CN109520884B - 测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法。该装置由待测岩心1、夹持器2、储液容器3、活塞4、恒温箱5、储液罐6、电动机7、自吸泵8、烧杯11、计算机12、围压泵13、压力表14组成，所述夹持器2内装有待测岩心1，左端连接储液容器3，右端连接活塞4；所述储液容器3内有螺旋叶片32，上端连接储液罐6，下端连接烧杯11，还分别连接电动机7与自吸泵8，自吸泵8的出液管线延伸至位于电子天平10上的量筒9内；夹持器2下端出液管线延伸至位于电子天平19上的量筒18内；电子天平连接计算机。利用该装置可定量测定高温高压条件下同向渗吸与反向渗吸采出量，为研究真实地层条件的渗吸驱油动态提供技术支持和理论依据。

Description

测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，具体涉及一种测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置及实验方法。

背景技术

目前常规油气资源的开发已经步入中后期，为满足对油气资源的需要，非常规油气资源急需规模开发，非常规油气资源量巨大，但是由于其储层低孔低渗、孔隙结构复杂等特殊属性，常规的开采方式已无法适用于对非常规储层的开发。尽管非常规储层孔喉细小，但是其毛管力现象十分明显，近年来提出的利用毛管力作用作为驱动力而使裂缝中的流体进入岩石基质，从而驱替出岩石孔隙中油气的方法对开采致密油藏尤为有效，此种开采方式即为渗吸法开采方式，渗吸采收率是渗吸采油评价的最终指标，而渗吸采收率是通过渗吸量计算所得，因此急需能够定量计量渗吸采出量的实验装置。

室内计量渗吸采出量的实验装置主要是体积法装置与称重法装置，体积法装置主要是利用渗吸瓶来计量渗吸采出量，渗吸瓶下部为容器瓶，上部为毛细刻度管，实验时将待测岩心放入下部容器瓶中，连接上部毛细计量管，渗吸溶液由毛细计量管顶部注入，调整溶液液面置于毛细计量管的适当位置，渗吸作用置换出的油相由于密度差将会聚集在毛细计量管的液面位置，读取不同时刻毛细计量管的刻度获得时间随渗吸采出量的关系。而称重法装置是主要是利用电子天平测试岩心的实时重量来获得渗吸采出量，待测岩心通过鱼线连接电子天平，然后浸没于渗吸溶液中，水相由于毛管力作用被吸入岩心基质置换出孔隙中的油相，由于油水密度差异导致岩心不同时刻的重量变化，基于重量变化可以获得不同时刻渗吸采出量。传统的测量方式获得的渗吸采出量为同向渗吸方式（润湿相吸入方向与非润湿相排出方向相同，通常水相为润湿相，油相为非润湿相）与反向渗吸方式（润湿相吸入方向与非润湿相排出方向相反）共同的采出量，室内实验认为此共同采出量即为地层条件同尺度状况的真实采出量，此种定量方法所得结果未能匹配地层真实渗吸动态，地层条件下裂缝内的流体由于渗吸作用进入储层基质孔隙，孔隙内的油相空间被占据，油相又从流体进入基质孔隙的方向被置换进入裂缝中，此部分采出量是以反向渗吸方式的采出量，而传统的测量装置并未考虑地层真实发生的情况，因此所得结果并不符合事实。

也有学者设计了不同渗吸方式下渗吸实验的简易装置，对于同向渗吸方式测试，多数装置依然是利用称重法原理，以岩心一端接触水体获得的岩心重量变化量即看作为同向渗吸量（李曹雄.一种压裂液同向自发渗吸仪CN204314197U，2015；王救邦.渗吸实验描述与方法适用性评价[J].石油化工应用，2015,34(12):102-105）。此种测量方法并不准确，因为水相进入岩心基质，部分油相会从未接触水体的岩心部位渗吸出来，此部分油相即为同向渗吸采出的油相，另外部分油相依然会从与水体接触的岩心部位渗吸出来，此部分油相即为反向渗吸作用采出的油相，因此该测量方式并不严格，并未严格区分同向渗吸与反向渗吸分别的采出量。对于反向渗吸方式测试，多数实验设计均是采用密封材料密封岩心的端面，仅开放岩心的一个端面用以接触渗吸溶液，此种方式测得的采出量即为反向渗吸量（Lyu C. Experimental study of boundary condition effects on spontaneousimbibition in tight sandstones[J]. Fuel 235(2019):374-383），但是该方式仅能测得常温常压下的渗吸采出量，同样实际油藏地层高温高压的条件。鉴于此，非常有必要设计一种能够分别测试同向渗吸量与反向渗吸量的实验装置，并且该装置能够满足高温高压条件。

发明内容

本发明的目的在于提供测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，该装置原理可靠，操作简便，能够模拟地层条件下裂缝中流体与储层基质的渗吸置换油气动态，定量测定高温高压条件下的同向渗吸与反向渗吸采出量，为研究真实地层条件的渗吸驱油动态提供了技术支持和理论依据。

本发明的另一目的还在于利用上述装置测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验方法，通过该方法测量并计算同向渗吸采收率与反向渗吸采收率，由于测量满足地下油藏实际条件，更加接近于现场实际情况，对储层开发更具有参考价值。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，主要由待测岩心、夹持器、储液容器、储液罐、电动机、自吸泵、量筒、电子天平、烧杯、计算机、围压泵、压力表组成。待测岩心装入夹持器内，夹持器与待测岩心之间有密封套，夹持器上部通过管线连接围压泵，靠近围压泵的管线处设置压力表；夹持器下端的出液管线延伸至量筒内，量筒放置在电子天平上面；夹持器的左端连接储液容器，储液容器的上部通过管线连接储液罐，储液容器的下部通过管线连接烧杯；储液容器还连接电动机和自吸泵，自吸泵的出液管线延伸至量筒内，量筒放置在电子天平上面；两台电子天平同时连接一台计算机，计算机安装有数据采集系统。

本发明中，待测岩心可以选取不同长度的标准岩心，夹持器右端连有活塞，通过该活塞使待测岩心始终位于夹持器最左端，使得岩心左端截面能够接触储液容器中的液体。

所述的夹持器与储液容器放置在恒温箱内，可以通过恒温箱来调节温度，使实验能够在目标温度下进行。

所述的储液容器内部装有类似于风扇的螺旋叶片，通过电动机带动螺旋叶片转动并调节螺旋叶片的转速。

所述的自吸泵出口处安装有选择性半透膜，该膜只能允许油相流过，而阻止水相流过，起到憎水亲油的作用。

所述的电子天平的精度为0.0001。

利用上述装置测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验方法，依次包括以下步骤：

a）选取待测岩心，岩心经过洗油、烘干至恒重后测试孔隙度与渗透率等物性参数；

b）将待测岩心饱和地层水、饱和模拟油后放入模拟油中以备使用，并且计量饱和进入岩心基质孔隙中的模拟油量；

c）取出待测岩心，擦干去除岩心表面浮油，套入密封套后放入夹持器中，调整夹持器右端活塞，使得岩心置于夹持器最左端，打开围压泵，通过观察压力表使围压达到预设围压值；

d）将储液容器与夹持器左端紧密连接，开启天平，打开计算机；

e）打开储液罐阀门，使储液容器充满测试液体，打开电动机，调整转速到预设值，开启自吸泵，设置计算机中数据采集系统间隔时间，开始记录数据，得到同向渗吸实时采出量和反向渗吸实时采出量；

f）分别将同向渗吸与反向渗吸的实时采出量除以饱和进入岩心基质孔隙中的模拟油量，获得同向渗吸和反向渗吸采收率随时间变化的关系曲线。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述装置能够分别计量同向渗吸量与反向渗吸量，进而计算获得同向渗吸采收率与反向渗吸采收率，更加接近于地层实际情况下渗吸油气采收率；实验能够在高温高压下进行，测量满足地下油藏实际条件，测量值对储层开发更有参考价值；设计的储液容器中带有螺旋叶片，电动机带动螺旋叶片旋转可以模拟真实情况裂缝中的流体流动，同时流体流动会消除常规室内静态渗吸实验出现的油珠挂壁现象，保证了测量的准确性，提高了测量的精度。

附图说明

图1为测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置结构示意图。

图2为夹持器左端示意图。

图3为储液容器结构示意图。

图中：1-待测岩心；2-夹持器，21-夹持器壁面，22-密封套；3-储液容器，31-螺纹，32-螺旋叶片；4-活塞；5-恒温箱；6-储液罐；7-电动机；8-自吸泵；9、18-量筒；10、19-电子天平；11-烧杯；12-计算机；13-围压泵；14-压力表；15、16、17-阀门。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参看图1、图2、图3。

测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，由待测岩心1、夹持器2、储液容器3、活塞4、恒温箱5、储液罐6、电动机7、自吸泵8、烧杯11、计算机12、围压泵13、压力表14组成。

所述夹持器2内装有待测岩心1，待测岩心1外面有密封套22并紧贴夹持器壁面21；夹持器左端通过螺纹31连接储液容器3，夹持器右端连接活塞4，通过该活塞使待测岩心1固定在夹持器最左端，夹持器与储液容器均置于恒温箱5内。

所述储液容器3内有螺旋叶片32，储液容器3上端通过阀门16和管线连接储液罐6，储液容器3下端通过阀门17和管线连接烧杯11，储液容器3还分别连接电动机7与自吸泵8，自吸泵8的出液管线延伸至位于电子天平10上的量筒9内。

所述夹持器2还通过阀门15连接压力表14和围压泵13，夹持器2下端设有出液管线，该出液管线延伸至位于电子天平19上的量筒18内。

电子天平10、19均连接计算机12，计算机安装有数据采集系统。

所述的同向渗吸是水相吸入方向与油相排出方向相同，以此种方式采出的油相即为同向渗吸采出量，装置中即为天平19测得的采出量。

所述的反向渗吸是水相吸入方向与油相排出方向相反，以此种方式采出的油相即为反向渗吸采出量，装置中即为天平10测得的采出量。

本发明所述装置在进行实验时，待测岩心1套上密封套22后放入夹持器2内，通过调节活塞4可将待测岩心1的位置固定在夹持器2的最左端，如图2所示，保证待测岩心1只有左部端面接触液体，通过围压泵13加载围压值（观察压力表14）到预设值，连接储液容器3和夹持器2，分别将量筒9、18放入电子天平10、19的中心位置。开启阀门16，储液罐6中的测试液体会流入储液容器中，待储液罐6中液面不再下降时，认为储液容器中已经充满测试液体，打开电动机7与自吸泵8，调整恒温箱5至目标温度，利用数据采集系统实时记录渗吸采出量，进而可以得到两种渗吸方式的渗吸采收率随时间的变化曲线。

本发明实验时主要包括以下步骤：

（1）实验材料准备：包括待测岩心与测试溶液准备，待测岩心切割成标准直径（2.5cm）长度不限的岩心，岩心经过洗油、清洗、烘干、测物性后饱和预设地层水，然后驱替饱和预设模拟油，饱和完毕后放入模拟油中待后续使用；配置预设的测试溶液，如蒸馏水溶液、不同矿化度的盐溶液、表面活性剂溶液等；

（2）实验装置连接：待测岩心放入夹持器中，夹持器与储液容器和围压泵连接，储液罐、电动机、自吸泵分别与储液容器连接，出液管线置于量筒中，量筒放置在电子天平上，电子天平连接电脑；

（3）实验数据处理：根据计算机采集系统记录的实时同向渗吸与反向渗吸的采出量分别除以待测岩心中饱和的模拟油量即获得两种渗吸方式采收率随时间的关系曲线。

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做的任何等同变换、修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，由待测岩心(1)、夹持器(2)、储液容器(3)、活塞(4)、恒温箱(5)、储液罐(6)、电动机(7)、自吸泵(8)、烧杯(11)、计算机(12)、围压泵(13)、压力表(14)组成，其特征在于，所述夹持器(2)内装有待测岩心(1)，待测岩心(1)外面有密封套(22)并紧贴夹持器壁面(21)；夹持器左端连接储液容器(3)，夹持器右端连接活塞(4)，通过该活塞使待测岩心(1)固定在夹持器最左端，夹持器与储液容器均置于恒温箱(5)内；所述储液容器(3)内有螺旋叶片(32)，储液容器(3)上端连接储液罐(6)，下端连接烧杯(11)，储液容器(3)还分别连接电动机(7)与自吸泵(8)，自吸泵(8)的出液管线延伸至位于第一电子天平(10)上的第一量筒(9)内，所述自吸泵(8)出口处有选择性半透膜，该膜只允许油相流过，而阻止水相流过；所述夹持器(2)还连接压力表(14)和围压泵(13)，夹持器(2)下端设有出液管线，该出液管线延伸至位于第二电子天平(19)上的第二量筒(18)内；第一电子天平(10)、第二电子天平(19)均连接计算机(12)，计算机安装有数据采集系统。

2.如权利要求1所述的测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，其特征在于，所述的夹持器(2)右端连有活塞(4)，通过该活塞使待测岩心始终位于夹持器最左端，使得岩心左端截面能够接触储液容器中的液体。

3.如权利要求1所述的测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验装置，其特征在于，所述的储液容器(3)内装有螺旋叶片(32)，通过电动机带动螺旋叶片转动并调节螺旋叶片的转速。

4.利用权利要求1、2或3所述的装置测量同向渗吸与反向渗吸采出量的实验方法，依次包括以下步骤：

a)选取待测岩心，岩心经过洗油、烘干至恒重后测试孔隙度与渗透率；

b)将待测岩心饱和地层水、饱和模拟油后放入模拟油中以备使用，并且计量饱和进入岩心基质孔隙中的模拟油量；

c)取出待测岩心，擦干去除岩心表面浮油，套入密封套后放入夹持器中，调整夹持器右端活塞，使得岩心置于夹持器最左端，打开围压泵，通过观察压力表使围压达到预设围压值；

d)将储液容器与夹持器左端紧密连接，开启上述电子天平，打开计算机；

e)打开储液罐阀门，使储液容器充满测试液体，打开电动机，调整转速到预设值，开启自吸泵，设置计算机中数据采集系统间隔时间，开始记录数据，得到同向渗吸实时采出量和反向渗吸实时采出量；

f)分别将同向渗吸与反向渗吸的实时采出量除以饱和进入岩心基质孔隙中的模拟油量，获得同向渗吸和反向渗吸采收率随时间变化的关系曲线。

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