CN111693433A - 一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法 - Google Patents

一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法。主要解决现有岩心抽真空饱和水方法饱和水量偏少,岩心饱和水不充分的问题。其特征在于:所述手动计量泵(1)出口连接并联的样品罐(2)和环压溶液罐(3),其中样品罐(2)和环压溶液罐(3)的出口均连接夹持器(6),夹持器(6)的出口分别连接夹持器出口阀(6‑2)和抽真空阀(6‑3),其中夹持器出口阀(6‑2)连接量筒(11),抽真空阀(6‑3)出口连接缓冲瓶(7),所述缓冲瓶(7)出口依次连接干燥塔(8)和真空泵(9)。该装置和方法可以充分排除岩心中的残余气体,岩心饱和水充分,提高了实验精度。

Description

一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法
技术领域
本发明涉及油田化学驱油领域,具体说是一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法。
背景技术
在提高原油采收率技术研究中,室内物理模拟驱油评价实验是进行配方优化和方案设计的重要技术手段,实验结果是决定化学驱现场试验的重要依据。
物理模拟驱油评价实验的重要环节之一是岩心抽真空饱和水。现有饱和水方法主要是岩心抽真空自吸法,其抽空饱和水包括以下几个步骤:第一步,关闭岩心两端阀门中的一个,另一阀门与真空泵相连;第二步,启动真空泵,保持-0.1MPa下抽空 6h 以上;第三步,关闭阀门,停止抽真空;第四步,用胶皮软管将岩心与刻度玻璃移液管相连,将水样倒入移液管,排出软管和阀门中的空气;第五步,记录移液管初始液位刻度,打开闸门,直至液位降至最低刻度为止,关闭闸门。添加水至初始液位,重复上述第五步,直至移液管液位不再下降为止;第六步,岩心孔隙体积等于各次饱和水量之和,计算孔隙度。事实上,由于岩心多孔介质的毛细管气阻效应,通过单一的抽真空方法很难将岩心中的气体完全抽干净,因此岩心中必然残留部分气体,水样通过自吸进入岩心后无法将这部分气体排出。由于这部分残留气体占据了岩心的部分孔隙体积,造成进入岩心中的水量偏少,岩心饱和不充分,岩心孔隙度偏小,岩心孔隙体积计算不精确,对后续实验带来一定的影响。
发明内容
为了克服现有岩心抽真空饱和水方法饱和水量偏少,岩心饱和水不充分的缺点,本发明提供一种岩心抽真空加压饱和水装置及方法,该岩心抽真空加压饱和水装置和方法可以充分排除岩心中的残余气体,岩心饱和水程度高,岩心孔隙体积更准确,提高了实验精度。
本发明的技术方案是:一种岩心抽真空加压饱和水装置,包括手动计量泵、样品罐,所述手动计量泵出口连接并联的样品罐和环压溶液罐,其中样品罐和环压溶液罐的出口均连接夹持器,夹持器的出口分别连接夹持器出口阀和抽真空阀,其中夹持器出口阀连接量筒,抽真空阀出口连接缓冲瓶,所述缓冲瓶出口依次连接干燥塔和真空泵。
所述样品罐和环压溶液罐的出口连接两个并联的夹持器和第二夹持器,其中第二夹持器出口分别连接第二夹持器出口阀和第二抽真空阀,其中第二夹持器出口阀连接第二量筒,第二抽真空阀出口连接第二缓冲瓶,所述第二缓冲瓶出口依次连接第二干燥塔和第二真空泵。
所述样品罐与夹持器之间的管线上连接饱和压力表,环压溶液罐与夹持器之间的管线上连接环压表;所述抽真空阀出口连接排空阀,排空阀出口连接缓冲瓶;所述干燥塔与真空泵之间的管线上连接有真空表。
所述样品罐与第二夹持器之间的管线上连接饱和压力表,环压溶液罐与第二夹持器之间的管线上连接环压表;所述第二抽真空阀出口连接第二排空阀,第二排空阀出口连接第二缓冲瓶;所述第二干燥塔与第二真空泵之间的管线上连接有第二真空表。
一种应用权利所述装置的岩心抽真空加压饱和水方法,其特征在于包括以下步骤:
A.测量岩心尺寸,计算岩心几何体积V;
B. 测量夹持器阀门和管线的死体积V
C. 将岩心放入真空干燥箱,80℃下干燥8小时,使用电子天平称岩心干重G1
D. 将岩心放入岩心夹持器中;
E.用手动计量泵给岩心夹持器施加环压,当环压表显示2.0MPa时,停止加压,关闭环压溶液罐进口阀和环压溶液罐出口阀;
F.将夹持器进口阀和出口阀关闭;
G.打开抽真空阀,关闭排空阀;
H.启动真空泵,开始抽真空,保持真空表读数在-0.1MPa下抽空6小时以上;
I. 关闭抽真空阀,打开排空阀,然后关闭真空泵;
J.保持饱和压力表的压力为起始零点压力0MPa,手动计量泵至起始零点刻度,记录手动计量泵上的刻度V0
K.打开夹持器进口阀,同时匀速转动手动计量泵,保持饱和压力表的压力维持在0.8~1.0MPa;
M. 打开夹持器出口阀,继续匀速转动手动计量泵,保持饱和压力表压力在0.8~1.0MPa,并用量筒采集出口端流出液,当流出液体积达到岩心孔隙体积1/3~1/2时,关闭夹持器出口端阀门,记录量筒体积数V1
N.转动手动计量泵,将饱和压力表压力读数降至起始零点刻度0MPa,同时记录手动计量泵的刻度V2
O. 将岩心从夹持器中取出,使用电子天平称岩心湿重G2
P. 采用称重法和体积法分别计算岩心孔隙体积V':
其中称重法V'= G2-G1
体积法V'=V2-V0-V1-V
所述H步中,启动真空泵,开始抽真空,保持真空表读数在-0.1MPa下抽空6小时以上。
所述K步中,匀速转动手动计量泵至饱和压力表维持在0.8~1.0MPa,饱和压力表压力在20~30分钟内不再变化为止。
本发明具有如下有益效果:由于采取上述方案,采用抽真空和加压排水相结合的方法,克服了仅依靠抽真空方法无法清除的残留气体,通过高压排水方法充分清除了岩心中的这部分残余气体,岩心孔隙饱和水程度高,岩心孔隙体积计算更准确,可广泛应用于油田化学驱提高采收率相关实验中。另外,采用“称重法”和“测体积法”相结合的方法,相互印证,减少了实验失误,提高了实验精度。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图中1-手动计量泵,2-样品罐,3-环压溶液罐,4-饱和压力表,5-环压表,6-夹持器,7-缓冲瓶,8-干燥塔,9-真空泵,10-真空表,11-量筒,12-第二夹持器,13-第二缓冲瓶,14-第二干燥塔,15-第二真空泵,16-第二真空表,17-第二量筒,2-1-样品罐进口阀,2-2-样品罐出口阀,3-1-环压溶液罐进口阀,3-2-环压溶液罐出口阀,3-3-第一环压阀,3-4-第二环压阀,6-1-第一夹持器进口阀,6-2-第一夹持器出口阀,6-3-第一抽真空阀,6-4-第一排空阀,12-1-第二夹持器进口阀,12-2-第二夹持器出口阀,12-3-第二抽真空阀,12-4-第二排空阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
由图1所示,一种岩心抽真空加压饱和水装置,包括手动计量泵1、样品罐2,所述手动计量泵1出口连接并联的样品罐2和环压溶液罐3,样品罐2进出口端分别设有样品罐进口阀2-1和样品罐出口阀2-2,环压溶液罐3进出口端分别设有环压溶液罐进口阀3-1和环压溶液罐出口阀3-2。其中样品罐2和环压溶液罐3的出口均连接夹持器,且样品罐2与夹持器之间的管线上连接有饱和压力表4,环压溶液罐3与夹持器之间的管线上连接有环压表5。
所述夹持器可以采用两个并联的夹持器6和第二夹持器12,因此形成两套抽真空模块和一套饱和水模块,一次抽真空可以饱和两块岩心,可根据需要选用其中一套抽真空模块或两个抽真空模块同时使用。其中夹持器6与环压表5之间管线上还连接有环压阀3-3,夹持器6的进口连接夹持器进口阀6-1,夹持器6出口分别连接夹持器出口阀6-2和抽真空阀6-3,其中夹持器出口阀6-2连接量筒11,抽真空阀6-3出口依次连接排空阀6-4和缓冲瓶7,所述缓冲瓶7出口依次连接干燥塔8和真空泵9,所述干燥塔8与真空泵9之间的管线上连接有真空表10。
所述第二夹持器12与环压表5之间管线上还连接有第二环压阀3-4,第二夹持器12进口连接第二夹持器进口阀12-1,出口分别连接第二夹持器出口阀12-2和第二抽真空阀12-3,其中第二夹持器出口阀12-2连接第二量筒17,第二抽真空阀12-3出口依次连接第二排空阀12-4和第二缓冲瓶13,所述第二缓冲瓶13出口依次连接第二干燥塔14和第二真空泵15,所述第二干燥塔14与第二真空泵15之间的管线上连接有第二真空表16。
下面分别采用传统自吸饱和水方法和本发明其中一套抽真空模块为例来进行对比实验,其中1#岩心应用传统自吸法饱和水,2#岩心应该用本发明方法。
表1 岩心参数及孔隙体积结果
Figure 790493DEST_PATH_IMAGE002
本发明具体操作步骤为:
A.测量岩心长度30.01cm、宽度4.50cm和高度4.49cm,计算岩心几何体积V,记录为606.35ml;
B. 测量夹持器阀门和管线死体积V,记录为2.87ml;
C. 将岩心放入真空干燥箱,80℃下干燥8小时,使用电子天平称岩心干重G1,记录为2235.42g;
D. 将岩心放入岩心夹持器6中;
E.用手动计量泵1给岩心夹持器6施加环压,当环压表5显示2.0MPa时,停止加压,关闭环压溶液罐进口阀3-1和环压溶液罐出口阀3-2;
F.将夹持器进口阀6-1和出口阀6-2关闭;
G.打开抽真空阀6-3,关闭排空阀6-4;
H.启动真空泵9,开始抽真空,保持真空表10读数在-0.1MPa下抽空6小时以上;
I. 关闭抽真空阀6-3,打开排空阀6-4,然后关闭真空泵9;
J.保持饱和压力表4的压力为起始零点压力0MPa,手动计量泵1至起始零点刻度,记录手动计量泵1上的刻度V0,记录为0ml;
K.打开夹持器进口阀6-1,同时匀速转动手动计量泵1,保持饱和压力表4的压力维持在0.8~1.0MPa;
L.继续匀速转动手动计量泵1至饱和压力表4维持在0.8~1.0MPa,饱和压力表4压力在20~30分钟内不再变化为止;
M. 打开夹持器出口阀6-2,继续匀速转动手动计量泵1,保持饱和压力表4压力在0.8~1.0MPa,并用量筒11采集出口端流出液,当流出液体积达到岩心孔隙体积1/3~1/2时,关闭夹持器出口端阀门6-2,记录量筒体积数V1,记录为60ml;
N.转动手动计量泵1,将饱和压力表4压力读数降至起始零点刻度0MPa,同时记录手动计量泵1的刻度V2,记录为196.51ml;
O. 将岩心从夹持器6中取出,使用电子天平称岩心湿重G2,记录为2369.06g;
P. 分别采用称重法和体积法计算岩心孔隙体积V',并验证结果是否一致:
①称重法:考虑水的密度为1g/cm3, 则V'= G2-G1
V'=2369.06-2235.42=133.64ml;
②体积法:V'=V2-V0-V1-V
V'=196.51-0-60-2.87=133.64ml;
对于同一批次岩心,1#和2#岩心其孔隙度应该相同,但从表1可以看出,2#岩心孔隙度比1#岩心高0.4%,表明本发明饱和水量充足,饱和水充分。另外,本发明称重法和体积法两种方法计算结果一致,证明实验精度高。

Claims (7)

1.一种岩心抽真空加压饱和水装置,包括手动计量泵(1)、样品罐(2),其特征在于:所述手动计量泵(1)出口连接并联的样品罐(2)和环压溶液罐(3),其中样品罐(2)和环压溶液罐(3)的出口均连接夹持器(6),夹持器(6)的出口分别连接夹持器出口阀(6-2)和抽真空阀(6-3),其中夹持器出口阀(6-2)连接量筒(11),抽真空阀(6-3)出口连接缓冲瓶(7),所述缓冲瓶(7)出口依次连接干燥塔(8)和真空泵(9)。
2.根据权利要求1所述的岩心抽真空加压饱和水装置,其特征在于:所述样品罐(2)和环压溶液罐(3)的出口连接两个并联的夹持器(6)和第二夹持器(12),其中第二夹持器(12)出口分别连接第二夹持器出口阀(12-2)和第二抽真空阀(12-3),其中第二夹持器出口阀(12-2)连接第二量筒(17),第二抽真空阀(12-3)出口连接第二缓冲瓶(13),所述第二缓冲瓶(13)出口依次连接第二干燥塔(14)和第二真空泵(15)。
3.根据权利要求1或2所述的岩心抽真空加压饱和水装置,其特征在于:所述样品罐(2)与夹持器(6)之间的管线上连接饱和压力表(4),环压溶液罐(3)与夹持器(6)之间的管线上连接环压表(5);所述抽真空阀(6-3)出口连接排真空阀(6-4),排真空阀(6-4)出口连接缓冲瓶(7);所述干燥塔(8)与真空泵(9)之间的管线上连接有真空表(10)。
4.根据权利要求2所述的岩心抽真空加压饱和水装置,其特征在于:所述样品罐(2)与第二夹持器(12)之间的管线上连接饱和压力表(4),环压溶液罐(3)与第二夹持器(12)之间的管线上连接环压表(5);所述第二抽真空阀(12-3)出口连接第二排空阀(12-4),第二排空阀(12-4)出口连接第二缓冲瓶(13);所述第二干燥塔(14)与第二真空泵(15)之间的管线上连接有第二真空表(16)。
5.一种应用权利要求1所述装置的岩心抽真空加压饱和水方法,其特征在于包括以下步骤:
A.测量岩心尺寸,计算岩心几何体积V;
B. 测量夹持器阀门和管线的死体积V
C. 将岩心放入真空干燥箱,80℃下干燥8小时,使用电子天平称岩心干重G1
D. 将岩心放入岩心夹持器中;
E.用手动计量泵给岩心夹持器施加环压,当环压表显示2.0MPa时,停止加压,关闭环压溶液罐进口阀和环压溶液罐出口阀;
F.将夹持器进口阀和出口阀关闭;
G.打开抽真空阀,关闭排空阀;
H.启动真空泵,开始抽真空;
I. 关闭抽真空阀,打开排空阀,然后关闭真空泵;
J.保持饱和压力表的压力为起始零点压力0MPa,手动计量泵至起始零点刻度,记录手动计量泵上的刻度V0
K.打开夹持器进口阀,同时匀速转动手动计量泵,保持饱和压力表的压力维持在0.8~1.0MPa;
M.打开夹持器出口阀,继续匀速转动手动计量泵,保持饱和压力表压力在0.8~1.0MPa,并用量筒采集出口端流出液,当流出液体积达到岩心孔隙体积1/3~1/2时,关闭夹持器出口端阀门,记录量筒体积数V1
N.转动手动计量泵,将饱和压力表压力读数降至起始零点刻度0MPa,同时记录手动计量泵的刻度V2
O. 将岩心从夹持器中取出,使用电子天平称岩心湿重G2
P. 分别采用称重法和体积法计算岩心孔隙体积V':
其中称重法V'= G2-G1
体积法V'=V2-V0-V1-V
6.根据权利要求5所述的岩心抽真空加压饱和水方法,其特征在于:所述H步中,启动真空泵,开始抽真空,保持真空表读数在-0.1MPa下抽空6小时以上。
7.根据权利要求5所述的岩心抽真空加压饱和水方法,其特征在于:所述K步中,匀速转动手动计量泵至饱和压力表维持在0.8~1.0MPa,饱和压力表压力在20~30分钟内不再变化为止。
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