CN109025976B - 一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气的物理实验的技术领域，公开一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验方法，实验装置包括供液系统、可视化示踪剂释放腔、恒温系统和液体采集装置；所述供液系统，包括储液罐、可调节高度的储液罐支架、液流管道；可视化示踪剂释放腔，包括外壳、密封塞，且可将缓释型示踪剂放置于内；恒温系统，可在其内放置可视化示踪剂释放腔，并提供恒定温度；液体采集装置，包括样品收集瓶和电子天平。本发明实验装置采用重力的方式来提供稳定的液体流动速率，可模拟水平井多井段相对独立的生产过程，具有功能完善、稳定性好、易于操作、成本低廉的特点，可满足缓释型示踪剂测水平井产液剖面物理模拟实验相关要求。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气的物理实验的技术领域，涉及一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验方法。
背景技术
水平井是低渗、特低渗、致密油气田开发的一项重要技术，无论是水平井的数量还是产量均在油气产业上游占据着重要地位。但随着水平井的生产，储层的非均质性易引起水平井出现局部水淹、产液不均匀等各项问题，因此需进行水平井产液剖面测试，为水平井后续生产制度优化、调剖堵水、储层改造等措施提供重要依据。
在水平井产液剖面测试技术领域，近年来研发的缓释型示踪剂具有低成本、长期、高效、不影响正常生产的特点，在矿场应用也取得了一定的应用效果。但目前缓释型示踪剂测水平井产液剖面仍处于起步阶段，多井段应用多项缓释型示踪剂的产出特征、解释方法等方面仍需进一步深入实验研究。目前针对缓释型示踪剂测水平井产液剖面技术相关室内实验方面，尤其是水平井被分为多个井段的情况，尚未有专门测量的实验设备及相应的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验方法。
本发明的技术方案如下：
一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，包括供液系统、可视化示踪剂释放腔、恒温系统和液体采集装置；
供液系统包括储液罐支架和若干个储液罐，储液罐设置于储液罐支架上，并且储液罐在储液罐支架上高度可调；
可视化示踪剂释放腔的个数与储液罐个数相同，每个可视化示踪剂释放腔内放置有缓释型示踪剂，每个可视化示踪剂释放腔的入口端通过液流管道对应与一个储液罐连接，且每个液流管道上设置有阀门；可视化示踪剂释放腔的出口端和液体采集装置连接；
所有的可视化示踪剂释放腔均水平设置于恒温系统内。
储液罐支架包括储液罐固定面、竖杆和底座，竖杆的下端固定安装于底座，储液罐固定面与竖杆的上端固定连接，所有储液罐安装于储液罐固定面并上下高度可调。
储液罐固定面与储液罐之间通过滑槽滑块结构连接，储液罐固定面上开设有螺纹孔，螺纹孔中配合连接有用于将滑块和滑槽相对顶紧的螺栓。
滑槽滑块结中，滑槽可选用燕尾槽或T形槽，对应的滑块分别为与燕尾槽或与T形槽适配的滑块。
滑块与储液罐连接，滑槽开设于储液罐支架上。
储液罐支架包括储液罐固定面、竖杆、底座和用于放置储液罐的储液罐底座，竖杆的下端固定安装于底座，储液罐固定面与竖杆的上端固定连接，储液罐底座安装于储液罐固定面并上下高度可调。
储液罐固定面上开设有若干条纵向的长孔，每个长孔中均贯穿设置有螺杆，螺杆的一端与储液罐底座连接，另一端配合连接有紧固螺母。
竖杆上设有用于读取液罐高度的刻度尺。
所述可视化示踪剂释放腔包括外壳及设置于外壳两端的端塞，端塞与外壳之间密封，端塞上设有供管道插入的孔眼。
所述储液罐的材质为无色透明有机玻璃材料。
所述液体采集装置包括样品收集瓶和电子天平，样品收集瓶设置在电子天平上；样品收集瓶与可视化示踪剂释放腔的出口端连接。
所述样品收集瓶具有瓶塞。
电子天平的精度为0.01g。
所述恒温系统采用水浴锅。
储液罐支架、液流管道和阀门均为不锈钢质的。.
每个储液罐容量为10-25L。
一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验方法，通过上述装置进行，通过所有可视化示踪剂释放腔内模拟水平井的各个井段，每个可视化示踪剂释放腔内中放置的缓释型示踪剂的示踪剂成分不同，包括以下步骤：
步骤1)，打开恒温系统，并设置恒温系统的工作温度；
步骤2)，将液体分别装入各储液罐，并打开所有的开阀门；
步骤3)，根据实验设定的各可视化示踪剂释放腔的流速来调节各储液罐的高度，调节过程中，使用液体采集装置测量并标定各可视化示踪剂释放腔的流速；
步骤4)，当各可视化示踪剂释放腔的液流均稳定流动后，在液体采集装置中采集溶解有缓释型示踪剂有效化学成分的液体样品，并检测液体样品中每种示踪剂浓度；
步骤5)，当储液罐中液体不足时，往储液罐内加入液体；
步骤6)，重复步骤4)至步骤5)，直至完成整个实验周期。
所述液体为煤油，缓释型示踪剂有效化学成分为油溶性缓释型示踪剂。
所述实验周期为2～3个月。
本发明具有如下有益效果：
本发明的缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，通过储液罐支架能够调节各个储液罐的高度，使得储液罐与可视化示踪剂释放腔以及液体采集装存在高度差，即以重力的方式来提供稳定的液体流动速率，替代了设备复杂、实验成本高昂、实验易中断、实验环境要求苛刻的驱替泵；通过可视化示踪剂释放腔模拟水平井的多个井段，能够模拟水平井多井段相对独立的生产过程，所使用的可视化示踪剂释放腔与矿场中缓释型测水平井产液剖面机理一致，只反映对应井段的产液情况、不受其他井段产液的影响；由于可视化示踪剂释放腔是透明可视的，因此可在不影响正常实验的情况下实时观察缓释型示踪剂；通过恒温系统能够提供恒定温度来不同温度下示踪剂的示踪效果；本发明的实验装置在使用时先打开恒温系统，并设置恒温系统的工作温度；再将液体分别装入各储液罐，并打开所有的阀门；再根据实验设定的各可视化示踪剂释放腔的流速来调节各储液罐的高度，调节过程中，使用液体采集装置测量并标定各可视化示踪剂释放腔的流速；然后当各可视化示踪剂释放腔的液流均稳定流动后，在液体采集装置中采集溶解有缓释型示踪剂有效化学成分的液体样品，并检测液体样品中每种示踪剂浓度；当储液罐中液体不足时，往储液罐内加入液体；重复前述两步，直至完成整个实验周期；综上，本发明实验装置的结构简单，易于操作，使用方便，能够可满足缓释型示踪剂测水平井产液剖面物理模拟实验相关要求。
由本发明实验装置的上述有益效果可知，本发明的实验方法具有操作简便，具有能够可满足缓释型示踪剂测水平井产液剖面物理模拟实验相关要求的特点。
附图说明
图1为本发明缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置的结构示意图；
图2为本发明储液罐与储液罐固定面连接部的主视示意图；
图3为本发明储液罐与储液罐固定面连接部的侧视示意图。
图中，1-储液罐I，2-储液罐II，3-储液罐III，4-储液罐支架，4-1-储液罐固定面，4-2-竖杆，4-3-底座，5-阀门I，6-阀门II，7-阀门III，8-液流管道I，9-液流管道II，10-液流管道III，11-恒温系统，12-可视化示踪剂释放腔I，13-可视化示踪剂释放腔II，14-可视化示踪剂释放腔III，15-缓释型示踪剂I，16-缓释型示踪剂II，17-缓释型示踪剂III，18-样品收集瓶，19-电子天平。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，需在此说明的是本实施例仅是本发明针对具体情况的一个实施方法，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质进行的任何简单修改、变更以及其他变化，均在本发明的保护范围内。
实施例1
如图1所示，本实施例的缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，包括供液系统、可视化示踪剂释放腔、恒温系统和液体采集装置；
供液系统，包括储液罐I 1、储液罐II 2、储液罐III 3、可调节高度的储液罐支架4、阀门I 5、阀门II 6、阀门III 7、液流管道I 8、液流管道II 9和液流管道III 10；储液罐为无色透明有机玻璃材料PMMA制作而成，有机玻璃材料制作的储液罐具有强度大、耐腐蚀、化学性能稳定、透光性好和可实时观察液面高度的特点，且储液罐的数量与水平井细分井段的数量一致；储液罐支架4采用不锈钢制作，具有耐腐蚀、强度大的特点，储液罐支架4有底座4-3，起到稳定整个支架的作用，储液罐支架具有储液罐固定面4-1和竖杆4-2，竖杆4-2的下端固定安装于底座4-3，储液罐固定面4-1与竖杆4-2的上端焊接，所有储液罐与储液罐固定面4-1之间通过滑槽滑块结构连接，滑槽滑块结中，滑槽可选用燕尾槽或T形槽，对应的滑块分别为与燕尾槽或与T形槽适配的滑块；滑块与储液罐连接，滑槽开设于储液罐支架上，储液罐固定面4-1上开设有螺纹孔，螺纹孔中配合连接有用于将滑块和滑槽相对顶紧的螺栓；可通过螺栓的旋入与旋出使得滑槽与滑块之间顶紧或者自由，当顶紧时，滑槽与滑块之间顶紧，不可相对滑动；当相对自由时，滑槽与滑块之间可相对滑动，此时可调节储液罐高度。当储液罐高度调节到位后，将螺栓旋入，使滑槽与滑块之间顶紧，实现对储液罐高度的固定；储液罐支架4的竖杆4-2上具有刻度尺，该刻度可供读取液罐高度；液流管道I 8上安装有阀门I 5，液流管道II 9安装有阀门II 6，液流管道III 10上安装阀门III 7，液流管道和阀门均采用不锈钢制作；
可视化示踪剂释放腔I 12、可视化示踪剂释放腔II 13、可视化示踪剂释放腔III14，其外壳采用无色透明有机玻璃材料(PMMA)制作，所有可视化示踪剂释放腔两端的密封塞(即端塞)采用橡胶塞制作，且两端的密封塞内均预留有供液流管道插入的孔眼，且两端的密封塞与外壳和液流管道之间密封良好；可视化示踪剂释放腔内均可放置缓释型示踪剂；
恒温系统11，所有可视化示踪剂释放腔放置在恒温系统11内，通过恒温系统11对可视化示踪剂释放腔提供恒定温度；
液体采集装置，包括样品收集瓶18和电子天平19；样品收集瓶18具有瓶塞，可防止样品收集瓶18内物质蒸发、逸散；电子天平19的精度为0.01g，用于测量样品瓶内流体质量，并用于标定液流速度。
实施例2
本实施例中，储液罐支架4的结构以及储液罐支架4与储液罐连接部的结构与实施例1中的结构不同，其余结构均相同，具体如下：
参照图2和图3，本实施例的储液罐支架4包括储液罐固定面4-1、竖杆4-2、底座4-3和用于放置储液罐的储液罐底座4-4，竖杆4-2的下端固定安装于底座4-3，储液罐固定面4-1与竖杆4-2的上端固定连接，储液罐底座4-4安装于储液罐固定面4-1并上下高度可调。储液罐固定面4-1上开设有若干条纵向的长孔4-1-1，长孔4-1-1的条数可根据所使用的储液罐的个数来定，要满足能将所有的储液罐安装上；每个长孔4-1-1中均贯穿设置有螺杆4-1-2，螺杆4-1-2的一端与储液罐底座4-4连接，另一端配合连接有紧固螺母4-1-3；储液罐底座4-4和紧固螺母4-1-3分别处于储液罐固定面4-1的两侧，当对储液罐的高度进行调节时，松开紧固螺母4-1-3，然后调节储液罐底座4-4的高度，当储液罐底座4-4的高度调到位后，紧固紧固螺母4-1-3，使储液罐底座4-4的高度固定，从而实现了对储液罐高度的调节。
利用上述实验装置进行缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验的方法，包括实验步骤如下：
步骤1，将水平井细分为3个井段，并准备储液罐I 1、储液罐II 2和储液罐III 3，准备具有不同示踪剂成分的缓释型示踪剂I 15、缓释型示踪剂II 16、缓释型示踪剂III 17和可视化示踪剂释放腔I 12、可视化示踪剂释放腔II 13和可视化示踪剂释放腔III 14；
步骤2，将缓释型示踪剂I 15装入可视化示踪剂释放腔I 12、将将缓释型示踪剂II16装入可视化示踪剂释放腔II 13、将缓释型示踪剂III 17装入可视化示踪剂释放腔III14，并将通过密封将可视化示踪剂释放腔两端密封，使得密封塞与外壳密封良好；
步骤3，按照图1所示将3个储液罐、3条液流管道、3个可视化示踪剂释放腔和样品收集瓶18安装好；
步骤4，打开恒温系统11，并设置其工作温度；
步骤5，向储液罐I 1、储液罐II 2和储液罐III 3中分别装入液体，并打开阀门I5、阀门II 6和阀门III 7；
步骤6，根据实验设定的水平井各井段流速来调节储液罐I 1、储液罐II 2和储液罐III 3的高度，使用电子天平19来测量标定液流速度；
步骤7，当可视化示踪剂释放腔I 12、可视化示踪剂释放腔II 13和可视化示踪剂释放腔III14的液流均稳定流动后，在样品收集瓶18中采集溶解有缓释型示踪剂I 15、缓释型示踪剂II 16和缓释型示踪剂III 17有效化学成分的液体样品，并进行每种示踪剂浓度检测实验；
步骤8，当储液罐中液体不足时，往储液罐内加入液体；
步骤9，重复步骤7至步骤8，直至完成整个实验周期。
实施例2
本实施例采用如实施例1所述的缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置及实验过程，其区别在于，实验所用液体为煤油，可用于测定油溶性缓释型示踪剂缓释速率。
由以上可以看出，本发明实验装置采用重力的方式来提供稳定的液体流动速率，可模拟水平井多井段相对独立的生产过程，具有功能完善、稳定性好、易于操作、成本低廉的特点，可满足缓释型示踪剂测水平井产液剖面物理模拟实验相关要求。
Claims (8)
1.一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，其特征在于，包括供液系统、可视化示踪剂释放腔、恒温系统(11)和液体采集装置；
供液系统包括储液罐支架(4)和若干个储液罐，储液罐设置于储液罐支架(4)上，并且储液罐在储液罐支架(4)上高度可调；
可视化示踪剂释放腔的个数与储液罐个数相同，每个可视化示踪剂释放腔内放置有缓释型示踪剂，每个可视化示踪剂释放腔的入口端通过液流管道对应与一个储液罐连接，且每个液流管道上设置有阀门；可视化示踪剂释放腔的出口端和液体采集装置连接；
所有的可视化示踪剂释放腔均水平设置于恒温系统(11)内；
储液罐支架(4)包括储液罐固定面(4-1)、竖杆(4-2)、底座(4-3)和用于放置储液罐的储液罐底座(4-4)，竖杆(4-2)的下端固定安装于底座(4-3)，储液罐固定面(4-1)与竖杆(4-2)的上端固定连接，储液罐底座(4-4)安装于储液罐固定面(4-1)并上下高度可调；
储液罐固定面(4-1)上开设有若干条纵向的长孔(4-1-1)，每个长孔(4-1-1)中均贯穿设置有螺杆(4-1-2)，螺杆(4-1-2)的一端与储液罐底座(4-4)连接，另一端配合连接有紧固螺母(4-1-3)；
竖杆(4-2)上设有用于读取液罐高度的刻度尺；
所述恒温系统(11)采用水浴锅。
2.根据权利要求1所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，其特征在于，所述可视化示踪剂释放腔包括外壳及设置于外壳两端的端塞，端塞与外壳之间密封，端塞上设有供管道插入的孔眼。
3.根据权利要求1所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，其特征在于，所述液体采集装置包括样品收集瓶(18)和电子天平(19)，样品收集瓶(18)设置在电子天平(19)上；样品收集瓶(18)与可视化示踪剂释放腔的出口端连接。
4.根据权利要求3所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，其特征在于，所述样品收集瓶(18)具有瓶塞，电子天平(19)的精度为0.01g。
5.根据权利要求1所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置，其特征在于，所述储液罐的材质为无色透明有机玻璃材料；储液罐支架(4)、液流管道和阀门均为不锈钢质的；每个储液罐容量为10-25L。
6.一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验方法，其特征在于，通过权利要求1-5任意一项所述的缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验装置进行，每个可视化示踪剂释放腔内中放置的缓释型示踪剂的示踪剂成分不同，包括以下步骤：
步骤1)，打开恒温系统(11)，并设置恒温系统(11)的工作温度；
步骤2)，将液体分别装入各储液罐，并打开所有的开阀门；
步骤3)，根据实验设定的各可视化示踪剂释放腔的流速来调节各储液罐的高度，调节过程中，使用液体采集装置测量并标定各可视化示踪剂释放腔的流速；
步骤4)，当各可视化示踪剂释放腔的液流均稳定流动后，在液体采集装置中采集溶解有缓释型示踪剂有效化学成分的液体样品，并检测液体样品中每种示踪剂浓度；
步骤5)，当储液罐中液体不足时，往储液罐内加入液体；
步骤6)，重复步骤4)至步骤5)，直至完成整个实验周期。
7.根据权利要求6所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验方法，其特征在于，所述液体为煤油，缓释型示踪剂有效化学成分为油溶性缓释型示踪剂。
8.根据权利要求6所述的一种缓释型示踪剂测水平井产液剖面实验方法，其特征在于，所述实验周期为2～3个月。
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