CN108387709A - 一种用于实验室内可实现恒压注入的气驱装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于实验室内可实现恒压注入的气驱装置及方法。主要为了解决目前在实验室内气驱实验无法使注入压力恒定的问题。所述装置包括ISCO恒压泵、气瓶、阀门、恒压瓶、岩心夹持器、人造岩心、导管和量筒，岩心夹持器内放入人造岩心，岩心夹持器出口用导管接出口阀门再接导管伸入到量筒，用量筒计量驱油的量；人造岩心先放入岩心夹持器，打环压，抽真空，手动计量泵饱和水，再通过活塞式中间容器饱和油，模拟好地层状态后静置模拟老化油状态；之后，将装置连接根据操作步骤进行工作，气瓶内的气体在进行驱替作用时，橡胶活塞保持不动，所以橡胶活塞上下两部分的压力恒定，橡胶活塞上部的出水口进入到下部，从而保证了岩心驱替作用时是恒压注入。

Description

一种用于实验室内可实现恒压注入的气驱装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于实验室内可实现恒压注入的气驱方法及装置，具体涉及一种用于在油田开发生产中对地层油藏进行恒压注入的气驱方法及装置。

背景技术

在气驱实验过程中，实验人员往往不能保持气体恒压注入岩心，本套装置通过恒压瓶实现了橡胶活塞上下两部分恒压，进而使下部分的气体压力恒定注入，实现了气体恒压注入岩心进行岩心驱替试验。研究恒压注入规律对气驱实验有着重要的指导意义，目前实验室在进行岩心驱替实验时，无法保持压力恒定，测得的压力差与实际工作压力具有明显差异，严重影响了岩性的测定。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一套能够实现恒压注入的气驱装置，利用该种装置，可在实验室中实现气体恒压注入岩心进行岩心驱替试验，从而模拟实际情况，得出数据，分析岩性，同时能够针对不同压力下的油藏气驱，研究各种压力下的恒压注入的气驱规律。

本发明的技术方案是：一套可实现恒压注入的气驱装置。包括ISCO恒压泵、气瓶、阀门、螺纹接口、恒压瓶、岩心夹持器、人造岩心、导管、量筒。其特征在于:ISCO恒压泵用第一导管接进口阀门上，再用第一导管连接到恒压瓶左上侧的螺纹接口上，恒压瓶右上侧的螺纹接口用第二导管连接到出口阀门，出口阀门再用第二导管连接到恒压瓶底部的螺纹上；气瓶出口用第三导管接进口阀门再连接到左下侧的螺纹接口上，恒压瓶的右下侧螺纹接口用第四导管接出口阀门再连接到岩心夹持器的入口端，岩心夹持器内放入人造岩心，岩心夹持器出口用导管接出口阀门再接导管伸入到量筒，用量筒计量驱油的量。

其中，所述恒压瓶的最外部的材质为有机玻璃，有机玻璃内侧紧密包裹一层橡胶层，有机玻璃与橡胶层分别在左右两侧开四个口并装有螺纹，其中左上侧的螺纹与ISCO恒压泵连接，是恒压瓶的入水口，右上侧是排水口，左下侧是进气口，右下侧是出气口，恒压瓶上下两侧也分别开口，其中上侧顶部的口接一个压力表，下侧底部的口接来自排水口的导管；恒压瓶内部放置一个活塞，由于本套装置对密封性的要求比较高，所以活塞的材质也选择了橡胶，同时为了使活塞能够流畅的运动，分别在活塞中部开六个对称的U型口，每个U型口中放置一个钢珠，钢珠大小刚好与有机玻璃内壁切合，这样就能保持橡胶活塞能够顺畅滑动，同时，为了防止工作时橡胶活塞倾斜，在恒压瓶内部中轴线处安装一根金属铁管，穿过中间的橡胶活塞，一直插入到底部的橡胶层内，这样就能保证实验时橡胶活塞不会因压力问题而发生倾斜。在工作开始之前，橡胶活塞会因为重力作用滑落到恒压瓶的底部，这对于实验会造成很多不便，因此在恒压瓶中部设置一个可推进的小玻璃卡，平时不进行实验时将小玻璃卡推入防止橡胶活塞滑落到恒压瓶的底部，进行实验时当上下均充满压力时小玻璃卡自动弹出，为了保持此处的密封性，小玻璃卡内端设置一个玻璃挡板，与有机玻璃瓶内侧契合，实验压力一般在0.5~3Mpa范围内，在此压力范围内玻璃挡板会自动弹出并紧紧贴合恒压瓶橡胶圈内侧，因此在工作中能够保持良好的气密性。恒压瓶外部标有0.5cm的刻度线，该刻度线有两个作用，一是可以方便的观察到橡胶活塞是否活动；二是当橡胶活塞活动时，可以进行气体流量的测定。为了防止恒压瓶上半部分发生渗漏，在橡胶活塞上设置一个密封圈。

所述ISCO恒压泵能够保持恒定的工作压力。

所述气瓶内装有实验用的气体。

ISCO恒压泵用第一导管接进口阀门上，再用第一导管连接到恒压瓶左上侧的螺纹接口上，恒压瓶右上侧的螺纹接口用第二导管连接到出口阀门，出口阀门再用第二导管连接到恒压瓶底部的螺纹上；气瓶出口用第三导管接进口阀门再连接到左下侧的螺纹接口上，恒压瓶的右下侧螺纹接口用第四导管接出口阀门再连接到岩心夹持器的入口端，岩心夹持器内放入人造岩心（人造岩心在进行实验之前先放入岩心夹持器，然后打环压，再利用真空泵抽真空，然后用手动计量泵饱和水，再通过活塞式中间容器饱和油，模拟好地层状态后静置模拟老化油状态。）岩心夹持器出口用导管接出口阀门再接导管伸入到量筒，用量筒计量驱油的量。该方法概括为：通过以上的连接方式，根据操作步骤进行工作，气瓶内的气体在进行驱替作用时，橡胶活塞保持不动，所以橡胶活塞上下两部分的压力恒定，橡胶活塞上部的出水口进入到下部，从而保证了岩心驱替作用时是恒压注入。

一种利用前述装置在实验室内模拟油藏的恒压气驱方法，该方法由如下步骤组成：

第一步，实验开始之前，先检查恒压瓶内的气密性、钢管的稳定性以及螺纹接口的紧密性。

第二步，检查完毕后，打开左上侧和左下侧两个入口阀门、ISCO恒压泵和气瓶，ISCO恒压泵调节到所需压力，使水和气全部进入恒压瓶，活塞开始活动。

第三步，一段时间之后，活塞保持不动，小玻璃卡自动弹出，此时观察恒压瓶上方的压力表示数，即实验需要的恒定压力，准备工作完成。

第四步，开始实验时，首先启动ISCO恒压泵、打开气瓶排气口、打开两个入口阀门，然后打开两个出口阀门，用秒表计时。

第五步，恒压瓶内橡胶活塞上部的水通过导管在恒压状态下稳定进入恒压瓶底部，气瓶内的气体通过导管进入恒压瓶橡胶活塞下部再进入岩心夹持器内进行驱替作用。

第六步，恒压瓶橡胶活塞上部的水通过导管流入到恒压瓶底部后，使橡胶活塞下部的液面上涨，当橡胶活塞保持不动时，根据刻度线测出进行驱替作用的气体量，再根据秒表可以计算出气驱的流量。

本发明具有如下有益效果：实验室内的气驱实验往往不能实现恒压注入，这个问题给气驱实验造成了很大的困扰，实验得出的数据与实际情况相差较大，在很大程度上影响了岩性的测定，压缩机可以实现恒压注气，不过无论从成本的角度还是尺寸的角度，压缩机都不能用于该实验。本套实验装置相较于压缩机，方便携带，成本低廉，操作方便快捷。能够在低成本下实现恒压注气。

附图说明：

图1是一套可实现恒压注入的气驱装置设备连接图。

图2是恒压瓶剖面图。

图3是恒压瓶正视图。

图4恒压瓶上半部分恒压瓶剖面图。

图5橡胶活塞俯视图。

图6小玻璃卡立体图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种用于实验室内可实现恒压注入的气驱装置，包括ISCO恒压泵16、气瓶17、阀门18、螺纹接口19、恒压瓶20、岩心夹持器21、人造岩心22、导管23和量筒24；

其中，所述恒压瓶的最外部的材质为有机玻璃6，有机玻璃内侧紧密包裹一层橡胶层7，有机玻璃与橡胶层分别在左右两侧开四个口并装有螺纹，其中左上侧的螺纹与ISCO恒压泵连接，是恒压瓶的入水口，右上侧是排水口，左下侧是进气口，右下侧是出气口，恒压瓶上下两侧也分别开口，其中上侧顶部的口8接一个压力表9，下侧底部的口接来自排水口的导管；恒压瓶内部放置一个活塞10，活塞的材质为橡胶，在活塞中部开四个对称的U型凹槽11，每个U型口中放置一个钢珠12，钢珠大小刚好与有机玻璃内壁契合，以保持橡胶活塞滑动；在恒压瓶内部中轴线处安装一根钢管13，穿过中间的橡胶活塞，一直插入到底部的橡胶层内，且在橡胶活塞底部伸出四根钢条14，以保证实验时橡胶活塞不会因压力问题而发生倾斜；在恒压瓶中部设置一个可推进的小玻璃卡15，小玻璃卡内端设置一个玻璃挡板，与有机玻璃瓶内侧契合，恒压瓶外部标有0.5cm的刻度线26，在橡胶活塞上设置一个密封圈17；所述ISCO恒压泵16能够保持恒定的工作压力；所述气瓶内装有实验用的气体。

ISCO恒压泵16用第一导管接进口阀门上，再用第一导管连接到恒压瓶左上侧的螺纹接口1上，恒压瓶右上侧的螺纹接口2用第二导管连接到出口阀门，出口阀门再用第二导管连接到恒压瓶底部的螺纹上3；气瓶25出口用第三导管接进口阀门再连接到左下侧的螺纹接口4上，恒压瓶的右下侧螺纹接口5用第四导管接出口阀门再连接到岩心夹持器21的入口端，岩心夹持器内放入人造岩心22；岩心夹持器出口用导管接出口阀门再接导管伸入到量筒24，用量筒计量驱油的量。

由图1至图6所示，是本种可实现恒压注入的气驱装置的结构图。包括ISCO恒压泵16、气瓶25、阀门、螺纹接口1、恒压瓶20、岩心夹持器21、人造岩心22、导管、量筒24。所述恒压瓶20的最外部的材质为有机玻璃，有机玻璃内侧紧密包裹一层橡胶层7，有机玻璃与橡胶层分别在左右两侧开四个口并装有螺纹接口，其中左上侧的螺纹接口1与ISCO恒压泵16连接，是恒压瓶的入水口，右上侧是排水口，左下侧是进气口，右下侧是出气口，恒压瓶20上下两侧也分别开口，其中上侧顶部的螺纹8接一个压力表9，下侧底部的口接来自排水口的导管；恒压瓶内部放置一个活塞10，由于本套装置对密封性的要求比较高，并且需要排除活塞本身的重力影响，所以活塞的材质也选择了橡胶而不是用钢，同时为了使活塞能够流畅的运动，分别在活塞中部开四个对称的U型凹槽11，每个U型口中放置一个钢珠12，钢珠大小刚好与有机玻璃内壁切合，这样就能保持橡胶活塞能够顺畅滑动，同时，为了防止工作时橡胶活塞倾斜，在恒压瓶内部中轴线处安装一根钢管13，穿过中间的橡胶活塞，一直插入到底部的橡胶层内，且在橡胶活塞底部伸出四根钢条14，这样就能保证实验时橡胶活塞不会因压力问题而发生倾斜。在工作开始之前，橡胶活塞会因为重力作用滑落到恒压瓶的底部，这对于实验会造成很多不便，因此在恒压瓶中部设置一个可推进的小玻璃卡15，平时不进行实验时将小玻璃卡推入防止橡胶活塞滑落到恒压瓶的底部，进行实验时当上下均充满压力时小玻璃卡自动弹出，为了保持此处的密封性，小玻璃卡内端设置一个玻璃挡板，与有机玻璃瓶内侧契合，实验压力一般在0.5~3Mpa范围内，在此压力范围内玻璃挡板会自动弹出并紧紧贴合恒压瓶橡胶圈内侧，因此在工作中能够保持良好的气密性。恒压瓶外部标有0.5cm的刻度线26，该刻度线有两个作用，一是可以方便的观察到橡胶活塞是否活动；二是当橡胶活塞活动时，可以进行气体流量的测定。为了防止恒压瓶上半部分发生渗漏，在橡胶活塞上设置一个密封圈17。

所述ISCO恒压泵16能够保持恒定的工作压力。所述气瓶25内装有实验用的气体。

该种利用所述装置在实验室内模拟油藏的恒压气驱方法，由如下步骤组成：

第一步，关闭权利要求1中所述装置内的所有阀门，检查恒压瓶20内的气密性、钢管13的稳定性以及螺纹接口1的紧密性。

第二步，打开权利要求1中所述左上侧和左下侧两个入口阀门、ISCO恒压泵16和气瓶25，ISCO恒压泵16调节到所需压力，使水和气全部进入恒压瓶20，活塞10开始活动。

第三步，一段时间之后，活塞10保持不动，小玻璃卡15自动弹出，此时观察恒压瓶上方的压力表9示数，即实验需要的恒定压力，准备工作完成。

第四步，开始实验时，首先启动ISCO恒压泵16、打开气瓶25排气口、打开两个入口阀门，然后打开两个出口阀门，用秒表计时。

第五步，恒压瓶20内橡胶活塞上部的水通过导管在恒压状态下稳定进入恒压瓶底部，气瓶25内的气体通过导管进入恒压瓶20橡胶活塞下部再进入岩心夹持器21内进行驱替作用。

第六步，恒压瓶20橡胶活塞上部的水通过导管流入到恒压瓶底部后，使橡胶活塞下部的液面上涨，当橡胶活塞保持不动时，根据刻度线26测出进行驱替作用的气体量，再根据秒表可以计算出气驱的流量。

Claims (2)

1.一种用于实验室内可实现恒压注入的气驱装置，包括ISCO恒压泵（16）、气瓶（17）、阀门（18）、螺纹接口（19）、恒压瓶（20）、岩心夹持器（21）、人造岩心（22）、导管（23）和量筒（24）；

其中，所述恒压瓶的最外部的材质为有机玻璃（6），有机玻璃内侧紧密包裹一层橡胶层（7），有机玻璃与橡胶层分别在左右两侧开四个口并装有螺纹，其中左上侧的螺纹与ISCO恒压泵连接，是恒压瓶的入水口，右上侧是排水口，左下侧是进气口，右下侧是出气口，恒压瓶上下两侧也分别开口，其中上侧顶部的口（8）接一个压力表（9），下侧底部的口接来自排水口的导管；恒压瓶内部放置一个活塞（10），活塞的材质为橡胶，在活塞中部开四个对称的U型凹槽（11），每个U型口中放置一个钢珠（12），钢珠大小刚好与有机玻璃内壁切合，以保持橡胶活塞滑动；在恒压瓶内部中轴线处安装一根钢管（13），穿过中间的橡胶活塞，一直插入到底部的橡胶层内，且在橡胶活塞底部伸出四根钢条（14），以保证实验时橡胶活塞不会因压力问题而发生倾斜；在恒压瓶中部设置一个可推进的小玻璃卡（15），小玻璃卡内端设置一个玻璃挡板，与有机玻璃瓶内侧契合，恒压瓶外部标有0.5cm的刻度线（26），在橡胶活塞上设置一个密封圈（17）；所述ISCO恒压泵（16）能够保持恒定的工作压力；所述气瓶内装有实验用的气体；

ISCO恒压泵（16）用第一导管接进口阀门上，再用第一导管连接到恒压瓶左上侧的螺纹接口（1）上，恒压瓶右上侧的螺纹接口（2）用第二导管连接到出口阀门，出口阀门再用第二导管连接到恒压瓶底部的螺纹上（3）；气瓶（25）出口用第三导管接进口阀门再连接到左下侧的螺纹接口（4）上，恒压瓶的右下侧螺纹接口（5）用第四导管接出口阀门再连接到岩心夹持器（21）的入口端，岩心夹持器内放入人造岩心（22）；岩心夹持器出口用导管接出口阀门再接导管伸入到量筒（24），用量筒计量驱油的量。

2.一种利用权利要求1中所述装置在实验室内可实现恒压注入的气驱方法，该方法由如下步骤构成：

第一步，人造岩心在进行实验之前先放入岩心夹持器，然后打环压，再利用真空泵抽真空，然后用手动计量泵饱和水，再通过活塞式中间容器饱和油，模拟好地层状态后静置模拟老化油状态；

第二步，关闭权利要求1中所述装置内的所有阀门，检查恒压瓶（20）内的气密性、钢管（13）的稳定性以及螺纹接口（1）的紧密性；

第三步，打开权利要求1中所述装置左上侧和左下侧两个入口阀门、ISCO恒压泵（16）和气瓶（25），ISCO恒压泵（16）调节到所需压力，使水和气全部进入恒压瓶(20)，活塞(10)开始活动；

第四步，活塞（10）保持不动，小玻璃卡（15）自动弹出，此时观察恒压瓶上方的压力表（9）示数，即实验需要的恒定压力，准备工作完成；

第五步，开始实验时，首先启动ISCO恒压泵（16）、打开气瓶（25）排气口、打开两个入口阀门，然后打开两个出口阀门，用秒表计时；

第六步，恒压瓶（20）内橡胶活塞上部的水通过导管在恒压状态下稳定进入恒压瓶底部，气瓶（25）内的气体通过导管进入恒压瓶（20）橡胶活塞下部再进入岩心夹持器（21）内进行驱替作用；

第七步，恒压瓶（20）橡胶活塞上部的水通过导管流入到恒压瓶底部后，使橡胶活塞下部的液面上涨，当橡胶活塞保持不动时，根据刻度线（26）测出进行驱替作用的气体量，再根据秒表计算出气驱的流量。