CN109342277B

CN109342277B - 岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置

Info

Publication number: CN109342277B
Application number: CN201811219799.8A
Authority: CN
Inventors: 刘学伟; 张亚蒲; 骆雨田; 王向阳; 刘国忠
Original assignee: Petrochina Co Ltd
Current assignee: Petrochina Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: CN109342277A

Abstract

本发明为一种岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，岩心夹持器包括用于包覆岩心的橡胶桶、多个用于测量岩心电阻率的电极、缸筒、密封套、前盖、后盖、前堵头和后堵头，后堵头固定连接于后盖，后堵头设有贯通至其抵顶端的驱替采出管道；前堵头上抵顶岩心的抵顶端端面形成一锥形内凹面，前堵头设有相互平行且贯通至其抵顶端的循环注入管道和循环采出管道；前盖上固定设有一支架，支架上设有一与前堵头同轴的螺旋调节元件。本发明岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，很好的解决了岩心端面逆向渗吸测量问题，可以测量不同时刻的端面渗吸采油量或采水量，同时通过电阻率测量粗略判断渗吸前缘位置。

Description

岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置

技术领域

本发明涉及石油勘探开发及油藏工程领域，是关于一种适用于岩心柱润湿性测量及渗吸实验装置，尤其涉及一种岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置。

背景技术

目前，石油工程实验方法里面，渗吸实验是研究储层润湿性及渗吸置换过程的主要方法，目前主要测量方法有两种，称重法和渗吸瓶测量法。

如图4所示，称重法测量方法是：岩心91由吊绳92悬挂在挂架93上，将岩心91浸泡到烧杯94里面的水中，通过天平95计量不同时刻烧杯94重量，然后通过烧杯94重量变化与油水密度差的比值获得渗吸出的油量。

如图5所示，渗吸瓶测量方法是：将岩样96放置到渗吸瓶97中并充满水，通过浮力，渗吸出的油珠98集中到渗吸瓶97的细口971处，并计量。

从上述两种现有实验方法可以看到，实验测量的是岩心或岩样所有端面的渗吸过程，即：包括正向渗吸和逆向渗吸过程。在油藏中，渗吸过程往往主要是逆向渗吸，即只在一个端面发生的渗吸过程，上述现有实验手段无法对逆向渗吸进行单独测量。

目前，渗吸采油是解决致密油藏开发的一种具有潜力的手段，逆向渗吸研究也变得非常重要，因此，设计一种逆向渗吸实验流程和实验方法，具有重要的意义。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，以解决岩心端面逆向渗吸测量问题。

本发明的另一目的在于提供一种岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，测量不同时刻的端面渗吸采油量或采水量的同时，通过电阻率测量粗略判断渗吸前缘位置。

本发明的目的是这样实现的，一种岩心夹持器，包括用于包覆岩心的橡胶桶，橡胶桶与岩心接触的内壁面沿轴向间隔地设置有多个用于测量岩心电阻率的电极；一缸筒同轴设置在橡胶桶外侧，两个具有挡环的密封套分别密封插设在橡胶桶的前、后两端，各密封套的挡环外缘与缸筒的内壁紧密接触并密封设置；缸筒侧壁分别设有环压加压孔和电缆过孔，电缆过孔上设有缆线密封接口组件；所述缸筒两端分别密封固定设有前盖和后盖，前盖和后盖分别设有轴向贯通的中心孔，一柱状前堵头穿过前盖中心孔和前端密封套抵顶于橡胶桶内岩心的前端；一柱状后堵头穿过后盖中心孔和后端密封套抵顶于橡胶桶内岩心的后端；所述后堵头固定连接于后盖，后堵头设有贯通至其抵顶端的驱替采出管道；前堵头上抵顶岩心的抵顶端端面形成一锥形内凹面，前堵头设有相互平行且贯通至其抵顶端的循环注入管道和循环采出管道；循环采出管道的一端开口设置在锥形内凹面的锥顶位置；所述前盖上固定设有一支架，支架上设有一与前堵头同轴的螺旋调节元件，该螺旋调节元件抵顶在前堵头上。

在本发明的一较佳实施方式中，橡胶桶前、后两端呈直径渐扩的喇叭口状，各密封套的插入端呈与喇叭口对应连接的锥形；密封套的内径、前盖和后盖的中心孔直径、前堵头和后堵头的直径均与橡胶桶内包覆的岩心直径相同。

在本发明的一较佳实施方式中，前盖和后盖分别螺纹联接于缸筒的前端外壁和后端外壁；支架通过旋转卡接方式固定连接于前盖；后堵头通过旋转卡接方式固定连接于后盖。

在本发明的一较佳实施方式中，缆线密封接口组件包括连接在电缆过孔的固定套，固定套内固定设有高压接头，与各电极连接的电缆在高压接头内与外置电缆连接。

本发明的目的还可以这样实现，一种岩心逆向渗吸实验装置，包括权利要求1至4任一项所述的岩心夹持器，一驱替泵通过一介质容器连通至循环注入管道，介质容器与循环注入管道之间设有第四阀门；一蠕动泵一端通过第二阀门连通至循环注入管道，蠕动泵另一端连通至一透明容器，透明容器内盛有循环介质；循环采出管道通过第一管路及一第一阀门与一计量管连通；驱替采出管道通过一第三阀门连通一试管；岩心夹持器的环压加压孔密封连通于环压泵；外置电缆连接一电阻率采集装置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述介质容器为一中间容器，中间容器的容水腔连通驱替泵，中间容器的容油腔通过第四阀门连通循环注入管道。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心夹持器呈轴向竖直设置，且缸筒的前端向上设置；计量管为一渗吸瓶，第一管路的出口连接至渗吸瓶的底部；所述循环介质为水。

在本发明的一较佳实施方式中，所述介质容器为一水容器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心夹持器呈轴向竖直设置，且缸筒的前端向下设置；计量管为一量筒，第一管路的出口连接至量筒的顶部；所述循环介质为油。

在本发明的一较佳实施方式中，用于测量岩心电阻率的电极由岩心前端至后端均匀设有八个；所述岩心的长度为70mm。

由上所述，本发明岩心夹持器及岩心逆向渗吸实验装置，很好的解决了岩心端面逆向渗吸测量问题，可以测量不同时刻的端面渗吸采油量或采水量，同时通过电阻率测量粗略判断渗吸前缘位置。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明岩心夹持器的结构示意图。

图2：为本发明岩心逆向渗吸实验装置的结构示意图一(水渗吸采油逆向渗吸实验装置)。

图3:为本发明岩心逆向渗吸实验装置的结构示意图二(油渗吸采水逆向渗吸实验装置)。

图4:为现有称重法实验原理示意图。

图5:为现有渗吸瓶法实验原理示意图。

附图标号：

100、岩心夹持器；

1、橡胶桶；

2、缸筒；

21、环压加压孔；

22、电缆过孔；

3、密封套；

31、挡环；

4、缆线密封接口组件；

41、固定套；

42、高压接头；

43、电缆；

44、外置电缆；

51、前盖；

52、后盖；

61、前堵头；

611、循环注入管道；

612、循环采出管道；

613、锥形内凹面

62、后堵头；

621、驱替采出管道；

71、支架；

72、螺旋调节元件；

81、电极；

9、岩心；

91、岩心；

92、吊绳；

93、挂架；

94、烧杯；

95、天平；

96、岩样；

97、渗吸瓶；

971、细口；

98、油珠；

200、水逆向渗吸实验装置；

201、驱替泵；

202、中间容器；

203、蠕动泵；

204、透明容器；

205、第一管路；

206、渗吸瓶；

207、试管；

208、环压泵；

209、电阻率采集装置；

211、第一阀门；

212、第二阀门；

213、第三阀门；

214、第四阀门；

300、油逆向渗吸实验装置；

301、驱替泵；

302、水容器；

303、蠕动泵；

304、透明容器；

305、第一管路；

306、量筒；

307、试管；

308、环压泵；

309、电阻率采集装置；

311、第一阀门；

312、第二阀门；

313、第三阀门；

314、第四阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出一种岩心夹持器100，包括用于包覆岩心9的橡胶桶1，橡胶桶1与岩心9接触的内壁面沿轴向呈一列间隔地设置有多个用于测量岩心电阻率的电极81；一缸筒2同轴设置在橡胶桶1外侧，两个具有挡环31的密封套3分别密封插设在橡胶桶1的前、后两端，各密封套3的挡环31外缘与缸筒2的内壁紧密接触并密封设置；缸筒2侧壁分别设有环压加压孔21和电缆过孔22，电缆过孔22上设有缆线密封接口组件4；所述缸筒2两端分别密封固定设有前盖51和后盖52，前盖51和后盖52分别设有轴向贯通的中心孔，一柱状前堵头61穿过前盖51中心孔和前端密封套3抵顶于橡胶桶1内岩心9的前端；一柱状后堵头62穿过后盖52中心孔和后端密封套3抵顶于橡胶桶1内岩心9的后端；所述后堵头62固定连接于后盖52，后堵头62设有贯通至其抵顶端的驱替采出管道621；前堵头61上抵顶岩心9的抵顶端端面形成一锥形内凹面613，前堵头61设有相互平行且贯通至其抵顶端的循环注入管道611和循环采出管道612；循环采出管道612的一端开口设置在锥形内凹面613的锥顶位置，循环注入管道611的一端开口设置在锥形内凹面613的锥侧面位置，即循环注入管道611的一端开口与循环采出管道612的一端开口不在前堵头61的同一横截面上；所述前盖51上固定设有一支架71，支架71上设有一与前堵头61同轴的螺旋调节元件72，该螺旋调节元件72抵顶在前堵头61上；该岩心夹持器中可以夹持长度不同的岩心9，岩心放置后，通过调整螺旋调节元件72将前堵头61抵顶在岩心的前端。

进一步，在本实施方式中，橡胶桶1前、后两端呈直径渐扩的喇叭口状，各密封套3的插入端呈与喇叭口对应连接的锥形；密封套3的内径、前盖51和后盖52的中心孔直径、前堵头61和后堵头62的直径均与橡胶桶1内包覆的岩心9直径相同。

如图1所示，前盖51和后盖52分别螺纹联接于缸筒2的前端外壁和后端外壁；支架71通过旋转卡接方式(现有技术)固定连接于前盖51；后堵头62也是通过旋转卡接方式固定连接于后盖52。缆线密封接口组件4包括连接在电缆过孔22的固定套41，固定套41内固定设有高压接头(现有结构，可以市场购买)42，与各电极81连接的电缆43在高压接头42内与外置电缆44连接。

下面对由上述岩心夹持器100组装构成的岩心逆向渗吸实验装置及实验过程作出描述，本发明中的岩心逆向渗吸实验装置有水逆向渗吸实验装置和油逆向渗吸实验装置两种结构。

实施例一：

如图2所示，为本发明提出的水逆向渗吸实验装置200，包括岩心夹持器100，一驱替泵201通过一中间容器202连通至循环注入管道611，中间容器202的容水腔连通驱替泵201，中间容器202的容油腔通过第四阀门214连通循环注入管道611；一蠕动泵203一端通过第二阀门212连通至循环注入管道611，蠕动泵203另一端连通至一透明容器204，透明容器204为一烧杯，烧杯内盛有水；循环采出管道612通过第一管路205及一第一阀门211与一渗吸瓶206连通，第一管路205的出口连接至渗吸瓶206的底部；驱替采出管道621通过一第三阀门213连通一试管207；岩心夹持器100的环压加压孔21密封连通于环压泵208；外置电缆44连接一电阻率采集装置209。在本实施例中，所述岩心夹持器100呈轴向竖直设置，且缸筒2的前端向上设置；用于测量岩心电阻率的电极81由岩心前端至后端均匀设有八个；所述岩心的长度为70mm。如图2所示，由于缸筒2的前端向上设置，使锥形内凹面613的锥顶位置朝上，可以使循环注入管道611的一端口在竖直方向上低于循环采出管道612的一端口位置，这样在水逆向渗吸采出油时，采出的油珠处于锥形内凹面613的锥顶位置，能够使油珠通过第一管路205进入渗吸瓶206中。

水逆向渗吸实验过程及测量方法如下：

(1)岩心9抽真空饱和水；

(2)将岩心放置到水逆向渗吸实验装置200中，加持环压到指定压力并保持；

(3)打开第四阀门214、第一阀门211，关闭第二阀门212、第三阀门213，用驱替泵201将原油从中间容器202注入岩心夹持器100的循环注入管道611，从循环采出管道612采出，当连续出油后，关闭第一阀门211；

(4)打开第三阀门213，用原油驱替岩心中的水流入试管207，直到没有水产出为止，计量产出水量，产出水量就是饱和进去的油量；

束缚水饱和度等于(岩心饱和水量-产出水量)/岩心饱和水量；

(5)关闭第三阀门213、第四阀门214，打开第一阀门211、第二阀门212，用蠕动泵203将烧杯中的水注入循环注入管道611，从循环采出管道612流到烧杯，形成循环流动；

(6)设计记录时刻：按照前半小时内每10分钟记录一次，0.5～2小时内每30分钟记录一次，2～10小时内每60分钟记录一次，10小时以后600分钟记录一次设计记录时间点；

(7)根据设计的记录时间间隔，测量对应时刻的电阻率，记录采出油量，当采出原油的量不再增加后，结束实验。

在该水逆向渗吸实验中，根据电阻率测量结果，判断水渗吸前缘的变化。具体测量方法如下：

a.在水渗吸前，测量不同电极点间的电阻：

由于该水逆向渗吸实验中，所述岩心9的长度为70mm；用于测量岩心电阻率的电极81由岩心前端至后端均匀设有八个；因此测量点为七个点，电极点间的电阻依序为R12(0)、R23(0)、R34(0)、R45(0)、R56(0)、R67(0)、R78(0)；

例如：R12(0)表示为第一电极点与第一电极点之间，0时刻(水渗吸前)的电阻值；

b.在不同时刻根据需要，测量对应给定时刻t的不同电极点间的电阻R12(t)、R23(t)、R34(t)、R45(t)、R56(t)、R67(t)、R78(t)；

c.按照下面公式计算不同时刻的无因次电阻RW12(t)、RW23(t)、RW34(t)、RW45(t)、RW56(t)、RW67(t)、RW78(t)；

RW(t)＝R(t)/R(0)

其中：W为水的英文第一个字母；

d.以RW为纵坐标，电极点位(两个电极点中间的位置)作为横坐标，进行作图，驱替前缘就在RW>1的位置与RW＝1相邻两点之间。

实施例二：

如图3所示，为本发明提出的油逆向渗吸实验装置300，包括岩心夹持器100，一驱替泵301通过一单一水容器302连通至循环注入管道611，水容器302与循环注入管道611之间设有第四阀门314；一蠕动泵303一端通过第二阀门312连通至循环注入管道611，蠕动泵303另一端连通至一透明容器304，透明容器304为一烧杯，烧杯内盛有油；循环采出管道612通过第一管路305及一第一阀门311与一量筒306连通，第一管路305的出口连接至量筒306的顶部；驱替采出管道621通过一第三阀门313连通一试管307；岩心夹持器100的环压加压孔21密封连通于环压泵308；外置电缆44连接一电阻率采集装置309。在本实施例中，所述岩心夹持器100呈轴向竖直设置，且缸筒2的前端向下设置；用于测量岩心电阻率的电极81由岩心前端至后端均匀设有八个；所述岩心的长度为70mm。如图3所示，由于缸筒2的前端向下设置，使锥形内凹面613的锥顶位置朝下，可以使循环注入管道611的一端口在竖直方向上高于循环采出管道612的一端口位置，这样在油逆向渗吸采出水时，能够通过第一管路305进入量筒306中。

油逆向渗吸实验过程及测量方法如下：

(1)岩心9抽真空饱和油；

(2)将岩心放置到油逆向渗吸实验装置300中，加持环压到指定压力并保持；

(3)打开第一阀门311、第四阀门314，关闭第二阀门312、第三阀门313，用驱替泵301将原水从水容器302注入岩心夹持器100的循环注入管道611，从循环采出管道612采出，当连续出水后，关闭第一阀门311；

(4)打开第三阀门313，用水驱替岩心中的原油流入试管307，直到没有原油产出为止，计量产出油量，产出油量就是饱和进去的水量；

(5)关闭第三阀门313、第四阀门314，打开第一阀门311、第二阀门312，用蠕动泵303将烧杯中的油注入循环注入管道611，从循环采出管道612流到烧杯，形成循环流动；

(7)根据设计的记录时间间隔，测量对应时刻的电阻率，记录采出水量，当采出水的量不再增加后，结束实验。

在该油逆向渗吸实验中，根据电阻率测量结果，判断油渗吸前缘的变化。具体测量方法如下：

a.在油渗吸前，测量不同电极点间的电阻：

由于该油逆向渗吸实验中，所述岩心9的长度为70mm；用于测量岩心电阻率的电极81由岩心前端至后端均匀设有八个；因此测量点为七个点，电极点间的电阻依序为R12(0)、R23(0)、R34(0)、R45(0)、R56(0)、R67(0)、R78(0)；

例如：R12(0)表示为第一电极点与第一电极点之间，0时刻(油渗吸前)的电阻值；

c.按照下面公式计算不同时刻的无因次电阻RO12(t)、RO23(t)、RO34(t)、RO45(t)、RO56(t)、RO67(t)、RO78(t)；

RO(t)＝R(0)/R(t)

其中：O为油的英文第一个字母；

d.以RO为纵坐标，电极点位(两个电极点中间的位置)作为横坐标，进行作图，驱替前缘就在RO>1的位置与RO＝1相邻两点之间。

实验流程可以根据要求进行简化，如忽略电阻率测量时可采用常规岩心夹持器进行替换，使实验具有很好的扩展性和通用性，便于各实验室快速组装流程。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种岩心夹持器，包括用于包覆岩心的橡胶桶，其特征在于，所述橡胶桶与岩心接触的内壁面沿轴向间隔地设置有多个用于测量岩心电阻率的电极；一缸筒同轴设置在橡胶桶外侧，两个具有挡环的密封套分别密封插设在橡胶桶的前、后两端，各密封套的挡环外缘与缸筒的内壁紧密接触并密封设置；缸筒侧壁分别设有环压加压孔和电缆过孔，电缆过孔上设有缆线密封接口组件；所述缸筒两端分别密封固定设有前盖和后盖，前盖和后盖分别设有轴向贯通的中心孔，一柱状前堵头穿过前盖中心孔和前端密封套抵顶于橡胶桶内岩心的前端；一柱状后堵头穿过后盖中心孔和后端密封套抵顶于橡胶桶内岩心的后端；所述后堵头固定连接于后盖，后堵头设有贯通至其抵顶端的驱替采出管道；前堵头上抵顶岩心的抵顶端端面形成一锥形内凹面，前堵头设有相互平行且贯通至其抵顶端的循环注入管道和循环采出管道；循环采出管道的一端开口设置在锥形内凹面的锥顶位置；所述前盖上固定设有一支架，支架上设有一与前堵头同轴的螺旋调节元件，该螺旋调节元件抵顶在前堵头上。

2.如权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于，橡胶桶前、后两端呈直径渐扩的喇叭口状，各密封套的插入端呈与喇叭口对应连接的锥形；密封套的内径、前盖和后盖的中心孔直径、前堵头和后堵头的直径均与橡胶桶内包覆的岩心直径相同。

3.如权利要求2所述的岩心夹持器，其特征在于，前盖和后盖分别螺纹联接于缸筒的前端外壁和后端外壁；支架通过旋转卡接方式固定连接于前盖；后堵头通过旋转卡接方式固定连接于后盖。

4.如权利要求3所述的岩心夹持器，其特征在于，缆线密封接口组件包括连接在电缆过孔的固定套，固定套内固定设有高压接头，与各电极连接的电缆在高压接头内与外置电缆连接。

5.一种岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的岩心夹持器，一驱替泵通过一介质容器连通至循环注入管道，介质容器与循环注入管道之间设有第四阀门；一蠕动泵一端通过第二阀门连通至循环注入管道，蠕动泵另一端连通至一透明容器，透明容器内盛有循环介质；循环采出管道通过第一管路及一第一阀门与一计量管连通；驱替采出管道通过一第三阀门连通一试管；岩心夹持器的环压加压孔密封连通于环压泵；外置电缆连接一电阻率采集装置。

6.如权利要求5所述的岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，所述介质容器为一中间容器，中间容器的容水腔连通驱替泵，中间容器的容油腔通过第四阀门连通循环注入管道。

7.如权利要求6所述的岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器呈轴向竖直设置，且缸筒的前端向上设置；计量管为一渗吸瓶，第一管路的出口连接至渗吸瓶的底部；所述循环介质为水。

8.如权利要求5所述的岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，所述介质容器为一水容器。

9.如权利要求8所述的岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器呈轴向竖直设置，且缸筒的前端向下设置；计量管为一量筒，第一管路的出口连接至量筒的顶部；所述循环介质为油。

10.如权利要求5所述的岩心逆向渗吸实验装置，其特征在于，用于测量岩心电阻率的电极由岩心前端至后端均匀设有八个；所述岩心的长度为70mm。