CN109296347B - 一种低矿化度水驱的直接观察模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于评价低矿化度水在砂岩油藏中与黏土、原油反应的一种直接观察并记录的多组原油、黏土、盐水可视化物理化学反应模拟装置及方法。它能直接地观察多种盐水与多种黏土、原油的反应并记录。其技术方案：通过高压恒流泵连接总注入单元中间容器，出液端连接六通阀A平均分至4个分注入单元中间容器，出液端通过加热器加热，进入观察室，观察室通过细小钢珠能以观察室支撑架呈360度旋转，观察室上方设置开口盖，并配有原油注射器，通过安置在钢制轨道上的高速照相机进行分析记录，观察室排液端连接六通阀B，六通阀B连接废液池。本发明装置使用方便快捷、省时省力，拆卸简单，并且能直接进行观察记录。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采领域，具体是一种低矿化度水驱的直接观察模拟装置及方法。
背景技术
低矿化度注水，通常是指矿化度低于5000ppm的盐水，对采收率的提高相比于高矿化度水注水效果更好，能使得储层的润湿性发生变化达到洗油的目的，也能使得粘土发生一定程度的膨胀和运移，从而改变目标地层的空隙结构达到调剖的目的。
自1997由Tang和Morrow提出低盐度注水能提高采收率后，在近几年，在国外文献中关于低矿化度注水的相关文献逐年增加[1]，许多学者进行了室内与矿场实验研究[2-6]，但至今低矿化度水驱的微观机理仍然没有定论，目前最认可的微观机理有低矿化度水驱使岩石润湿性发生变化达到洗油的目的，双电层的扩散使得粘土膨胀运移达到调剖的目的等[7-11]，但就低矿化度注水的研究仍然较少，国内鲜见报道。
现阶段国内外90％的油田都通过注水开发，而在注水开发中，常规注水通常会从储层保护以及防腐角度考虑，防止地层因粘土膨胀，微粒运移，以及注入水与储层流体不配伍而产生沉淀等引起的堵塞。
低盐度注水可在一定程度上避免常规注水所需注意的问题，并且较常规注水能使采收率有一定的提升。
现低盐度注水在我国少有现场试验，因其对目标油藏有一定要求，且又因低盐度注水提高采收率的机理没有定论，所以需对低盐度注水能否对目标油藏达到提高采收率的效果有一套评价体系。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低矿化度水驱的模拟装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低矿化度水驱的模拟装置，包括总注入单元、分注入单元、观察单元和废液处理单元；所述总注入单元包括通过管线依次连接的高压恒流泵、中间容器a、六通阀a，所述六通阀a的其中一个阀门上连接有压力表，六通阀a的其余四个阀门分别通过管线与四个所述分注入单元连接；所述分注入单元包括四个中间容器b，每个所述中间容器b的输出阀通过管线分别与四个观察单元连接且之间设有加热器；所述观察单元包括观察室支撑架以及与观察室支撑架铰接的观察室，所述观察室支撑架的铰接处设有用以管线穿过的轴承；所述观察室上端开口且设有与之相配合的开口盖，所述开口盖内设有呈网状分布的透明管线，所述透明管线的入口固定在开口盖的外侧且连通有原油注射器，透明管线的出口为透明针状细管线并均匀分布在开口盖内侧；所述观察室出口端一侧设有排空阀；所述观察单元的上方设有摄像单元；所述废液处理单元包括六通阀b，所述六通阀b的其中一个阀门通过管线与观察单元连接，其中四个阀门分别连接四个观察室的输出端，六通阀b的最后一个阀门连接废液池。
优选的，所述六通阀a和六通阀b的六个端口上均设有阀门。
优选的，所述观察室侧面以及底部材料为透明亚克力板，可用于直接观察。
优选的，所述观察室侧面中轴点开口，观察室侧面中轴点与观察室支撑架连接，连接处内部设有细小钢珠，且连接处的内外设有橡胶；所述观察室支撑架沿观察室侧面中轴点的直线方向设置为空心。
优选的，所述开口盖内侧设有密封圈且通过固定阀与观察室密封连接。
优选的，所述摄像单元包括钢制轨道，所述钢制轨道设置成直线且在每个观察室的上方，钢制轨道上通过球形云台固定阀和球形云台安装有快装板，所述快装板上安有高速相机。
优选的，所述钢制轨道上还设有用以调节高速相机在钢制轨道上滑动快慢的钢制轨道固定阀。
一种低矿化度水驱的模拟方法，包括以下步骤：
S1.模拟前，将中间容器a的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中装满蒸馏水；将四个中间容器b的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中分别装配不同阳离子类型、离子浓度、pH值的盐水；
S2.打开六通阀a每个阀门，打开六通阀b除与观察单元连通阀门的其余五个阀门；
S3.旋转观察室至开口盖朝下，打开固定阀，取出开口盖，将测定所需粘土均匀铺在开口盖的内侧并覆盖住透明针状细管线，通过固定阀和密封圈将开口盖重新固定在观察室上；
S4.模拟中，打开高压恒流泵，将中间容器a的输出舱室中的蒸馏水通过中间容器a上方的输出阀输出至六通阀a，再通过六通阀a进入中间容器b；通过加热器，将中间容器b输出的盐水加热至地层温度或实验要求温度；在盐水进入观察室后，打开排空阀，通过不断向观察室中注入盐水和不断将观察室中空气通过排空阀排出，使观察室中填满盐水，并将观察室中的粘土矿物浸湿，关闭排空阀并静止一段时间；
S5.通过旋转观察室将开口盖旋转至朝上，将原油注射器中装满原油，缓慢推送原油注射器，使原油缓慢流入并分布在开口盖中部的透明管线中，通过透明管线缓慢将原油输送至分布在开口盖内侧的透明针状细管线中，将原油缓慢透过开口盖内测的粘土析出原油颗粒，通过高速照相机观察并记录在盐水中原油和粘土、盐水的关系；
S6.通过调节球形云台固定阀和钢制轨道固定阀，将高速照相机调整至合适角度并调节高速照相机在钢制轨道上的滑动速度适中，滑动球形云台使高速相机能在四个观察室上方的钢制轨道上来回移动，不断记录油滴状况，将照片传输在计算机上通过软件观察并分析油滴状况；
S7.模拟后，关闭高压恒流泵，保持六通阀b的连接直至无废液排除，将观察室的侧面排空阀旋转至下方，打开排空阀将观察室内残余废液排空，打开开口盖，对观察室内部进行清洗后重新固定住开口盖。
本发明的有益效果是：能够直接地观察并记录不同粘土/油/水相互作用的情况，并且能同时观察并记录多组试样，达到多组高效实验，大量减少了实验时间。粘土试样装载方式，十分便捷，能快速地装好样品进行实验。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中观察单元的具体结构示意图；
图3为本发明中摄像单元的结构示意图；
图中，1-高压恒流泵，2-中间容器a，3-管线，4-六通阀a，5-压力表，6-中间容器b，7-加热器，8-观察室，9-高速照相机，10-钢制轨道，11-六通阀b，12-废液池，13-原油注射器，14-固定阀，15-密封圈，16-开口盖，17-细小钢珠，18-排空阀，19-橡胶管，20-透明针状细管线，21-观察室支撑架，22-快装板，23-球形云台固定阀，24-球形云台，25-钢制轨道固定阀。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。一种低矿化度水驱的模拟装置，包括总注入单元、分注入单元、观察单元和废液处理单元；所述总注入单元包括通过管线(3)依次连接的高压恒流泵(1)、中间容器a(2)、六通阀a(4)，所述六通阀a(4)的其中一个阀门上连接有压力表(5)，六通阀a(4)的其余四个阀门分别通过管线(3)与四个所述分注入单元连接；所述分注入单元包括四个中间容器b(6)，每个所述中间容器b(6)的输出阀通过管线(3)分别与四个观察单元连接且之间设有加热器(7)；所述观察单元包括观察室支撑架(21)以及与观察室支撑架(21)铰接的观察室(8)，所述观察室支撑架(21)的铰接处设有用以管线(3)穿过的轴承；所述观察室(8)上端开口且设有与之相配合的开口盖(16)，所述开口盖(16)内设有呈网状分布的透明管线，所述透明管线的入口固定在开口盖(16)的外侧且连通有原油注射器(13)，透明管线的出口为透明针状细管线(20)并均匀分布在开口盖(16)内侧；所述观察室(8)出口端一侧设有排空阀(18)；所述观察单元的上方设有摄像单元；所述废液处理单元包括六通阀b(11)，所述六通阀b(11)的其中一个阀门通过管线(3)与观察单元连接，其中四个阀门分别连接四个观察室(8)的输出端，六通阀b(11)的最后一个阀门连接废液池(12)。
优选的，所述六通阀a(4)和六通阀b(11)的六个端口上均设有阀门。
优选的，所述观察室侧面以及底部材料为透明亚克力板，可用于直接观察。
优选的，所述观察室(8)侧面中轴点开口，观察室(8)侧面中轴点与观察室支撑架(21)连接，连接处内部设有细小钢珠(17)，且连接处的内外设有橡胶管(19)；所述观察室支撑架(21)沿观察室(8)侧面中轴点的直线方向设置为空心。
优选的，所述开口盖(16)内侧设有密封圈(15)且通过固定阀(14)与观察室(8)密封连接。
优选的，所述摄像单元包括钢制轨道(10)，所述钢制轨道(10)设置成直线且在每个观察室(8)的上方，钢制轨道(10)上通过球形云台固定阀(23)和球形云台(24)安装有快装板(22)，所述快装板上安有高速相机(9)。
优选的，所述钢制轨道(10)上还设有用以调节高速相机(9)在钢制轨道(10)上滑动快慢的钢制轨道固定阀(25)。
本发明中一种低矿化度水驱的模拟方法不限于用本发明中涉及的一种低矿化度水驱的模拟装置来实现。
S1.模拟前，将中间容器a(2)的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中装满蒸馏水；将四个中间容器b(6)的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中分别装配不同阳离子类型、离子浓度、pH值的盐水；
S2.打开六通阀a(4)每个阀门，打开六通阀b(11)除与观察单元连通阀门的其余五个阀门；
S3.旋转观察室(8)至开口盖朝下，打开固定阀(14)，取出开口盖(16)，将测定所需粘土均匀铺在开口盖(16)的内侧并覆盖住透明针状细管线(20)，通过固定阀(14)和密封圈(15)将开口盖(16)重新固定在观察室(8)上；
S4.模拟中，打开高压恒流泵(1)，将中间容器a(2)的输出舱室中的蒸馏水通过中间容器a(2)上方的输出阀输出至六通阀a(4)，再通过六通阀a(4)进入中间容器b(6)；通过加热器(7)，将中间容器b(6)输出的盐水加热至地层温度或实验要求温度；在盐水进入观察室(8)后，打开排空阀(18)，通过不断向观察室(8)中注入盐水和不断将观察室(8)中空气通过排空阀(18)排出，使观察室(8)中填满盐水，并将观察室(8)中的粘土矿物浸湿，关闭排空阀(18)并静止一段时间；
S5.通过旋转观察室(8)将开口盖(16)旋转至朝上，将原油注射器(13)中装满原油，缓慢推送原油注射器(13)，使原油缓慢流入并分布在开口盖(16)中部的透明管线中，通过透明管线缓慢将原油输送至分布在开口盖(16)内侧的透明针状细管线(20)中，将原油缓慢透过开口盖(16)内测的粘土析出原油颗粒，通过高速照相机(9)观察并记录在盐水中原油和粘土、盐水的关系；
S6.通过调节球形云台固定阀(23)和钢制轨道固定阀(25)，将高速照相机(9)调整至合适角度并调节高速照相机(9)在钢制轨道(10)上的滑动速度适中，滑动球形云台(24)使高速相机(9)能在四个观察室(8)上方的钢制轨道(10)上来回移动，不断记录油滴状况，将照片传输在计算机上通过软件观察并分析油滴状况；
S7.模拟后，关闭高压恒流泵(1)，保持六通阀b(11)的连接直至无废液排除，将观察室(8)的侧面排空阀(18)旋转至下方，打开排空阀(18)将观察室(8)内残余废液排空，打开开口盖(16)，对观察室(8)内部进行清洗后重新固定住开口盖(16)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种低矿化度水驱的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.模拟前，将中间容器a(2)的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中装满蒸馏水；将四个中间容器b(6)的输入舱室排空至无空隙体积，并在其输出舱室中分别装配不同阳离子类型、离子浓度、pH值的盐水；
S2.打开六通阀a(4)每个阀门，打开六通阀b(11)除与观察单元连通阀门的其余五个阀门；
S3.旋转观察室(8)至开口盖(16)朝下，打开固定阀(14)，取出开口盖(16)，将测定所需粘土均匀铺在开口盖(16)的内侧并覆盖住透明细管线，通过固定阀(14)和密封圈(15)将开口盖(16)重新固定在观察室(8)上；
S4.模拟中，打开高压恒流泵(1)，将中间容器a(2)的输出舱室中的蒸馏水通过中间容器a(2)上方的输出阀输出至六通阀a(4)，再通过六通阀a(4)进入中间容器b(6)；通过加热器(7)，将中间容器b(6)输出的盐水加热至地层温度或实验要求温度；在盐水进入观察室(8)后，打开排空阀(18)，通过不断向观察室(8)中注入盐水和不断将观察室(8)中空气通过排空阀(18)排出，使观察室(8)中填满盐水，并将观察室(8)中的粘土矿物浸湿，关闭排空阀(18)并静止一段时间；
S5.通过旋转观察室(8)将开口盖(16)旋转至朝上，将原油注射器(13)中装满原油，缓慢推送原油注射器(13)，使原油缓慢流入并分布在开口盖(16)中部的透明管线中，通过透明管线缓慢将原油输送至分布在开口盖(16)内侧的透明针状细管线(20)中，将原油缓慢透过开口盖(16)内测的粘土析出原油颗粒，通过高速照相机(9)观察并记录在盐水中原油和粘土、盐水的关系；
S6.通过调节球形云台固定阀(23)和钢制轨道固定阀(25)，将高速照相机(9)调整至合适角度并调节高速照相机(9)在钢制轨道(10)上的滑动速度适中，滑动球形云台(24)使高速相机(9)能在四个观察室(8)上方的钢制轨道(10)上来回移动，不断记录油滴状况，将照片传输在计算机上通过软件观察并分析油滴状况；
S7.模拟后，关闭高压恒流泵(1)，保持六通阀b(11)的连接直至无废液排除，将观察室(8)的侧面排空阀(18)旋转至下方，打开排空阀(18)将观察室(8)内残余废液排空，打开开口盖(16)，对观察室(8)内部进行清洗后重新固定住开口盖(16)。
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