CN111521542A - 致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，它包括上加压装置、下加压装置、渗吸瓶、摄像装置、恒温箱，上加压装置连接渗吸瓶上端入口管，下加压装置连接渗吸瓶下端入口，摄像装置设置于渗吸瓶的渗吸可视化窗口处；渗吸瓶由可视化计量管、锥形连接装置、样品室连接成一体构成，样品室设置渗吸可视化窗口，样品室下端设置可拆卸的下端盖，样品室上端螺纹连接锥形连接装置，锥形连接装置具有锥形腔，锥形腔上端口连接渗吸瓶上端入口管，锥形腔下端口连接样品室内腔，可视化计量管固定在锥形连接装置上，渗吸瓶上端入口管设置于可视化计量管内。本发明可直观观察静态渗吸采油全过程变化，准确计量，并模拟储层条件下静态加压渗吸过程。
Description
一、技术领域：
本发明涉及的是石油工程中的渗吸置换采油领域，具体涉及的是致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置。
二、背景技术：
随着我国油气资源勘探开发技术日趋成熟，油气藏开发物性下限逐渐向非常规油气资源靠拢，致密油气等非常规资源表现出巨大开发潜力，正逐渐成为我国重要战略资源和未来油气资源储量战略性接替重点领域。
目前国内外非常规致密油气储层的有效开发方式主要是基于天然弹性能量和渗吸置换原理，采用大规模水平井体积压裂技术来实现的。19世纪50年代开始国外专家提出了渗吸置换驱油的概念，其原理是依靠毛细管力作用使润湿相流体自发吸入孔隙排驱非润湿相流体的过程。
致密储层具有基质渗透率低、孔隙结构复杂和非均质性强的特点。由于致密储层孔隙度低，渗吸置换产出油量极其微小。如何准确在室内实验条件下模拟实际储层密闭环境条件下的渗吸置换采油过程并准确计量产出油量是实现致密油开发的关键技术之一。现有计量渗吸采油量的方法中主要存在三个问题：（1）渗吸产油过程无法直观展示；（2）渗吸产出的油膜体积微小，随着渗吸过程进行，易于挥发，导致无法准确计量；（3）目前现有的静态渗吸实验装置承压能力不足，大多数只能模拟静态常压条件下的渗吸过程，无法准确模拟实际储层条件下的渗吸过程。
三、发明内容：
本发明的目的是提供致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，这种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置用于解决现有计量渗吸采油量的方法存在无法直观展示、不能准确计量、无法准确模拟实际储层条件下的渗吸过程的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置包括上加压装置、下加压装置、渗吸瓶、摄像装置、恒温箱，上加压装置连接渗吸瓶上端入口管，下加压装置连接渗吸瓶下端入口，摄像装置设置于渗吸瓶的渗吸可视化窗口处，渗吸瓶置于恒温箱内；渗吸瓶由可视化计量管、锥形连接装置、样品室从上到下连接成一体构成，样品室设置渗吸可视化窗口，样品室下端设置可拆卸的下端盖，样品室上端螺纹连接锥形连接装置，锥形连接装置具有锥形腔，锥形腔上端口连接渗吸瓶上端入口管，锥形腔下端口连接样品室内腔，可视化计量管固定在锥形连接装置上，渗吸瓶上端入口管设置于可视化计量管内；上加压装置、下加压装置均包括一个ISCO泵、一个中间容器，中间容器设置入口阀和出口阀，出口阀连接渗吸瓶上端入口管，出口阀与渗吸瓶上端入口管之间的管线上设置压力表。
上述方案中摄像装置由双镜头高清摄像头、电脑终端构成，双镜头高清摄像头设置在渗吸可视化窗口处，双镜头高清摄像头连接电脑终端。
上述方案中渗吸可视化窗口有两个，两个渗吸可视化窗口相对于样品室对称安装，两个可视化窗口设置配套的摄像装置，可观察渗吸介质与原油在岩心表面微观变化过程以及可视化计量管液面变化全过程。
上述方案中样品室为筒体状的，样品室设置圆形窗台，圆形窗台与样品室相垂直且焊接为一体，渗吸可视化窗口紧固在圆形窗台上；样品室下端具有内螺纹，下端盖具有外螺纹，下端盖与样品室螺纹连接，下端盖设置渗吸瓶下端入口。
上述方案中可视化计量管由蓝宝石材料制作而成，能够承受10MPa压力，计量精度达到0.1mL，可视化计量管采用蓝宝石材质，大大提高了其承压能力，可实现静态加压可视化渗吸模拟。
上述方案中可视化计量管通过支撑螺柱固定于上端盖与锥形连接装置之间，支撑螺柱有四根，均布在可视化计量管四周，支撑螺柱一端与上端盖紧固在一起，支撑螺柱另一端与锥形连接装置固定在一起，将可视化计量管居中固定在上端盖的槽与锥形连接装置的槽之间；可视化计量管两端设置弹性胶垫，弹性胶垫由水平部和垂直部一体构成，上端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管上端口外，水平部位于上端盖与支撑螺柱之间，下端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管下端口外，水平部位于锥形连接装置与支撑螺柱之间。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明包含上、下两个独立的加压装置，可实现气/液两相不同类型渗吸介质加压注入；锥形连接装置能够确保渗吸置换原油有效运移到可视化计量管内；可视化计量管由蓝宝石材料制作而成，能够保证承受10MPa压力，同时计量精度达到了0.1mL；渗吸瓶安装了密闭型可视化窗口，可直观观察静态渗吸采油全过程变化同时保存采出的微小油量，实现渗吸置换采出油量的准确计量，并模拟储层条件下静态加压可视化渗吸过程。
2、本发明渗吸瓶设置两个可视化窗口并安装配套的摄像装置，可观察渗吸介质与原油在岩心表面微观变化过程以及可视化计量管液面变化全过程，进一步提高了储层条件下静态加压可视化渗吸过程模拟的准确性。
四、附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中渗吸瓶的结构示意图。
图中：1-渗吸瓶，1-1-可视化计量管，1-2-锥形连接装置，1-3-样品室，1-4-渗吸可视化窗口，1-5下端盖，1-6渗吸瓶上端入口管，1-7上端盖，1-8支撑螺柱，1-9弹性胶垫，2-上加压装置，3-下加压装置，4-ISCO泵，5-入口阀，6-中间容器，7-压力表，8-摄像装置，8-1-双镜头高清摄像头，8-2-电脑终端，9-恒温箱，10-出口阀，11-待测岩样。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，这种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置包括上加压装置2、下加压装置3、渗吸瓶1、摄像装置8、恒温箱9，上加压装置2连接渗吸瓶上端入口管1-6，下加压装置3连接渗吸瓶下端入口，摄像装置8设置于渗吸瓶的渗吸可视化窗口1-4处，渗吸瓶1置于恒温箱9内；参阅图2，渗吸瓶1由可视化计量管1-1、锥形连接装置1-2、样品室1-3从上到下连接成一体构成，样品室1-3设置渗吸可视化窗口1-4，样品室下端设置可拆卸的下端盖1-5，样品室上端螺纹连接锥形连接装置1-2，锥形连接装置1-2具有锥形腔，锥形腔上端口连接渗吸瓶上端入口管1-6，锥形腔下端口连接样品室内腔，可视化计量管1-1固定在锥形连接装置1-2上，渗吸瓶上端入口管1-6居中设置于可视化计量管1-1内，可视化计量管1-1由蓝宝石材料制作而成，可视化计量管1-1通过支撑螺柱1-8固定于上端盖1-7与锥形连接装置1-2之间,安装方便，便于更换可视化计量管，支撑螺柱1-8有四根，均布在可视化计量管四周，支撑螺柱1-8起到固定支撑的作用，支撑螺柱1-8一端与上端盖1-7紧固在一起，支撑螺柱1-8另一端与锥形连接装置1-2固定在一起，从而将可视化计量管居中固定在上端盖的槽与锥形连接装置的槽之间，由于可视化计量管一端位于上端盖的槽内，另一端位于锥形连接装置的槽内，一方面便于安装，另一方面可保证可视化计量管垂直，防止计量出现误差，可视化计量管1-1两端设置弹性胶垫1-9，弹性胶垫1-9由水平部和垂直部一体构成，上端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管上端口外，水平部位于上端盖与支撑螺柱之间，下端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管下端口外，水平部位于锥形连接装置与支撑螺柱之间，防止支撑螺柱紧固时对可视化计量管造成损害；上端盖1-7上设置中心孔，渗吸瓶上端入口管1-6与中心孔连接，渗吸瓶上端入口管1-6通过中心孔与上加压装置2连接；上加压装置2、下加压装置3均包括一个ISCO泵4、一个中间容器6，中间容器6设置入口阀5和出口阀10，出口阀10连接渗吸瓶上端入口管1-6，出口阀10与渗吸瓶上端入口管之间的管线上设置压力表7。
摄像装置8由双镜头高清摄像头8-1、电脑终端8-2构成，双镜头高清摄像头8-1设置在渗吸可视化窗口1-4处，双镜头高清摄像头8-1连接电脑终端8-2。
样品室1-3为筒体状的，样品室设置圆形窗台，圆形窗台与样品室相垂直且焊接为一体，渗吸可视化窗口1-4紧固在圆形窗台上；样品室下端具有内螺纹，下端盖具有外螺纹，下端盖1-5与样品室1-3螺纹连接，下端盖1-5设置渗吸瓶下端入口；渗吸可视化窗口1-4有两个，两个渗吸可视化窗口1-4相对于样品室1-3对称安装，两个可视化窗口设置配套的摄像装置8，可观察渗吸介质与原油在岩心表面微观变化过程以及可视化计量管液面变化全过程。
这种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置的实验方法：
（1）清洗渗吸瓶1，检查上加压装置2、下加压装置3、摄像装置8和恒温箱9，确保其稳定运行；
（2）将渗吸介质注入下加压装置3的中间容器备用、将加压气体注入到上加压装置2的中间容器备用；
（3）开启恒温箱9，设置实验温度，同时将渗吸瓶1放置到恒温箱9内烘干；
（4）待渗吸瓶1烘干结束后，将下端盖1-5旋下来，从样品室下端口将待测岩样11放入样品室1-3，再将下端盖1-5与样品室下端口拧固在一起，打开下加压装置中ISCO 泵4，利用下加压装置3的中间容器6内的渗吸介质注入到样品室1-3内，使渗吸介质完全浸没岩样，液面达到可视化计量管零刻度线以上，并记录初始读数；
（5）打开上加压装置2 ISCO泵4，将中间容器6内的加压气体由上加压入口注入，使压力达到实验设定压力，待压力稳定后记录液面的最终刻度；
（6）打开摄像装置8并开启双镜头高清摄像头8-1，记录可视化计量管液面刻度变化和渗吸介质与原油在岩心表面微观变化过程；
（7）将实验记录导出至电脑终端8-2，分析实验数据。
Claims (6)
1.一种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：这种致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置包括上加压装置（2）、下加压装置（3）、渗吸瓶（1）、摄像装置（8）、恒温箱（9），上加压装置（2）连接渗吸瓶上端入口管（1-6），下加压装置（3）连接渗吸瓶下端入口，摄像装置（8）设置于渗吸瓶的渗吸可视化窗口（1-4）处，渗吸瓶（1）置于恒温箱（9）内；渗吸瓶（1）由可视化计量管（1-1）、锥形连接装置（1-2）、样品室（1-3）从上到下连接成一体构成，样品室（1-3）设置渗吸可视化窗口（1-4），样品室下端设置可拆卸的下端盖（1-5），样品室上端螺纹连接锥形连接装置（1-2），锥形连接装置具有锥形腔，锥形腔上端口连接上端入口管，锥形腔下端口连接样品室内腔，可视化计量管（1-1）固定在锥形连接装置（1-2）上，上端入口管设置于可视化计量管（1-1）内；上加压装置（2）、下加压装置（3）均包括一个ISCO泵（4）、一个中间容器（6），中间容器（6）设置入口阀（5）和出口阀（10），出口阀（10）连接渗吸瓶上端入口管（1-6），出口阀与渗吸瓶上端入口管之间的管线上设置压力表（7）。
2.根据权利要求1所述的致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：所述的摄像装置（8）由双镜头高清摄像头（8-1）、电脑终端（8-2）构成，双镜头高清摄像头（8-1）设置在渗吸可视化窗口（1-4）处，双镜头高清摄像头（8-1）连接电脑终端（8-2）。
3.根据权利要求2所述的致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：所述的渗吸可视化窗口（1-4）有两个，两个渗吸可视化窗口（1-4）相对于样品室（1-3）对称安装。
4.根据权利要求3所述的致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：所述的样品室（1-3）为筒体状的，样品室设置圆形窗台，圆形窗台与样品室相垂直且焊接为一体，渗吸可视化窗口（1-4）紧固在圆形窗台上；样品室下端具有内螺纹，下端盖具有外螺纹，下端盖（1-5）与样品室（1-3）螺纹连接，下端盖设置渗吸瓶下端入口。
5.根据权利要求4所述的致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：所述的可视化计量管（1-1）由蓝宝石材料制作而成，能够承受10MPa压力，计量精度达到0.1mL。
6.根据权利要求5所述的致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置，其特征在于：所述的可视化计量管（1-1）通过支撑螺柱（1-8）固定于上端盖（1-7）与锥形连接装置（1-2）之间，支撑螺柱（1-8）有四根，均布在可视化计量管四周，支撑螺柱（1-8）一端与上端盖（1-7）紧固在一起，支撑螺柱（1-8）另一端与锥形连接装置（1-2）固定在一起，将可视化计量管（1-1）居中固定在上端盖的槽与锥形连接装置的槽之间；可视化计量管（1-1）两端设置弹性胶垫（1-9），弹性胶垫（1-9）由水平部和垂直部一体构成，上端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管上端口外，水平部位于上端盖与支撑螺柱之间，下端的弹性胶垫的垂直部套在可视化计量管下端口外，水平部位于锥形连接装置与支撑螺柱之间。
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