CN107991305B - 一种乳化剂作用机理研究装置及方法 - Google Patents
一种乳化剂作用机理研究装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107991305B CN107991305B CN201711175598.8A CN201711175598A CN107991305B CN 107991305 B CN107991305 B CN 107991305B CN 201711175598 A CN201711175598 A CN 201711175598A CN 107991305 B CN107991305 B CN 107991305B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- emulsion
- oil
- reactor
- channel
- reservoir model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000009471 action Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000011160 research Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 223
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 24
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 24
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 15
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 15
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 5
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- RCTGMCJBQGBLKT-UHFFFAOYSA-N Sudan IV Chemical compound CC1=CC=CC=C1N=NC(C=C1C)=CC=C1N=NC1=C(O)C=CC2=CC=CC=C12 RCTGMCJBQGBLKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 150
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 abstract description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
Abstract
本发明公开了油藏中乳化剂作用机理研究装置及方法。该乳化剂作用机理研究装置包括乳化反应器，以及与所述乳化反应器连接的油藏模型；其中，所述乳化反应器，用于注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，使得所述油、所述乳化剂溶液和所述乳化稳定剂混合反应生成乳状液；所述油藏模型，用于接收容纳在所述乳化反应器中生成的所述乳状液，并模拟所述乳状液在真实油藏中的渗流过程。本发明能够直观观察到乳状液在多孔介质油藏模型中的渗流过程、分布位置以及乳状液的驱油效果，能够定量描述和评价乳状液的渗流流态，有助于揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及油气开发领域，尤其涉及一种油藏中乳化剂作用机理研究装置及方法。
背景技术
随着油藏工程室内实验研究的持续深入，通过平板物理模型以及岩心驱替实验等手段，研究多孔介质中多相流体流动已经非常普遍。通过宏观尺度的实验研究，压力场、饱和度场和采出液性质等宏观实验数据已经非常容易获得。然而，实现对流体在油藏复杂孔喉通道中的直接观察和定量描述对于油藏工程研究者来说仍然是非常困难的。微流控技术为实现微米尺度下多相流的可视化研究提供了技术支撑，并在近几年来广泛用于多相流的研究，包括牛顿流体和非牛顿流体的流动、液滴形成和聚并机理以及界面传质现象等。
乳化剂作为表面活性剂的一类，能够在多孔介质中与油相发生剪切混合，形成乳状液，在提高驱油效率和油藏深部调剖方面具有重要意义。其主要提采机理包括常规表面活性剂具备的“降低界面张力”和“润湿改性”，此外乳化剂驱过程中形成的乳状液也具有很好的驱油效果和深部调剖潜力。但受常规岩心驱替实验监测手段的限制，虽然注入乳化剂后能够在出口处观察到乳状液的产出，但对于乳状液的分布位置、渗流过程以及乳状液驱油效果缺乏定量评价和描述，无法揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
常规基于微流控技术制备乳状液的芯片装置，通常都是应用于食品和生物医药领域，在乳状液形成过程中没有考虑模拟乳状液在油藏条件下多孔介质中的形成过程。而常规的模拟孔喉结构的微观模型，缺少对原位乳液形成过程的模拟通道，无法观察乳状液的分布和流动。
发明内容
本发明提供一种发明名称，以实现直观观察乳状液在多孔介质油藏模型中的渗流过程、分布位置以及乳状液的驱油效果，定量描述和评价乳状液的渗流流态。
第一方面，本发明实施例提供了一种油藏中乳化剂作用机理研究装置，包括乳化反应器，以及与所述乳化反应器连接的油藏模型；其中，
所述乳化反应器，用于注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，使得所述油、所述乳化剂溶液和所述乳化稳定剂混合反应生成乳状液；
所述油藏模型，用于接收容纳在所述乳化反应器中生成的所述乳状液，并模拟所述乳状液在真实油藏中的渗流过程。
第二方面，本发明实施例还提供了一种油藏中乳化剂作用机理研究方法，应用于所述的油藏中乳化剂作用机理研究装置中，所述研究装置包括乳化反应器，以及与所述乳化反应器连接的油藏模型，所述油藏模型至少包括模型骨架和孔喉通道，该研究方法包括：
当所述油藏模型中的油达到饱和时，获取第一油藏模型图片，对所述第一油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第一油藏模型图片中的孔喉通道区域；
在所述乳化反应器生成乳状液后，将所述乳状液从所述乳化反应器驱动至所述油藏模型；
获取第二油藏模型图片，对所述第二油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域；
计算所述乳状液液珠区域的圆形度和欧拉数。
本发明的油藏中乳化剂作用机理研究装置和方法，将乳化反应器和油藏模型连接，通过乳化反应器生成稳定的乳状液并通入油藏模型中，实现了乳状液液珠的分布位置、渗流过程以及乳状液驱油效果的定量评价和描述，能够定量描述和评价乳状液的渗流流态，有助于揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种乳化剂作用机理研究装置的示意图；
图2是本发明实施例一提供的乳化反应器的装置示意图；
图3是本发明实施例二提供的油藏中乳化剂作用机理研究方法流程示意图；
图4是本发明实施例三提供的另一种油藏中乳化剂作用机理研究方法流程示意图；
图5是本发明实施例三提供的油藏模型图片窗口分割示意图；
图6是本发明实施例三提供的圆形度和欧拉数计算方法流程图；
图7是本发明实施例三提供的八邻域生长法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种乳化剂作用机理研究装置的示意图，参考图1，该乳化剂作用机理研究装置具体包括：
乳化反应器11，以及与乳化反应器连接的油藏模型12；其中，乳化反应器 11，用于注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，使得油、乳化剂溶液和乳化稳定剂混合反应生成乳状液；油藏模型12，用于接收容纳在乳化反应器11中生成的乳状液，并模拟乳状液在真实油藏中的渗流过程。
其中，油、乳化剂溶液和乳化稳定剂在乳化反应器11中经过混合反应可以生成液珠稳定分散在油中的油包水类型的乳状液，当驱动稳定的乳状液至具有饱和油的油藏模型中时，即可模拟出真实油藏中乳状液驱油的渗流过程，然后通过显微镜可以将该乳状液的驱油过程展现出来，或者通过对乳状液驱油过程进行摄影获取微观的乳状液油藏模型图片。
本发明实施例一提供的乳化剂作用机理研究装置，将乳化反应器和油藏模型连接，通过乳化反应器生成稳定的乳状液并驱动至油藏模型中，可以通过显微镜直观观察乳状液的分布位置、渗流过程以及乳状液驱油效果，并且对油藏模型中的乳状液进行定量分析和评价提供了可能性，有助于揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
图2是本发明实施例一提供的乳化反应器的装置示意图，参考图1和图2，油藏模型12包括：孔喉通道121、模型骨架122和模型排液口123；其中，孔喉通道121位于模型骨架122中，即油藏模型12中的白色区域，孔喉通道121 的一端与反应器出口116相连，另一端与模型排液口123相连，用于接收容纳在乳化反应器中生成的乳状液，并模拟乳状液在真实油藏孔喉通道中的渗流过程；模型骨架122，即为油藏模型12中的黑色区域，用于模拟真实油藏中的岩石骨架；模型排液口123，用于排出油藏模型12中的液体。
乳化反应器11包括：通道111，油注入口112，乳化剂注入口113，乳化稳定剂注入口114，稳定前乳状液出口115和反应器出口116；其中，通道111 包括前置通道1110，以及与前置通道同轴连接的主通道1111，前置通道1110 用于使油与乳化剂溶液发生剪切混合，主通道1111用于使剪切混合后的油和乳化剂溶液，以及乳化稳定剂混合反应生成乳状液；油注入口112与前置通道1110 同轴相连，用于注入油；乳化剂注入口113与前置通道1110垂直相连，用于注入乳化剂溶液；乳化稳定剂注入口114与主通道1111垂直相连，用于注入乳化稳定剂；稳定前乳状液出口115与主通道1111垂直相连，用于排出乳状液稳定前主通道中的油、乳化剂溶液和乳化稳定剂的混合溶液；反应器出口116与主通道1111同轴相连，用于连通乳化反应器11与油藏模型12，使乳化反应器中的乳状液流通至油藏模型12中。
其中，为了保证从乳化剂注入口113注入的乳化剂溶液与油注入口112注入的油发生剪切混合，乳化剂注入口需要与油注入口垂直连接，从而形成较为均匀的乳状液。
可选地，通道111、油注入口112、乳化剂注入口113、乳化稳定剂注入口 114、稳定前乳状液出口115和反应器出口116均为管状通道，前置通道1110、油注入口112、乳化剂注入口113和乳化稳定剂注入口114的口径相同，主通道1111的口径大于前置通道1110的口径。
其中，为了使油与乳化剂溶液剪切混合后形成的乳状液能够更加均匀的分布于主通道中，可以设置主通道1111的口径大于前置通道1110的口径。
示例性地，前置通道1110、油注入口112、乳化剂注入口113和乳化稳定剂注入口114的口径可以为40μm，前置通道1110的长度可为75μm，主通道 111的口径为130μm、长度为2.87mm，稳定前乳状液出口115的口径为160μm，反应器出口116的口径为50μm。
可选地，为了保证剪切混合后的油和乳化剂溶液更稳定地流入口径较大的主通道1111，可以设置前置通道1110与主通道1111通过圆台型管连接，该圆台型管的侧边与前置通道1110的夹角大于120°，优选地，如图2所示，该夹角可以设置为167°，同时，也为了使乳状液能够缓慢稳定地驱至油藏模型12 中，方便对乳状液驱油过程更清楚地观察，可以将反应器出口116与主通道1111 通过1/4圆弧形管连接，在一定程度上减少进入油藏模型12的乳状液流量。
实施例二
图3是本发明实施例二提供的油藏中乳化剂作用机理研究方法流程示意图，参考图3，该研究方法包括：
S110、当油藏模型中的油达到饱和时，获取第一油藏模型图片，对第一油藏模型图片进行二值化处理，确定第一油藏模型图片中的孔喉通道区域。
其中，为了模拟真实油藏中乳化剂驱油的过程，需要提前在油藏模型中注入油直至饱和，而获取第一油藏模型图片，实质上是对饱和油状态时的油藏模型进行记录，可以利用显微镜观察微观的油藏模型并照相取样获取第一油藏模型图片。由于此时的油藏模型中孔喉通道是饱和油的状态，第一油藏模型图片中的孔喉通道区域显示油的颜色，与模型骨架区域的颜色存在较为明显的差异，二值化处理是指将该存在明显差异的两种区域通过灰度阈值进行分化，具体可以是将颜色超过灰度阈值的区域设定为黑色，将低于灰度阈值的区域设定为白色，其中的两种设定颜色仅用于区分两种区域，除黑色和白色外，还可以是其他具有明显差别的颜色，在图片中搜索某种颜色，即可确定该颜色对应的区域，由此，通过该步骤，可以将第一油藏模型图片中的通道区域分离出来。
S120、在乳化反应器生成乳状液后，将乳状液从乳化反应器驱动至油藏模型。
乳状液主要通过油与乳化剂溶液发生剪切混合生成，在不断地通入油和乳化剂溶液，使其发生剪切混合生成稳定的乳状液后，可以将乳化反应器与油藏模型连接，在不断通入油和乳化剂溶液的情况下，稳定的乳状液会自动驱动至油藏模型中，并在油藏模型中发生乳状液驱替油的过程以及乳状液在孔喉通道中渗流的过程，通过显微镜，可以直观地观测到乳状液在孔喉通道中的驱油过程以及乳状液液珠的分布位置和状态，并且可以拍照取样获得饱含乳状液的微观油藏模型。
S130、获取第二油藏模型图片，对第二油藏模型图片进行二值化处理，确定第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域；
其中，此时的油藏模型孔喉通道的油中均匀分布有乳状液液珠，第二油藏模型图片可以将混合有乳状液液珠的油藏模型记录下来，然后继续对第二油藏模型图片中的孔喉通道区域进行二值化处理，分离出孔喉通道区域中的乳状液液珠。
需要注意的是，第二油藏模型图片的孔喉通道区域是来自第一油藏模型图片已经确定的孔喉通道区域，所以此处获取的第二油藏模型图片对应的油藏模型位置应该与第一油藏模型图片对应的油藏模型位置严格一致，这样才能精确地将第一油藏模型分离的孔喉通道区域转移至第二油藏模型图片中，并从第二油藏模型图片中的孔喉通道区域中分离乳状液液珠区域。
S140、计算乳状液液珠区域的圆形度和欧拉数。
为了定量地对乳状液进行分析和评价，描述乳状液的渗流流态，可以计算乳状液液珠的圆形度和欧拉数，来分析油藏模型中乳状液液珠的稳定性和连通性。
本发明实施例提供的油藏中乳化剂作用机理研究方法，将乳化反应器和油藏模型连接，通过乳化反应器生成稳定的乳状液并驱入油藏模型中，再通过图片处理分离出油藏模型图片中的乳状液液滴，并对乳状液液滴进行定量分析计算，实现了对乳状液液珠的分布位置、渗流过程以及乳状液驱油效果的直观观察，以及对乳状液液滴的定量描述和评价，有助于揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
可选地，为了使步骤110和步骤130中的油藏模型图中模型骨架和孔喉通道以及乳状液液滴和油产生较大的灰度差异，更方便地进行二值化处理，获得精确地分离结果，可以在注入的油中混合1％苏丹IV染剂，使油染色为红色。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的另一种油藏中乳化剂作用机理研究方法流程示意图，参考图4，在乳化反应器生成乳状液后，将乳状液从乳化反应器驱动至油藏模型之前，还包括有稳定乳状液生成步骤，该研究方法具体包括：
S100、分别从乳化反应器的油注入口、乳化剂注入口和乳化稳定剂注入口中向乳化反应器注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，直至乳化反应器中生成稳定乳状液。
参考图1和图2，示例性地，生成稳定乳状液的步骤为：将油藏模型置于显微镜下，在油注入口112、乳化剂注入口113、乳化稳定剂注入口114、稳定前乳状液出口115和反应器出口116连接标准的微量无渗的鲁尔接头，并通过鲁尔接头连接peek(聚醚醚酮)管线，该管线尺寸为1/16英寸。通过该peek 管线，分别从油注入口112、乳化剂注入口113、乳化稳定剂注入口114、稳定前乳状液出口115以100μl/min的注入速率注入油(含1％苏丹IV染剂)，驱动至油藏模型12中并在显微镜下观察，直至油藏模型12中的油达到饱和后，关闭稳定前乳状液出口115和反应器出口116。
S110、当油藏模型中的油达到饱和时，获取第一油藏模型图片，对第一油藏模型图片进行二值化处理，确定第一油藏模型图片中的孔喉通道区域；
可选地，对第一油藏模型图片进行二值化处理具体包括：将第一油藏图片分割成多个预设形状预设大小的窗口，根据自动阈值分割法计算各分窗口的阈值，对各窗口内的像素进行二值化处理；根据各窗口边缘像素所在设定范围内的像素的灰度均值，计算各窗口边缘像素的阈值，对各窗口边缘像素进行二值化处理
图5是本发明实施例三提供的油藏模型图片窗口分割示意图，参考图5，由于通过显微镜获取的油藏模型图片可能存在曝光不均匀的情况，为精确进行二值化处理，可以利用“分割窗口阈值法”在传统的Otsu(自动阈值分割法) 的基础上，对整张图片进行分窗口处理。其中，由于分割后的窗口边缘所在像素不存在于该边缘分割的两个窗口内，所以要对窗口边缘像素进行单独的阈值计算，因此二值化处理具体可包括窗口内像素的二值化处理和窗口边缘像素的二值化处理。对于窗口内像素主要采用自动阈值法，即对每一窗口根据类间方差公式ICV＝PA*(MA-M)2+PB*(MB-M)2，求使ICV值最大的灰度值t，该灰度值t即为自动阈值法获得的灰度阈值，其中，灰度值t可以将当前窗口像素灰度直方图分成前后两部分，这两部分分别为A和B，对应的就是前景色和背景色，计算两部分各自的灰度平均值，记为MA和MB，M则是当前窗口内像素的灰度均值，其中，A部分里的像素数占该窗口总像素数的比例记作PA，B部分里的像素数占该窗口总像素数的比例记作PB，通过自动获取各个窗口的灰度阈值，即可将各个窗口进行二值化处理。
对于各窗口边缘像素的二值化处理，可根据各窗口边缘像素所在设定范围内的像素的灰度均值，计算各窗口边缘像素的阈值
并根据阈值对对应的像素进行二值化处理，其中，(x,y)为像素点所在坐标，m(x,y)为以像素点为中心的边长为2d的正方形所包含像素的灰度均值，
为灰度值偏差，
I(x,y)为灰度化后的图片像素点的灰度值函数，β为修正常数，0≤β≤1，对于曝光差异不严重的图片，β可取0。由此，可通过窗口内像素和窗口边缘像素的二值化处理，将第一油藏模型中的孔喉通道区域分离出来。
S120、在乳化反应器生成乳状液后，将乳状液从乳化反应器驱动至油藏模型。
示例性地，下面结合图2，对本步骤中的乳状液生成过程进行详细说明，具体为：打开稳定前乳状液出口115，关闭反应器出口116，分别从油注入口112、乳化剂注入口113、乳化稳定剂注入口114中以4μl/min的注入速率注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，在该过程中，乳化剂溶液与油发生剪切混合，油作为连续相，乳化剂溶液作为分散相，形成油包水类型的乳状液，并且通过乳化稳定剂的作用，使该乳状液液滴稳定地分散在油中，由于乳状液稳定前，反应器内饱含油，通过显微镜观察主通道1111和稳定前乳状液出口115的连接部分，可以判断乳状液是否稳定，当乳状液稳定后，打开反应器出口116，关闭稳定前乳状液出口115，将稳定的乳状液驱动至油藏模型12中。
S130、获取第二油藏模型图片，对第二油藏模型图片进行二值化处理，确定第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域。
该步骤中对第二油藏模型图片的二值化处理与步骤110中对第一模型图片的二值化处理过程相同，其区别仅在于，该步骤中利用了步骤110中分离出的孔喉通道区域，继而确定第二油藏模型图片中的孔喉通道区域，由于乳状液液珠存在于油藏模型的孔喉通道中，通过对第二油藏模型图片中的孔喉通道区域进行二值化处理，即可分离出乳状液液珠区域，其二值化过程亦包含窗口分割、窗口内像素的二值化处理以及窗口边缘像素的二值化处理，此处不再赘述。
S140、计算乳状液液珠区域的圆形度和欧拉数。
图6是本发明实施例三提供的圆形度和欧拉数计算方法流程图，参考图6，其中，该步骤具体包括：
S141、采用八邻域生长法连通相邻的乳状液液珠区域，获得乳状液液珠连通域；
其中，经过对第二油藏模型图片进行二值化处理获得了乳状液液珠区域，实质是确定了属于乳状液液珠的像素点，对某一乳状液液珠进行圆形度和欧拉数计算，意味着需要对组成该乳状液液珠的像素点进行连通，获得乳状液液珠连通域，从而对该乳状液液珠连通域进行圆形度和欧拉数的计算，因此通过八邻域生长法可将相邻的乳状液液珠像素点连通为一乳状液液珠连通域，图7是本发明实施例三提供的八邻域生长法的流程示意图，参考图7，具体步骤为：标记所有乳状液液珠像素点为“1”，标记其他像素点为“0”，选取第二油藏模型图片中某一边界上的像素点作为起始中心点，若该中心点标记是“1”，则对该中心点的八个像素相邻点的标记进行判断；当相邻点标记是“1”时，继续以该相邻点作为中心点，对其八个像素相邻点进行重复步骤。通过上述的八邻域生长法，可以对第二油藏模型中的所有像素点进行扫描，得到多个乳状液液珠连通域，如图7中黑色部分即为获得的乳状液液珠连通域。
S142、获取乳状液液珠连通域的周长C、面积S和孔洞数x；
上述步骤获得的多个乳状液液珠连通域，可以通过边界像素点、连通域内像素点和连通域包围的非乳状液像素点计算出乳状液液珠连通域的周长C、面积S和孔洞数x，本领域技术人员可根据现有技术对连通域的周长、面积及孔洞数进行计算，此处不再赘述。
S143、计算乳状液液珠连通域的圆形度e和欧拉数E。
根据乳状液液珠连通域的周长C、面积S和孔洞数x，利用公式
和 E＝1-x，即可计算出该乳状液液珠连通域的圆形度和欧拉数，继而对油藏模型中乳状液液珠的稳定性和连通性进行定量评价。
本发明实施例提供的油藏中乳化剂作用机理研究方法，将乳化反应器和油藏模型连接，通过乳化反应器生成稳定的乳状液并驱入油藏模型中，再通过分割窗口阈值法，对油藏模型图片进行二值化处理分离出油藏模型图片中的乳状液液滴区域，并对乳状液液滴进行圆形度和欧拉数的计算分析，实现了乳状液液珠的分布位置、渗流过程以及乳状液驱油效果直观观察的同时，获得了对乳状液液滴的定量描述和评价方法，有助于揭示乳状液渗流机理和原油采收效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种油藏中乳化剂作用机理研究装置，其特征在于，包括乳化反应器，以及与所述乳化反应器连接的油藏模型；其中，
所述乳化反应器，用于注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，使得所述油、所述乳化剂溶液和所述乳化稳定剂混合反应生成乳状液；
所述油藏模型，用于接收容纳在所述乳化反应器中生成的所述乳状液，并模拟所述乳状液在真实油藏中的渗流过程；
所述乳化反应器包括：通道，油注入口，乳化剂注入口，乳化稳定剂注入口，稳定前乳状液出口和反应器出口；其中，
所述通道，包括前置通道，以及与所述前置通道同轴连接的主通道，所述前置通道用于使所述油与所述乳化剂溶液发生剪切混合，所述主通道用于使剪切混合后的所述油和所述乳化剂溶液，以及所述乳化稳定剂混合反应生成乳状液；
所述油注入口，与所述前置通道同轴相连，用于注入所述油；
所述乳化剂注入口，与所述前置通道垂直相连，用于注入所述乳化剂溶液；
所述乳化稳定剂注入口，与所述主通道垂直相连，用于注入所述乳化稳定剂；
所述稳定前乳状液出口，与所述主通道垂直相连，用于排出所述乳状液稳定前主通道中的所述油、所述乳化剂溶液和所述乳化稳定剂的混合溶液；
所述反应器出口，与所述主通道同轴相连，用于连通所述乳化反应器与所述油藏模型，使所述乳化反应器中的所述乳状液流通至所述油藏模型中。
2.根据权利要求1所述的研究装置，其特征在于，所述油藏模型包括：孔喉通道、模型骨架和模型排液口；其中，
所述孔喉通道位于所述模型骨架中，所述孔喉通道的一端与所述反应器出口相连，另一端与所述模型排液口相连，用于接收容纳在所述乳化反应器中生成的所述乳状液，并模拟所述乳状液在真实油藏孔喉通道中的渗流过程；
所述模型骨架，用于模拟真实油藏中的岩石骨架；
所述模型排液口，用于排出所述油藏模型中的液体。
3.根据权利要求1所述的研究装置，其特征在于，所述通道、所述油注入口、所述乳化剂注入口、所述乳化稳定剂注入口、所述稳定前乳状液出口和所述反应器出口均为管状通道，所述前置通道、所述油注入口、所述乳化剂注入口和所述乳化稳定剂注入口的口径相同，所述主通道的口径大于所述前置通道的口径。
4.根据权利要求3所述的研究装置，其特征在于，所述前置通道、所述油注入口、所述乳化剂注入口和所述乳化稳定剂注入口的口径为40μm，所述前置通道的长度为75μm，所述主通道的口径为130μm、长度为2.87mm，所述稳定前乳状液出口的口径为160μm，所述反应器出口的口径为50μm。
5.根据权利要求4所述的研究装置，其特征在于，所述前置通道与所述主通道通过圆台型管连接，所述圆台型管的侧边与所述前置通道的夹角为167°，所述反应器出口与所述主通道通过1/4圆弧形管连接。
6.一种油藏中乳化剂作用机理研究方法，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的油藏中乳化剂作用机理研究装置中，所述研究装置包括乳化反应器，以及与所述乳化反应器连接的油藏模型，所述油藏模型至少包括模型骨架和孔喉通道，其特征在于，包括：
当所述油藏模型中的油达到饱和时，获取第一油藏模型图片，对所述第一油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第一油藏模型图片中的孔喉通道区域；
在所述乳化反应器生成乳状液后，将所述乳状液从所述乳化反应器驱动至所述油藏模型；
获取第二油藏模型图片，对所述第二油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域；
计算所述乳状液液珠区域的圆形度和欧拉数。
7.根据权利要求6所述的研究方法，其特征在于，在所述乳化反应器生成乳状液后，将所述乳状液从所述乳化反应器驱动至所述油藏模型之前，所述方法还包括：
分别从所述乳化反应器的油注入口、乳化剂注入口和乳化稳定剂注入口向所述乳化反应器注入油、乳化剂溶液和乳化稳定剂，直至所述乳化反应器中生成稳定乳状液。
8.根据权利要求6或7所述的研究方法，其特征在于，所述油中含1％苏丹IV染剂。
9.根据权利要求6所述的研究方法，其特征在于，对所述第一油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第一油藏模型图片中的孔喉通道区域，包括：
将所述第一油藏图片分割成多个预设形状预设大小的窗口，根据自动阈值分割法计算各分窗口的阈值，对各窗口内的像素进行二值化处理；
根据各所述窗口边缘像素所在设定范围内的像素的灰度均值，计算各所述窗口边缘像素的阈值，对各所述窗口边缘像素进行二值化处理；
确定所述第一油藏模型图片中的孔喉通道区域；
对所述第二油藏模型图片进行二值化处理，确定所述第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域，包括：
将所述第二油藏图片分割成多个预设形状预设大小的窗口，根据自动阈值分割法计算各分窗口的阈值，对各窗口内的像素进行二值化处理；
根据各所述窗口边缘像素所在设定范围内的像素的灰度均值，计算各所述窗口边缘像素的阈值，对各所述窗口边缘像素进行二值化处理；
确定所述第二油藏模型图片孔喉通道区域中的乳状液液珠区域。
10.根据权利要求9所述的研究方法，其特征在于，根据各所述窗口边缘像素所在设定范围内的像素的灰度均值，计算各所述窗口边缘像素的阈值，对各所述窗口边缘像素进行二值化处理包括：
计算各窗口边缘上的像素的阈值
并根据所述阈值对对应的像素进行二值化处理，其中，(x,y)为像素点所在坐标，m(x,y)为以所述像素点为中心的边长为2d的正方形所包含像素的灰度均值，
为灰度值偏差，
I(x,y)为灰度化后的图片像素点的灰度值函数，β为修正常数，0≤β≤1。
11.根据权利要求6所述的研究方法，其特征在于，计算乳状液液珠区域的圆形度和欧拉数包括：
采用八邻域生长法连通相邻的所述乳状液液珠区域，获得乳状液液珠连通域；
获取所述乳状液液珠连通域的周长C、面积S和孔洞数x；
计算所述乳状液液珠连通域的圆形度e和欧拉数E，其中，
E＝1-x。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711175598.8A CN107991305B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种乳化剂作用机理研究装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711175598.8A CN107991305B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种乳化剂作用机理研究装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107991305A CN107991305A (zh) | 2018-05-04 |
| CN107991305B true CN107991305B (zh) | 2020-04-14 |
Family
ID=62032674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711175598.8A Active CN107991305B (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种乳化剂作用机理研究装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107991305B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109061113B (zh) * | 2018-07-24 | 2019-05-03 | 东北石油大学 | 用于评价活性原油在地层中乳化效果的装置及其方法 |
| GB2581606B (en) | 2018-11-07 | 2022-06-01 | Univ China Mining | Porous structure three-dimensional model and forming method thereof, and rock porous structure fluid displacement stimulation testing system and transparent |
| CN112951336B (zh) * | 2021-02-09 | 2024-01-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟油藏乳状液的配制方法及应用 |
| CN113791016B (zh) * | 2021-09-16 | 2023-08-11 | 中国石油大学(华东) | 乳状液生成及微观渗流监测一体化实验装置、监测方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8657005B2 (en) * | 2010-04-30 | 2014-02-25 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for hydraulic barrier formation to improve sweep efficiency in subterranean oil reservoirs |
| CN103773349B (zh) * | 2012-10-25 | 2016-08-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 适用于低渗透油藏的活性水驱油方法 |
| CN107271327B (zh) * | 2016-04-07 | 2019-09-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 评价乳状液稳定性的可视化流变学方法 |
| CN106050197B (zh) * | 2016-07-21 | 2019-01-29 | 东北石油大学 | 一种弱碱三元复合驱增油机理的分析方法 |
| CN106947450B (zh) * | 2017-03-10 | 2021-03-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有低初始粘度的深部调驱剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-11-22 CN CN201711175598.8A patent/CN107991305B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107991305A (zh) | 2018-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107991305B (zh) | 一种乳化剂作用机理研究装置及方法 | |
| Rokhforouz et al. | Phase-field simulation of counter-current spontaneous imbibition in a fractured heterogeneous porous medium | |
| Fani et al. | Application of microfluidics in chemical enhanced oil recovery: A review | |
| Zhao et al. | Visualizing in-situ emulsification in porous media during surfactant flooding: A microfluidic study | |
| CN106471357B (zh) | 使用小型蓄液装置确定处理液组成 | |
| Scanziani et al. | Dynamics of fluid displacement in mixed-wet porous media | |
| Herring et al. | Observations of nonwetting phase snap-off during drainage | |
| Zhao et al. | Study on the types and formation mechanisms of residual oil after two surfactant imbibition | |
| Erpelding et al. | History independence of steady state in simultaneous two-phase flow through two-dimensional porous media | |
| Deng et al. | Effects of dynamic adsorption on bubble formation and coalescence in partitioned-EDGE devices | |
| Jafari et al. | Experimental study on imbibition displacement mechanisms of two-phase fluid using micromodel: Fracture network, distribution of pore size, and matrix construction | |
| Liu et al. | Preferential paths of air-water two-phase flow in porous structures with special consideration of channel thickness effects | |
| Su et al. | Experimental study on microscopic mechanisms and displacement efficiency of N2 flooding in deep-buried clastic reservoirs | |
| Ott et al. | Fluid-phase topology of complex displacements in porous media | |
| Liu et al. | Investigating low salinity waterflooding via glass micromodels with triangular pore-throat architectures | |
| Hang et al. | Pore-scale investigation on occurrence characteristics and conformance control mechanisms of emulsion in porous media | |
| Johnson et al. | Foam flow through porous media | |
| Zhang et al. | Nonlinear multiphase flow in hydrophobic porous media | |
| Jiang et al. | Dynamic evolution of the CO2-brine interfacial area during brine imbibition in porous media | |
| Yun et al. | Deep learning for automated characterization of pore-scale wettability | |
| Akbari et al. | Buoyant fluid injections at high viscosity contrasts in an inclined closed-end pipe | |
| Kharrat et al. | Development of foam-like emulsion phases in porous media flow | |
| CN106447644A (zh) | 微观驱油实验定量分析新方法 | |
| Razmavar et al. | Microscopic fractal-dimension study of rate and viscosity changes on displacement pattern by use of 2D glass micromodel | |
| Clotet et al. | Experimental study of stable imbibition displacements in a model open fracture. I. Local avalanche dynamics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |