室内岩心的吞吐洗油，使得洗油效率明显提升。

本发明特别适用于对油田现场钻取的致密岩心和全直径岩心进行洗油。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的岩心驱替洗油装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一实施例的岩心驱替洗油装置，包括岩心夹持器10、驱替单元20、加热分离单元30以及冷凝单元40；驱替单元20连接岩心夹持器10的入口端，加热分离单元30连接岩心夹持器10的出口端，冷凝单元40连接加热分离单元30。

岩心夹持器10用于放置岩心1；驱替单元20将洗油剂输入至岩心1内，通过洗油剂将岩心1内的原油驱替出来；加热分离单元30将岩心1内被驱替输出的废液(混合洗油剂和原油)进行加热分离处理，以将洗油剂从原油中分离出来；冷凝单元40将废液中加热分离出来的洗油剂进行冷凝处理，形成液态洗油剂。

驱替单元20还连接冷凝单元40，收集冷凝形成的洗油剂，从而驱替单元20、岩心夹持器10、加热分离单元30和冷凝单元40相接形成一个驱替洗油循环回路；洗油剂进过岩心1驱替出原油后，经过加热分离、冷凝处理后再由驱替单元20吸入、加压，注入岩心夹持器10利用。

具体地，岩心夹持器10可包括釜体11以及保护套12；釜体11内设有一个容置岩心1的岩心室，保护套12设置在岩心室内以包裹岩心1，对岩心1进行保护，使其免受伤害。保护套12选用软质材料制成，如胶套等。

本实施例中，岩心夹持器10还包括第一堵头13和第二堵头14，分别与保护套12的相对两端配合，封堵在岩心1的上下两端。

釜体11可加热升温，以使得其中的岩心1和洗油剂受热升温。

岩心夹持器10还包括连接并对釜体11进行加热控制的温控箱15。通过温控箱15的控制使得釜体11在驱替的同时可以对岩心1及洗油剂加温，提高岩心内洗油剂分子的热运动，使得有利于岩心清洗。

驱替单元20包括容置洗油剂的储液容器21、驱替泵22以及驱替阀23，驱替泵22的进口端连接储液容器21，驱替泵22的出口端连接岩心夹持器10的入口端；驱替阀23设置在驱替泵22和岩心夹持器10之间。驱替泵22选用自吸泵，既能够吸入储液容器21内的干净洗油剂，又可以将出口抽提的干净洗油剂增压驱入岩心夹持器10，为岩心1洗油提供足够的压力。

驱替单元20还包括连接在驱替泵22进口端和储液容器21之间的第一进液管24、连接在驱替泵22出口端和岩心夹持器10入口端之间的第二进液管25；驱替阀23设置在第二进液管25上，控制第二进液管25的通断。具体地，第二进液管25的一端通过第二堵头14连通至岩心室，从而输送洗油剂至岩心内。

驱替单元20还包括设置在第二进液管25上的泄压阀26；泄压阀26位于驱替阀23和岩心夹持器10之间。

本发明中，洗油剂在对岩心驱替后通过加热分离、冷凝后循环利用，而冷凝后的液体包含洗油剂的同时会包含水，循环利用时抽取其中的洗油剂即可。对应地，储液容器21可包括第一容器(未图示)以及设置在第一容器内的第二容器(未图示)，第一容器和第二容器之间的空间形成一个环形腔。

第一容器接收来自冷凝单元40的水和洗油剂，由于冷凝后成为液体的水和洗油剂是相互不溶的，且水的密度比洗油剂的密度大，所以水会在第一容器下方，洗油剂在第一容器上方。当第一容器内充满液体后，洗油剂从第二容器上端开口漫出至环形腔内。第一进液管24连接环形腔，以将其中的洗油剂输出。

加热分离单元30可为任何可对废液进行加热分离的加热装置。

在本实施例中，加热分离单元30包括接收废液的烧瓶31、对烧瓶31进行加热的油浴锅32、连接在烧瓶31的入口和岩心夹持器10的出口端之间的出液管33以及设置在出液管33上的出液阀34。出液管33上还设置压力表35，以观察输出废液的压力。

加热分离单元30采用油浴锅32对烧瓶31内废液进行加热，将废液加热并处在恒温状态。恒温温度比水和洗油剂的沸点稍高些，但低于岩心中洗出的原油沸点，从而废液中的水和洗油剂可被加热变为气态输出至冷凝单元40，而原油则保留在烧瓶31内。

冷凝单元40连接烧瓶31，对气态的水和洗油剂进行冷凝。该冷凝单元40可包括连接加热分离单元30的冷凝管41、与冷凝管41连接的冷凝机42。其中，冷凝管41包括相隔绝的内管和外管，内管的进口连接加热分离单元30，出口连接驱替单元20。外管的进口和出口分别连接冷凝机21的出口和进口，供冷却水在外管和冷凝机21之间循环流通。

气态的水和洗油剂混合气体进入冷凝管41的内管，冷凝机42出来的冷却水进入冷凝管41外管，混合气体与冷却水在冷凝管41里面通过热交换使气体冷却凝结为液体，液体从内管出口进入驱替单元20的储液容器21内。

进一步地，本发明的岩心驱替洗油装置还包括围压单元50，输送围压气体至岩心夹持器10内，对岩心进行加压，实现对岩心高压驱替。围压气体可采用氮气。

围压单元50包括围压源51(如氮气瓶等)、连接在围压源51和岩心夹持器10之间的进气管52、以及设置在进气管52上的加压阀53。进气管52上还可设置泄压阀54和压力表55，通过适当泄压控制压力大小。

本发明的岩心驱替洗油方法，可采用上述的岩心驱替洗油装置实现。参考图1，该岩心驱替洗油方法包括以下步骤：

S1、将岩心1装入岩心夹持器10的岩心室内，加围压和加温。围压压力可为10Mpa；温度120℃～150℃。

本实施例中，岩心1为切割好的全直径岩心，在岩心室内有保护套12的包裹保护，不会受到伤害。

S2、驱替单元20将洗油剂输送至岩心1内，将岩心1内的原油驱替出来；直至岩心夹持器10出口端没有原油输出，关闭岩心夹持器10的出口端，使岩心室内憋压。憋压压力不超过10MPa。

其中，使用既不消耗水也不贡献水的洗油剂在高温下通过驱替泵22驱替岩心1，洗油剂将岩心1中的原油溶解并驱替出来，高温使岩心1中的水蒸馏出来。利用驱替的方法可以在较短的时间里将岩心中大部分的油驱替出来，这样可以大幅度的提高全直径岩心的洗油效率。驱替到后期基本上没有原油流出，这时候可以关闭位于岩心夹持器10出口端的出液阀34，使得岩心室内憋压。高温高压下结合蒸馏、浸泡洗油方法，洗油剂渗析、替换岩心1小孔隙内的流体。

S3、打开岩心夹持器10的出口端，岩心室降压至零压力，使得岩心1内的混合流体从岩心孔隙中流出，并从岩心夹持器10的出口端输出至加热分离单元30。

其中，通过打开出液阀34使得岩心夹持器10的出口端打开，使得岩心夹持器10内的岩心室降压，岩心1内的混合流体将随着岩心室内的压力下降而从岩心1的孔隙中流出，通过岩心室的加压和降压过程，实现了对岩心室内的岩心1的吞吐洗油，使得洗油效果明显提升。

S4、加热分离单元30将岩心夹持器10输出的废液进行加热分离处理，将废液中的洗油剂加热变为气态并输送至冷凝单元40。

废液包括步骤S2中驱替出来的原油以及夹带的水和洗油剂，还包括步骤S3的混合流体。总的来说，废液主要包括原油、水和洗油剂。

加热分离出来的温度高于水和洗油剂的沸点，而低于原油的沸点，因此水和洗油剂变为混合气体从加热分离单元30排出至冷凝单元40，原油则留在加热分离单元30的烧瓶31内。

S5、冷凝单元40将气态洗油剂冷凝为液态的洗油剂，洗油剂流至驱替单元20，再由驱替单元20吸入、加压，注入岩心夹持器10。

对于废液中含有水时，冷凝后冷凝单元40冷凝的液体包括液态的水和洗油剂。液体排出至驱替单元20的储液容器21内。在储液容器21中，其第一容器接收来自冷凝单元的液体(水和洗油剂)；液体中的水处于第一容器下方，洗油剂处于第一容器上方，因此洗油剂可在第一容器充满液体后漫出至第二容器中，从而与水分离开。驱替单元20的驱替泵22将第二容器的洗油剂泵至岩心夹持器10内的岩心1，开始另一个循环。如此循环往复，直到岩心夹持器10出口端流体透明，荧光下没有荧光显示，储液容器21中水面不再变化，停止驱替。

另外，计量烧瓶31中油量、储液容器21中第一容器的水量，可以通过计量得到的油和水的量，适当校正后，计算岩心原始含油饱和度和原始含水饱和度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩心驱替洗油装置，其特征在于，包括用于放置岩心（1）的岩心夹持器（10）、将洗油剂输入至所述岩心（1）内的驱替单元（20）、将所述岩心（1）内被驱替输出的废液进行加热分离处理的加热分离单元（30）、将废液中加热分离出来的洗油剂进行冷凝处理的冷凝单元（40）、以及输送围压气体至所述岩心夹持器（10）内的围压单元；所述驱替单元（20）连接所述岩心夹持器（10）的入口端，所述加热分离单元（30）连接所述岩心夹持器（10）的出口端，所述冷凝单元（40）连接所述加热分离单元（30）；

所述驱替单元（20）连接所述冷凝单元（40），收集冷凝形成的洗油剂，从而所述驱替单元（20）、岩心夹持器（10）、加热分离单元（30）和冷凝单元（40）相接形成一个驱替洗油循环回路。

2.根据权利要求1所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述岩心夹持器（10）包括釜体（11）以及保护套（12）；所述釜体（11）内设有一个容置岩心（1）的岩心室，所述保护套（12）设置在所述岩心室内以包裹所述岩心（1）。

3.根据权利要求2所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述岩心夹持器（10）还包括连接并对所述釜体（11）进行加热控制的温控箱（15）。

4.根据权利要求1所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述驱替单元（20）包括储液容器（21）、驱替泵（22）以及驱替阀（23），所述驱替泵（22）的进口端连接所述储液容器（21），所述驱替泵（22）的出口端连接所述岩心夹持器（10）的入口端；所述驱替阀（23）设置在所述驱替泵（22）和岩心夹持器（10）之间。

5.根据权利要求4所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述储液容器（21）包括第一容器以及设置在所述第一容器内的第二容器，所述第一容器和第二容器之间的空间形成一个环形腔；所述第一容器接收来自所述冷凝单元（40）的水和洗油剂，所述环形腔接收从所述第二容器上端开口漫出的洗油剂至内。

6.根据权利要求4所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述驱替单元（20）还包括连接在所述驱替泵（22）进口端和所述储液容器（21）之间的第一进液管（24）、连接在所述驱替泵（22）出口端和所述岩心夹持器（10）入口端之间的第二进液管（25）；所述驱替阀（23）设置在所述第二进液管（25）上。

7.根据权利要求6所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述驱替单元（20）还包括设置在所述第二进液管（25）上的泄压阀（26）；所述泄压阀（26）位于所述驱替阀（23）和岩心夹持器（10）之间。

8.根据权利要求1所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述加热分离单元（30）包括接收废液的烧瓶（31）、对所述烧瓶（31）进行加热的油浴锅（32）、连接在所述烧瓶（31）的入口和岩心夹持器（10）的出口端之间的出液管（33）、以及设置在所述出液管（33）上的出液阀（34）。

9.根据权利要求1所述的岩心驱替洗油装置，其特征在于，所述冷凝单元（40）包括连接所述加热分离单元（30）的冷凝管（41）、与所述冷凝管（41）连接的冷凝机（42）；所述冷凝管（41）包括相隔绝的内管和外管，所述内管的进口连接所述加热分离单元（30），出口连接所述驱替单元（20）；所述外管的进口和出口分别连接冷凝机（42）的出口和进口；

所述围压单元（50）包括围压源（51）、连接在所述围压源（51）和岩心夹持器（10）之间的进气管（52）、以及设置在所述进气管（52）上的加压阀（53）。

10.一种岩心驱替洗油方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将岩心（1）装入岩心夹持器（10）的岩心室内，加围压和加温；

S2、驱替单元（20）将洗油剂输送至所述岩心（1）内，将所述岩心（1）内的原油驱替出来；直至所述岩心夹持器（10）出口端没有原油输出，关闭岩心夹持器（10）的出口端，使岩心室内憋压；

S3、打开所述岩心夹持器（10）的出口端，所述岩心室降压至零，使得所述岩心内的混合流体从岩心（1）孔隙中流出，并从所述岩心夹持器（10）的出口端输出至加热分离单元（30）；

S4、所述加热分离单元（30）将所述岩心夹持器（10）输出的废液进行加热分离处理，将废液中的洗油剂加热变为气态输送至冷凝单元（40）；

S5、所述冷凝单元（40）将气态洗油剂冷凝为液态的洗油剂，洗油剂流至所述驱替单元（20）。