CN110630212A - 一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置及其使用方法，包括若干个盛液罐，盛液罐通过管道连接有第一导向控制器，第一导向控制器输出端通过管道连接至动力泵，动力泵通过第一循环管道连接至循环管路输入端，循环管路通过第二循环管道连接至第二导向控制器，第二导向控制器通过管道连接至盛液罐，第二导向控制器和盛液罐输入端之间的管道上开有取样口；第一循环管道和第二循环管道上均连接有压力传感器，所述循环管路为无缝钢管，其中动力泵还与控制器电信号连接，控制器还分别与第一导向控制器和第二导向控制器电信号连接。通过循环管路来模拟实际孔隙系统，可以模拟弱凝胶在高渗透优势通道多孔介质中流动时的沿程摩阻损失及压降变化。

Description

一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置及其使用方法

技术领域

本发明属于凝胶评价技术领域，具体涉及一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置及其使用方法。

背景技术

建立调剖剂注入性能评价方法的关键在于建立与储层相匹配的物理模型。而低渗透裂缝性储层中裂缝与孔隙并存，储渗空间复杂，物理模型难建立。为了尽可能模拟地层介质的实际情况，根据实验需要采用多种多孔介质模型，包括人工填砂岩心、胶结岩心、裂缝性岩心和天然岩心等。这些模型填制周期长，可重复性差，岩心制作技术不成熟，且很难模拟低渗透油藏条件下的大孔道和裂缝状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置及其使用方法，以解决模型填制周期长，可重复性差，岩心制作技术不成熟，且很难模拟低渗透油藏条件下的大孔道和裂缝状态的问题。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的，

一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，包括若干个盛液罐，盛液罐的输出端通过管道连接有第一导向控制器，第一导向控制器输出端通过管道连接至动力泵，动力泵通过第一循环管道连接至循环管路输入端，循环管路输出端通过第二循环管道连接至第二导向控制器，第二导向控制器通过管道连接至盛液罐输入端，第二导向控制器和盛液罐输入端之间的管道上开有取样口；第一循环管道和第二循环管道上均连接有压力传感器，所述循环管路为无缝钢管，其中动力泵还与控制器电信号连接，控制器还分别与第一导向控制器和第二导向控制器电信号连接。

进一步的，所述盛液罐共有两个，包括第一盛液罐和第二盛液罐，第一盛液罐和第二盛液罐的输出端均通过管道连接至第一导向控制器，第一盛液罐和第二盛液罐的输入端均通过管道连接至第二导向控制器，第一盛液罐和第二盛液罐输入端与第二导向控制器之间的管道上均开有取样口。

进一步的，所述循环管路两端还连接有可拆卸接头，循环管路通过可拆卸接头分别与第一循环管道和第二循环管道相连。

进一步的，所述循环管路为螺旋状。

进一步的，所述盛液罐和循环管路各自放在一个鼓风恒温箱内。

进一步的，还包括数据采集系统，数据采集系统分别和动力泵以及两个压力传感器电信号连接。

一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置使用方法，包括以下步骤：

第一步，将弱凝胶分别注入第一盛液罐和第二盛液罐中；

第二步，控制器控制第一导向控制器和第二导向控制器打开与第一盛液罐相连的通路，使得弱凝胶可以从第一盛液罐输出端经第一导向控制器通过进入循环管路，并从循环管路出来后经第二导向控制器返回第一盛液罐的输入端；

第三步，动力泵启动，通过控制器启动动力泵，动力泵将第一盛液罐中的弱凝胶沿管路注入循环管路中，弱凝胶循环完成后从循环管路流出，流回第一盛液罐；

第四步，若第一盛液罐中的弱凝胶注入完后，整个管道中还未充满弱凝胶，则控制器控制第一导向控制器和第二导向控制器打开与第二盛液罐相连的通路，将第二盛液罐中的弱凝胶注入管道中，直至整个管道充满弱凝胶；

第五步，第一循环管道和第二循环管道的压力传感器记录循环管路进口和出口处的压力，并计算出压力差，绘制压力差随剪切时间的变化曲线；

定时从取样口取弱凝胶测量弱凝胶的表观粘度，绘制表观粘度随剪切时间的变化曲线；

将在恒温和恒流条件下，经管路剪切若干小时后，将剩余的弱凝胶溶液排出并密封分装在容器内，在恒温箱内静置，定时测量粘度，绘制制粘度随静置时间的变化曲线。

进一步的，所述第五步后，改变动力泵的功率从而改变弱凝胶的注入排量，重复第一步至第五步，得到不同排量下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。

进一步的，所述第五步后，通过可拆卸接头卸下循环管路，更换不同直径的循环管路，重复第一步至第五步，到不同直径下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。

本发明的有益效果在于：充分考虑了弱凝胶在储层多孔介质中运移状况；可以模拟弱凝胶的注入工艺并优化注入速度；可以模拟不同尺度条件的的高渗透优势通道；可以模拟弱凝胶在多孔介质中流动时的成胶状态及黏度与强度变化情况；可以模拟弱凝胶在高渗透优势通道多孔介质中流动时的沿程摩阻损失及压降变化。通过无缝钢管来模拟实际孔隙系统代替实物进行实验研究，可以更深刻地揭示孔隙介质的毛细管性质和孔隙结构特征，全面的表示出岩石的孔隙喉道分布特征。并且，该模型操作简便，便于定量计算。

附图说明

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

图1为本装置结构示意图；

其中1、盛液罐；1-1、第一盛液罐；1-2、第二盛液罐；2、第一导向控制器；3、循环管路；4、第二导向控制器；5、取样口；6-1第一循环管道；6-2、第二循环管道；7动力泵；8、控制器；9、鼓风恒温箱；10、数据显示柜；11、数据采集系统。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，包括若干个盛液罐1，盛液罐1的输出端通过管道连接有第一导向控制器2，第一导向控制器2输出端通过管道连接至动力泵7，动力泵7通过第一循环管道6-1连接至循环管路3输入端，循环管路3输出端通过第二循环管道6-2连接至第二导向控制器4，第二导向控制器4通过管道连接至盛液罐1输入端，第二导向控制器4和盛液罐1输入端之间的管道上开有取样口5；第一循环管道6-1和第二循环管道6-2上均连接有压力传感器，所述循环管路3为无缝钢管，其中动力泵7还与控制器8电信号连接，控制器8还分别与第一导向控制器2和第二导向控制器4电信号连接。

每个盛液罐1的输出端都通过管线连接至第一导向控制器2的输入端，第一导向控制器2输出端通过管道连接至动力泵7，动力泵7通过第一循环管道6-1连接至循环管路3输入端，循环管路3输出端通过第二循环管道6-2连接至第二导向控制器4，第二导向控制器4通过管道连接至盛液罐1输入端。第一导向控制器2和第二导向控制器4为阀门，在控制器8的控制下打开，连通多个盛液罐1输出端的其中一个，只将这个盛液罐1中的弱凝胶注入，其余盛液罐1中的弱凝胶被第一导向控制器2堵住，第二导向控制器4同理，用于控制从循环管路3流出的弱凝胶进入哪个盛液罐1的输入端管道。

第二导向控制器4和盛液罐1输入端之间的管道上开有取样口5；用于取出经处理的弱凝胶来进行观察或试验。

第一循环管道6-1和第二循环管道6-2上均连接有压力传感器，，用来检测循环管道3进口和出口出的压力，

所述循环管路3为无缝钢管，循环管路3用3×1mm，Φ6×1mm两种不同管径的无缝钢管模拟大孔道和裂缝。

其中动力泵7还与控制器8电信号连接，控制动力泵7的注入量和泵压，控制器8还分别与第一导向控制器2和第二导向控制器4电信号连接。第一导向控制器2和第二导向控制器4控制弱凝胶的走向。

所述盛液罐1共有两个，包括第一盛液罐1-1和第二盛液罐1-2，第一盛液罐1-1和第二盛液罐1-2的输出端均通过管道连接至第一导向控制器2，第一盛液罐1-1和第二盛液罐1-2的输入端均通过管道连接至第二导向控制器4，第一盛液罐1-1和第二盛液罐1-2输入端与第二导向控制器4之间的管道上均开有取样口5。

在使用时，第一导向控制器2和第二导向控制器4打开与与第一盛液罐1-1相连的通道，第一盛液罐1-1中的弱凝胶在动力泵7的作用下沿管道注入循环管路3，从循环管路3出来后经第二导向控制器4流回第一盛液罐1-1中，定时打开取样口5，取出管道内部分处理过后的弱凝胶观察。

所述循环管路3两端还连接有可拆卸接头，循环管路3通过可拆卸接头分别与第一循环管道6-1和第二循环管道6-2相连。循环管路3两端连接着可拆卸接头，换循环管路3时，把循环管路3和可拆卸接头一起卸下，将新的循环管路3和可拆卸接头安装在第一循环管道6-1和第二循环管道6-2上。

所述循环管路3为螺旋状。

所述盛液罐1和循环管路3各自放在一个鼓风恒温箱9内。来保证盛液罐1和循环管路3保持在恒定温度。

还包括数据采集系统11，数据采集系统11分别和动力泵7以及两个压力传感器电信号连接。数据采集系统11采集并储存循环管线3进出口的压力值，以及压力泵7设置的流量及泵压。

【实施例2】

国内外关于多孔岩石微观结构的模型有很多，如毛细管束、网络、球形孔隙段节和喉腔等模型。不同模型适用于不同的岩石孔隙结构。考虑弱凝胶在储层多孔介质中运移状况—优先通过大孔道和裂缝等高渗流通道，而在低渗透油藏中，裂缝和大孔道这两种相对大尺寸的孔道就相当于在岩石基质中横列的一根根“管子”。因此，在本装置中利用毛细管束模型，即循环管路3，来模拟弱凝胶在大孔道或裂缝中的运移情况。

将储层大孔道或裂缝看成是等效毛细管，在Δ/d（Δ为毛细管的绝对粗糙度，d为毛细管的直径）为定值的水平管路上，当一定流量的流体通过时，就可以计算出相应的渗流速度（式1）：

（1）

式中，ν为渗流速度，Q为流量，A为管的内直径。

通过压力传感器就可测出实验毛细管两端相应的压差Δp，由此可以计算出沿程阻力损失h_f（式2）和沿程摩阻系数λ（式3）：

（2）

（3）

式中：ρ为流体密度，L为毛细管长度，d为毛细管内径。

对于牛顿流体来说，流体在细管中流动，可用哈根泊谡叶定律确定其动力粘度。然 而，对于非牛顿流体来说，该定律并不适用，而是存在一个值(式4)：

（4）

即为变量对变量的倒数值，使得

（5）

式中， 为流体在管壁处的剪切率。

因此，用管路模型研究流体流变性时，需首先测得一系列的Δp和对应的Q值，通过 图解或代数的方法求得后，再由式3至式5求得管壁处的剪切率，然后作出τ~关系曲线，即流体的流变曲线，从而判断流体的流变类型。通过选择适当的流变方 程，对实验数据进行拟合，确定流变参数。

然而，对于粘弹性流体，采用间隔取样测量其表观粘度并绘制粘度随剪切时间变化关系曲线的方法来研究其流变性质，并与压力、沿程阻力损失等随时间变化的关系曲线对应比较，得到其相对变化关系；该方法也便于和凝胶静态成胶粘度时间曲线相比较以得到其受剪切作用后粘度损失率，也便于和剪切后凝胶的粘度恢复曲线相比较得出凝胶的粘度恢复率。

同时，更换不同管径的水平管路，就可得到不同管径情况下的压差与剪切时间的变化关系曲线、表观黏度与剪切时间的变化关系曲线。以此来评价弱凝胶深部运移过程中的注入性，得到其以不同渗流速度在不同尺寸孔隙中运移时的变化规律。

【实施例3】

如图1所示，一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置使用方法，包括以下步骤：

第一步，将弱凝胶分别注入第一盛液罐1-1和第二盛液罐1-2中；

第二步，控制器8控制第一导向控制器2和第二导向控制器4打开与第一盛液罐1-1相连的通路，使得弱凝胶可以从第一盛液罐1-1输出端经第一导向控制器2通过进入循环管路3，并从循环管路3出来后经第二导向控制器4返回第一盛液罐1-1的输入端；

控制器8打开第一导向控制器2和第二导向控制器4打开与第一盛液罐1-1相连的通路，使得弱凝胶可以注入管道经循环管路3处理后回到第一盛液罐1-1。

第三步，动力泵7启动，通过控制器8启动动力泵7，动力泵7将第一盛液罐1-1中的弱凝胶沿管路注入循环管路3中，弱凝胶循环完成后从循环管路3流出，流回第一盛液罐1-1；

动力泵7驱动第一盛液罐1-1中的弱凝胶注入管道当中，经过第一导向控制器2、动力泵和第一循环管道6-1后进入循环管路3，在循环管路3中模拟完毕后由循环管路3出口排出，进入第二循环管道6-2，经过第二导向控制器4最终返回第一盛液罐1-1中。返回第一盛液罐1-1的弱凝胶在动力泵7的驱动下再次注入管道循环模拟。

第四步，若第一盛液罐1-1中的弱凝胶注入完后，整个管道中还未充满弱凝胶，则控制器8控制第一导向控制器2和第二导向控制器4打开与第二盛液罐1-2相连的通路，将第二盛液罐1-2中的弱凝胶注入管道中，直至整个管道充满弱凝胶；

如果第一盛液罐1-1内的弱凝胶全部注完，整个管道内仍然没有被弱凝胶充满，那么久让控制器8控制第一导向控制器2和第二导向控制器4打开与第二盛液罐1-2相连的通路，让动力泵7将第二盛液罐1-2中的弱凝胶也注入管道当中，直到整个装置的所有管道和管线内都注满了弱凝胶。

第五步，第一循环管道6-1和第二循环管道6-2的压力传感器记录循环管路3进口和出口处的压力，并计算出压力差，绘制压力差随剪切时间的变化曲线；

数据采集系统11将收集到的循环管路3进口和出口处的压力记录并计算出压力差，绘制压力差随剪切时间的变化曲线；

定时从取样口5取弱凝胶测量弱凝胶的表观粘度，绘制表观粘度随剪切时间的变化曲线；

将在恒温和恒流条件下，经管路剪切若干小时后，将剩余的弱凝胶溶液排出并密封分装在容器内，在恒温箱内静置，定时测量粘度，绘制制粘度随静置时间的变化曲线。

经管路剪切40小时后，将剩余的弱凝胶溶液排出并密封分装在容器内，在恒温箱内静置，定时测量粘度，绘制制粘度随静置时间的变化曲线。

所述第五步后，改变动力泵7的功率从而改变弱凝胶的注入排量，重复第一步至第五步，得到不同排量下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。改变动力泵7的功率，从而改变弱凝胶的注入排量再次进行模拟。

所述第五步后，通过可拆卸接头卸下循环管路3，更换不同直径的循环管路3，重复第一步至第五步，到不同直径下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。更换不同直径的循环管路3再次进行模拟。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (9)

1.一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：包括若干个盛液罐（1），盛液罐（1）的输出端通过管道连接有第一导向控制器（2），第一导向控制器（2）输出端通过管道连接至动力泵（7），动力泵（7）通过第一循环管道（6-1）连接至循环管路（3）输入端，循环管路（3）输出端通过第二循环管道（6-2）连接至第二导向控制器（4），第二导向控制器（4）通过管道连接至盛液罐（1）输入端，第二导向控制器（4）和盛液罐（1）输入端之间的管道上开有取样口（5）；第一循环管道（6-1）和第二循环管道（6-2）上均连接有压力传感器，所述循环管路（3）为无缝钢管，其中动力泵（7）还与控制器（8）电信号连接，控制器（8）还分别与第一导向控制器（2）和第二导向控制器（4）电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：所述盛液罐（1）共有两个，包括第一盛液罐（1-1）和第二盛液罐（1-2），第一盛液罐（1-1）和第二盛液罐（1-2）的输出端均通过管道连接至第一导向控制器（2），第一盛液罐（1-1）和第二盛液罐（1-2）的输入端均通过管道连接至第二导向控制器（4），第一盛液罐（1-1）和第二盛液罐（1-2）输入端与第二导向控制器（4）之间的管道上均开有取样口（5）。

3.根据权利要求1所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：所述循环管路（3）两端还连接有可拆卸接头，循环管路（3）通过可拆卸接头分别与第一循环管道（6-1）和第二循环管道（6-2）相连。

4.根据权利要求1或3所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：所述循环管路（3）为螺旋状。

5.根据权利要求1所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：所述盛液罐（1）和循环管路（3）各自放在一个鼓风恒温箱（9）内。

6.根据权利要求1所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置，其特征在于：还包括数据采集系统（11），数据采集系统（11）分别和动力泵（7）以及两个压力传感器电信号连接。

7.一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将弱凝胶分别注入第一盛液罐（1-1）和第二盛液罐（1-2）中；

第二步，控制器（8）控制第一导向控制器（2）和第二导向控制器（4）打开与第一盛液罐（1-1）相连的通路，使得弱凝胶可以从第一盛液罐（1-1）输出端经第一导向控制器（2）通过进入循环管路（3），并从循环管路（3）出来后经第二导向控制器（4）返回第一盛液罐（1-1）的输入端；

第三步，动力泵（7）启动，通过控制器（8）启动动力泵（7），动力泵（7）将第一盛液罐（1-1）中的弱凝胶沿管路注入循环管路（3）中，弱凝胶循环完成后从循环管路（3）流出，流回第一盛液罐（1-1）；

第四步，若第一盛液罐（1-1）中的弱凝胶注入完后，整个管道中还未充满弱凝胶，则控制器（8）控制第一导向控制器（2）和第二导向控制器（4）打开与第二盛液罐（1-2）相连的通路，将第二盛液罐（1-2）中的弱凝胶注入管道中，直至整个管道充满弱凝胶；

第五步，第一循环管道（6-1）和第二循环管道（6-2）的压力传感器记录循环管路（3）进口和出口处的压力，并计算出压力差，绘制压力差随剪切时间的变化曲线；

定时从取样口（5）取弱凝胶测量弱凝胶的表观粘度，绘制表观粘度随剪切时间的变化曲线；

将在恒温和恒流条件下，经管路剪切若干小时后，将剩余的弱凝胶溶液排出并密封分装在容器内，在恒温箱内静置，定时测量粘度，绘制制粘度随静置时间的变化曲线。

8.根据权利要求7所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置使用方法，其特征在于：所述第五步后，改变动力泵（7）的功率从而改变弱凝胶的注入排量，重复第一步至第五步，得到不同排量下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。

9.根据权利要求7所述的一种弱凝胶调剖剂注入性能评价装置使用方法，其特征在于：所述第五步后，通过可拆卸接头卸下循环管路（3），更换不同直径的循环管路（3），重复第一步至第五步，到不同直径下压力差和表观粘度随剪切时间的变化曲线。