CN109781583B - 一种稠油启动压力的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稠油启动压力的检测装置，包括安装于稠油油藏岩心处的岩心夹持器，还包括两个微压力传感器、与微压力传感器一一对应的两个放大电路、与放大电路一一对应的两个数据采集卡以及数据采集终端，两个微压力传感器分别安装于岩心夹持器的入口端和出口端，两个放大电路分别与对应的微压力传感器电连接，两个数据采集卡分别与对应的放大电路电连接，数据采集终端分别与两个数据采集卡电连接，并用于判断岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号。本发明可以有效提高稠油启动压力的检测效率和检测精度。

Description

一种稠油启动压力的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及稠油启动压力检测技术领域，具体涉及一种稠油启动压力的检测装置及方法。

背景技术

稠油因其粘度高、流动性差及非牛顿流体的特性，在多孔介质中的渗流特性与常规原油不同，表现出非线性渗流规律，一般存在启动压力梯度，即在驱替压力梯度太小的情况下无法流动，只有当驱替压力梯度高于启动压力梯度时，稠油才会开始流动，且渗流规律偏离达西渗流，因此对稠油启动压力梯度的研究有助于进一步深化对稠油渗流规律的认识，对科学有效和高效开发稠油油藏提供理论支持。

目前，大多启动压力测量装置主要是针对低渗油气藏，对于稠油油藏启动压力测量装置较少，现有的装置及方法也存在缺陷。现有关于测量稠油启动压力梯度的技术中存在的问题主要是：

1、岩心内流体开始流动瞬间难以确定，目前利用的方法是毛细管液面监测，该方法主要是监测岩心出口端毛细管液面的移动瞬间，但不论是用肉眼直接观察，还是利用高分辨率摄像机监拍，液面移动瞬间都很难直观监测到，从而会对测量结果产生较大的影响，同时降低了检测效率；

2、岩心入口端的启动压力存在较大的测量误差，目前主要利用的方法是高精度压力传感器或液柱测量，对于高精度压力传感器而言，自身都会存在一定的误差范围，其误差范围甚至要大于测量的启动压力值，造成非常大的误差。而现有技术中利用液柱测量启动压力时，通常是通过直接读取液柱标记刻度值，最后利用公式将液柱高度值转换为压力，直接读取液柱高度刻度值时最高能达到的精度也只能是1mm，而1mm对应的启动压力值已很大，所以直接读取液柱高度值也会产生较大的误差；

3、数据采集与数据处理的方法也存在一定局限，对于高分辨率摄像机监拍岩心出口端液面移动情况的方法而言，就需要检测人员回放录像，找到液面移动瞬间的时刻，并对应找出岩心入口端的启动压力，导致检测效率较低。另外，对于观察岩心入口端液柱高度的方法而言，需要人为记录数据，后期将记录数据录入电脑进行数据处理，也无疑增加了检测人员的工作量；

因此，在测量稠油启动压力梯度过程中如何高效、准确的监测岩心内流体流动瞬间以及测量岩心入口启动压力是目前所要解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种稠油启动压力的检测装置及方法，解决现有技术中启动压力检测效率低，以及岩心流动瞬间捕捉不便，导致检测精度低的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种稠油启动压力的检测装置，包括两个微压力传感器、与所述微压力传感器一一对应的两个放大电路、与所述放大电路一一对应的两个数据采集卡、数据采集终端以及岩心夹持器；两个所述微压力传感器分别为入口微压力传感器和出口微压力传感器；

所述岩心夹持器安装于稠油油藏的岩心处，并用于固定岩心；

所述入口微压力传感器安装于所述岩心夹持器的入口端，并用于检测岩心入口端的压力信号；

所述出口微压力传感器安装于所述岩心夹持器的出口端，并用于检测岩心出口端的压力信号；

两个所述放大电路分别与对应的微压力传感器电连接，并用于对对应的压力信号进行放大；

两个所述数据采集卡分别与对应的放大电路电连接，并用于对对应的压力信号进行模数转换；

所述数据采集终端分别与两个所述数据采集卡电连接，并用于判断岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号；

所述电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值。

本发明还提供一种稠油启动压力的检测方法，包括以下步骤：

步骤S1、固定岩心，分别通过微压力传感器检测岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号；

步骤S2、分别对岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号进行信号放大以及模数转换；

步骤S3、判断所述岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号；所述电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过微压力传感器检测岩心入口端以及出口端的压力信号，可以捕捉到微弱的压力信号，检测精度高，通过放大电路以及数据采集卡对压力信号进行信号处理，便于后续数据采集终端的监控以及运算；通过数据采集终端对岩心出口端的压力信号进行持续监控，可以迅速的捕捉到压力信号的变化，从而精准捕捉到流体流动的瞬间，同时可以同步的记录出口端压力信号变化时入口端的压力信号，从而准确快速的的捕获到启动压力。

附图说明

图1是本发明提供的稠油启动压力的检测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的稠油启动压力的检测方法的流程图。

附图标记：

11、入口微压力传感器，12、出口微压力传感器，21、入口放大电路，22、出口放大电路，31、入口数据采集卡，32、出口数据采集卡，4、数据采集终端，5、岩心夹持器，51、阀门，6、单向阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种稠油启动压力的检测装置，包括两个微压力传感器、与所述微压力传感器一一对应的两个放大电路、与所述放大电路一一对应的两个数据采集卡、数据采集终端4以及岩心夹持器5；两个所述微压力传感器分别为入口微压力传感器11和出口微压力传感器12；

所述岩心夹持器5安装于稠油油藏的岩心处，并用于固定岩心；

所述入口微压力传感器11安装于所述岩心夹持器5的入口端，并用于检测岩心入口端的压力信号；

所述出口微压力传感器12安装于所述岩心夹持器5的出口端，并用于检测岩心出口端的压力信号；

入口放大电路21与入口微压力传感器11电连接，并用于对岩心入口端的压力信号进行放大；

出口放大电路22与出口微压力传感器12电连接，并用于对岩心出口端的压力信号进行放大；

入口数据采集卡31与入口放大电路21电连接，并用于对岩心入口端的压力信号进行模数转换；

出口数据采集卡32与出口放大电路22电连接，并用于对岩心出口端的压力信号进行模数转换；

所述数据采集终端4分别与两个所述数据采集卡电连接，并用于判断岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号。

本发明在岩心入口端和出口端分别依次安装微压力传感器、放大电路以及数据采集卡，两个数据采集卡连接数据采集终端4。利用微压力传感器采集并输出岩心内流体流动瞬间的微弱电流信号。通过岩心出口端采集输出的电压信号来判断岩心入口端压力是否达到启动压力值，即当岩心出口端电压信号开始上升时，说明岩心内流体已经开始流动，并产生微小压力，此时对应的岩心入口端的压力即为启动压力。电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值，当岩心出口端的电压信号高于电压初值，说明岩心出口端电压开始上升，此时岩心入口端的压力信号即对应启动压力值，根据此时岩心入口端的压力信号即可计算得到启动压力值。

在岩心的出口端，本发明直接监测岩心内流体流动瞬间产生的微弱电流信号，岩心内流体一旦开始移动，就会产生电流信号，利用放大电路将电流信号转换为电压信号并进行放大，利用数据采集卡采集输出。通过岩心出口端的压力信号来确定岩心入口端对应时刻的启动压力值，该方法避免了用肉眼直接观察或是高精度摄像机监拍岩心出口端液面移动瞬间所产生的误差，因为无论对于液面移动瞬间抓拍的多么精准，也克服不了流体流动时液体由于压缩导致液面移动延迟的情况。因此本发明能够很大程度降低检测误差，同时提高了检测效率。在岩心入口端，本发明通过将微压力传感器采集的岩心入口端的压力并以电流信号进行输出，利用放大电路将电流信号转换为电压信号并进行放大，利用数据采集卡采集输出，最后将输出的电压信号转换为压力值。本发明并没有利用微压力传感器直接测量岩心入口端的压力值，而是通过采集微压力传感器输出的电流信号，然后进行放大、转换、输出，所以避免了微压力传感器直接测压力值时由于自身测压误差范围而带来的测量误差。而且，即使岩心入口端的压力值非常微小，也能够通过采集的电流信号从而得到该微小压力值，扩大了启动压力的测量范围；

本发明的设计原理是通过采集流压信号的方式间接测量稠油启动压力，测试方法是稳态驱替直接测量法，检测操作简单，能够更精确的测量稠油油藏岩石启动压力梯度。

优选的，所述岩心夹持器5的出口端通过阀门51以及高压管线直接连接所述出口微压力传感器。

在现有的技术中，岩心出口端的设计主要有两种，一种是直接通大气，另一种是出口端加回压阀。对于岩心出口端直接通大气的方法而言，在检测过程中一旦出现岩心入口端负压，就会导致大气倒流进岩心，造成油水两相流动，影响测量结果。对于出口端加回压阀的方法而言，回压阀自身有一定的误差范围，当岩心的启动压力很小时，就会出现回压阀的误差范围高于或接近启动压力值本身，导致测量误差极大。本发明中岩心出口端通过阀门51和高压管线直接连接出口微压力传感器12，在检测过程中连接的高压管线内充满流体，可以避免岩心直接连通大气，从而避免大气到吸入岩心中影响检测结果。相比现有技术本发明的检测精度更高。

具体的，本发明中岩心入口端通过阀门52和高压管线直接连接入口微压力传感器11。

优选的，所述岩心夹持器5的入口端还连接有单向阀6。

在岩心入口端安装单向阀6，以防止流体回流而产生负压造成岩心内流体反向流动。

优选的，所述放大电路为放大电阻。

优选的，所述数据采集终端4为电脑。

采用电脑作为数据采集终端4，操作方便。

优选的，所述数据采集卡通过USB接口与所述数据采集终端4电连接。

USB接口通用性高，适用于各种不同的数据采集卡和数据采集终端4。

优选的，所述数据采集终端4还用于对所述岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号分别进行滤波、压缩以及保存。

在检测计算启动压力值的同时，对入口端和出口端的压力信号进行及时的滤波，压缩和保存，实现了数据的同步采集和处理，而不需要手动记录或是后期单独进行数据处理，大大提高了检测效率。具体的，可以利用LabVIEW软件对采集到的电压信号进行滤波、压缩以及保存。对于入口端的数据处理中则需要最后将滤波、压缩以后的电压信号转换为岩心入口端所对应的压力值。

实施例2：

如图2所示，本发明的实施例2提供了一种稠油启动压力的检测方法，包括以下步骤：

步骤S1、固定岩心，分别通过微压力传感器检测岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号；

步骤S2、分别对岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号进行信号放大以及模数转换；

步骤S3、判断所述岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号；所述电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值。

本发明提供的稠油启动压力的检测方法，基于上述稠油启动压力的检测装置，因此，上述稠油启动压力的检测装置所具备的技术效果，稠油启动压力的检测方法同样具备，在此不再赘述。

优选的，所述步骤S3还包括，对所述压力信号进行滤波、压缩以及保存。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种稠油启动压力的检测装置，其特征在于，包括两个微压力传感器、与所述微压力传感器一一对应的两个放大电路、与所述放大电路一一对应的两个数据采集卡、数据采集终端以及岩心夹持器；两个所述微压力传感器分别为入口微压力传感器和出口微压力传感器；

所述岩心夹持器安装于稠油油藏的岩心处，并用于固定岩心；

所述入口微压力传感器安装于所述岩心夹持器的入口端，并用于检测岩心入口端的压力信号；

所述出口微压力传感器安装于所述岩心夹持器的出口端，并用于检测岩心出口端的压力信号；

两个所述放大电路分别与对应的微压力传感器电连接，并用于对对应的压力信号进行放大；

两个所述数据采集卡分别与对应的放大电路电连接，并用于对对应的压力信号进行模数转换；

所述数据采集终端分别与两个所述数据采集卡电连接，并用于判断岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号；

所述电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值。

2.根据权利要求1所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述岩心夹持器的出口端通过阀门以及高压管线直接连接所述出口微压力传感器。

3.根据权利要求2所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述岩心夹持器的入口端还连接有单向阀。

4.根据权利要求1所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述放大电路为放大电阻。

5.根据权利要求1所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述数据采集终端为电脑。

6.根据权利要求1所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述数据采集卡通过USB接口与所述数据采集终端电连接。

7.根据权利要求1所述的稠油启动压力的检测装置，其特征在于，所述数据采集终端还用于对所述岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号分别进行滤波、压缩以及保存。

8.一种稠油启动压力的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、固定岩心，分别通过微压力传感器检测岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号；

步骤S2、分别对岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号进行信号放大以及模数转换；

步骤S3、判断所述岩心出口端的压力信号是否高于电压初值，如果是则记录岩心入口端的压力信号，并根据岩心入口端的压力信号计算压力值作为启动压力值，否则继续监控岩心出口端的压力信号；所述电压初值是岩心出口端的出口微压力传感器在检测之前的电压初值。

9.根据权利要求8所述的稠油启动压力的检测方法，其特征在于，所述步骤S3还包括，对所述岩心入口端的压力信号以及岩心出口端的压力信号分别进行滤波、压缩以及保存。