CN111707582B - 一种测量co2在油藏中扩散系数的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量CO₂在油藏中扩散系数的实验装置，具有恒温箱，所述恒温箱内设置有矿化水罐、原油罐、CO₂气罐、气体室以及模拟油藏室，气体室与油藏室体积相等；位于恒温箱外部设置有第一柱塞泵、第二柱塞泵、CO₂气瓶及真空泵；第一柱塞泵分别与矿化水罐、原油罐的底部管路连接；第二柱塞泵与CO₂气罐的底部管路连接；CO₂气瓶分别与CO₂气罐和气体室的顶部管路连接；真空泵分别与气体室、模拟油藏室及CO₂气罐的顶部管路连接。本发明通过采用测量气体室压力变化的方法，计算CO₂在油藏中的扩散系数，减小测量误差，可对油藏的孔隙度、渗透率、含油饱和度等进行定量的设定，能够更有效、真实的模拟CO₂在实际的油藏流动情况，适用性强、推广性高。

Description

一种测量CO2在油藏中扩散系数的实验装置

技术领域

本发明涉及石油化工技术领域，尤其是一种测量CO₂在油藏中扩散系数的实验装置。

背景技术

CO₂能够通过溶解扩散方式，实现原油的体积膨胀，降低原油的粘度，改善原油的流动性，是一种良好的驱油气体。在CO₂吞吐采油技术中，CO₂在油藏中的扩散系数是焖井时间、注气量等开采参数的重要影响因素。

目前常见的测量CO₂在模拟油藏中的扩散系数的装置，主要采用取样的方式，通过色谱分析法实时测量油藏两端的CO₂浓度变化来计算出CO₂的扩散系数。这种方式在取样过程中会对CO₂浓度产生一定的影响，导致测量结果存在误差。也有的技术方案中，为了解决取样时产生的误差问题，设计取消了取样室的实验装置，采用了压力变化法来获得CO₂的扩散系数，但在这种实验装置的模拟油藏的体积过小，一般的压力传感器无法精确测量压力的变化。且这种装置只能针对特定的油藏进行测量，油藏的渗透率、含油饱和度等物性参数无法定量设置，适用性差，推广性不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种能更有效真实地模拟CO₂在实际油藏内流动情况的测量CO₂在油藏中扩散系数的实验装置，通过采用测量气体室压力变化的方法计算CO₂在油藏中的扩散系数，减小测量误差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量CO₂在油藏中扩散系数的实验装置，包括具有恒温、保温及温度记录采集功能的恒温箱，所述恒温箱内垂直设置有矿化水罐、原油罐、CO₂气罐、气体室以及模拟油藏室，所述气体室与油藏室体积相等；位于恒温箱外部设置有第一柱塞泵、第二柱塞泵、CO₂气瓶及真空泵；所述第一柱塞泵分别与矿化水罐、原油罐的底部管路连接；所述第二柱塞泵与CO₂气罐的底部管路连接；所述CO₂气瓶分别与CO₂气罐和气体室的顶部管路连接；所述真空泵分别与气体室、模拟油藏室及CO₂气罐的顶部管路连接。

具体说，所述的矿化水罐和原油罐的顶部均与模拟油藏室管路连接，模拟油藏室的顶部管线上连接有第一压力传感器；气体室与模拟油藏室相互管路接通，气体室顶部设置有第二压力传感器。

优选地，所述的第一压力传感器、第二压力传感器、第一柱塞泵、第二柱塞泵及恒温箱分别与计算机连接实现数据实时采集。

为提高实验效果，所述的模拟油藏室内壁具有粗糙处理层，模拟油藏室的进出口位置均设置有滤网和密封圈，模拟油藏室的进出口端分别连接有可拆卸阀门。

进一步地，所述的矿化水罐、原油罐以及CO₂气罐内部均轴向设置有活塞。

所述的CO₂气瓶出口设置有调压阀。

本发明的有益效果是：本发明通过采用测量气体室压力变化的方法，计算CO₂在油藏中的扩散系数，减小测量误差；在实验装置上进行了较大的改进，可对油藏的孔隙度、渗透率、含油饱和度等进行定量的设定，能够更有效、真实的模拟CO₂在实际的油藏流动情况，适用性强、推广性高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是CO₂扩散过程中压力随时间变化图。

图3是CO₂扩散过程中各时间点的扩散系数图。

图中：1.恒温箱，2.矿化水罐，3.原油罐，4.气体室，5.模拟油藏室6.CO₂气罐，7.第二柱塞泵，8.第一柱塞泵，9.真空泵，10.CO₂气瓶，11.第一压力传感器，12.第二压力传感器，13.可拆卸阀门，14.调压阀。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种测量CO₂在油藏中扩散系数的实验装置，包括恒温箱1，所述恒温箱1具有恒温、保温及温度记录采集功能，恒温箱1内垂直设置有矿化水罐2、原油罐3、CO₂气罐6、气体室4以及模拟油藏室5，所述气体室4与油藏室5体积相等；位于恒温箱1外部设置有第一柱塞泵8、第二柱塞泵7、CO₂气瓶10及真空泵9。

所述第一柱塞泵8分别与矿化水罐2、原油罐3的底部管路连接；所述第二柱塞泵7与CO₂气罐6的底部管路连接；所述CO₂气瓶10分别与CO₂气罐6和气体室4的顶部管路连接；所述真空泵9分别与气体室4、模拟油藏室5及CO2气罐6的顶部管路连接；所述的矿化水罐2和原油罐3的顶部均与模拟油藏室5管路连接。

所述的矿化水罐2、原油罐3以及CO₂气罐6内部均轴向设置有活塞；所述的CO₂气瓶10出口连接有调压阀14。

所述的模拟油藏室5内壁具有粗糙处理层，模拟油藏室5的进出口位置均设置有滤网和密封圈，模拟油藏室5的进出口端分别连接有可拆卸阀门13。

位于模拟油藏室5的顶部管线上连接有第一压力传感器11，气体室4与模拟油藏室5相互管路接通，气体室4顶部连接有第二压力传感器12。

所述的第一压力传感器11、第二压力传感器12、第一柱塞泵8、第二柱塞泵7及恒温箱1分别与计算机连接实现数据实时采集。

在上述的连接管路上，相应设置有控制对应管路接通或关闭的阀门。

一种使用上述实验装置测量CO₂在油藏中扩散系数的方法，包含以下步骤：

a、将石英砂填入模拟油藏室5内并压实所填入的石英砂，检测模拟油藏室5的气密性，并称量填砂后的模拟油藏室5以及两个可拆卸阀门13的重量G₁。

b、打开相应管路上的阀门，启动真空泵9对气体室4、模拟油藏室5、CO₂气罐6进行抽真空6小时，完成后关闭上述各阀门。

c、打开矿化水罐2与模拟油藏室5连接管路上的阀门及模拟油藏室5进口端的可拆卸阀门13，使模拟油藏室5吸入矿化水罐2内的矿化水，待第一压力传感器11显示正压或0时，打开模拟油藏室5出口端的可拆卸阀门13以及连接第一柱塞泵8管路上的阀门，启动第一柱塞泵8，设置第一柱塞泵8流量Q，待模拟油藏室5出口端管路上的阀门后稳定流出矿物水后，记录第一压力传感器11的压力P_d，关停第一柱塞泵8，关闭相应的阀门，根据达西渗流公式计算出渗透率。

d、关闭两个可拆卸阀门13，将两个可拆卸阀门13与模拟油藏室5一起拆卸，对饱和矿物水后的模拟油藏室5进行称重，记录重量G₂，回装两个可拆卸阀门13与模拟油藏室5，根据重量差计算模拟油藏的孔隙度。

e、设置恒温箱24温度到达模拟地层温度，打开个相应管路上的阀门，设置启动第一柱塞泵8流量0.2ml/min，使原油饱和模拟油藏室5，待模拟油藏室5出口端管路上的阀门后稳定流出原油后，记录从该阀门排出的油水混合物的重量G₃，关停第一柱塞泵8，对油水混合物进行烘干处理，记录烘干水后的重量G₄，根据重量差计算模拟油藏室5的含油饱和度，关闭各阀门。

f、打开调压阀14以及各阀门，使CO₂气瓶10内的CO₂进入CO₂气罐6和气体室4，压力稳定后关闭阀门，恒温箱1恒温12小时后，打开CO₂气罐6底部管路上的阀门，启动第二柱塞泵7，增压CO₂气罐6内压力到模拟油藏压力，待第二压力传感器12数值到达实验所需压力P₀后，关闭各个阀门。

g、打开气体室4与模拟油藏室5连接管路上的阀门，使气体室4内CO₂扩散到模拟油藏室5，采集随时间t获得的第二压力传感器12的压力P_t，待压力在3小时内变化小于0.01MPa时实验结束。实验数据填成表1，并参见附图2、附图3，将不同时刻P_t代入公式即可求出不同时刻的二氧化碳在油藏中的扩散系数D_t。

上式中，P₀为初始压力，P_t为t时刻压力，P_∞为实验结束时压力，L为模拟油藏室5的长度，t为实验某一时刻。

表1：利用第二压力传感器12采集各时间点的压力

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种测量CO₂在油藏中扩散系数的实验方法，所述实验方法采用的实验装置包括具有恒温、保温及温度记录采集功能的恒温箱(1)，所述恒温箱(1)内垂直设置有矿化水罐(2)、原油罐(3)、CO₂气罐(6)、气体室(4)以及模拟油藏室(5)，所述气体室(4)与模拟油藏室(5)体积相等；所述的模拟油藏室(5)内壁具有粗糙处理层，模拟油藏室(5)内填入并压实有石英砂，模拟油藏室(5)的进出口位置均设置有滤网和密封圈，模拟油藏室(5)的进出口端分别连接有可拆卸阀门(13)；所述的矿化水罐(2)和原油罐(3)的顶部均与模拟油藏室(5)管路连接，模拟油藏室(5)的顶部管线上连接有第一压力传感器(11)；气体室(4)与模拟油藏室(5)相互管路接通，气体室(4)顶部设置有第二压力传感器(12)，所述的CO₂气瓶(10)出口设置有调压阀(14)；

位于恒温箱(1)外部设置有第一柱塞泵(8)、第二柱塞泵(7)、CO₂气瓶(10)及真空泵(9)；所述第一柱塞泵(8)分别与矿化水罐(2)、原油罐(3)的底部管路连接；所述第二柱塞泵(7)与CO₂气罐(6)的底部管路连接；所述CO₂气瓶(10)分别与CO₂气罐(6)和气体室(4)的顶部管路连接；所述真空泵(9)分别与气体室(4)、模拟油藏室(5)及CO₂气罐(6)的顶部管路连接；

所述的实验方法包含以下步骤：

a、将石英砂填入模拟油藏室(5)内并压实所填入的石英砂，检测模拟油藏室(5)的气密性，并称量填砂后的模拟油藏室(5)以及两个可拆卸阀门(13)的重量G₁；

b、打开相应管路上的阀门，启动真空泵(9)对气体室(4)、模拟油藏室(5)、CO₂气罐(6)进行抽真空6小时，完成后关闭上述各阀门；

c、打开矿化水罐(2)与模拟油藏室(5)连接管路上的阀门及模拟油藏室(5)进口端的可拆卸阀门(13)，使模拟油藏室(5)吸入矿化水罐(2)内的矿化水，待第一压力传感器(11)显示正压或0时，打开模拟油藏室(5)出口端的可拆卸阀门(13)以及连接第一柱塞泵(8)管路上的阀门，启动第一柱塞泵(8)，设置第一柱塞泵(8)流量Q，待模拟油藏室(5)出口端管路上的阀门后稳定流出矿物水后，记录第一压力传感器(11)的压力P_d，关停第一柱塞泵(8)，关闭相应的阀门，根据达西渗流公式计算出渗透率；

d、关闭两个可拆卸阀门(13)，将两个可拆卸阀门(13)与模拟油藏室(5)一起拆卸，对饱和矿物水后的模拟油藏室(5)进行称重，记录重量G₂，回装两个可拆卸阀门(13)与模拟油藏室5，根据重量差计算模拟油藏的孔隙度；

e、设置恒温箱(1)温度到达模拟地层温度，打开个相应管路上的阀门，设置启动第一柱塞泵(8)流量0.2ml/min，使原油饱和模拟油藏室(5)，待模拟油藏室(5)出口端管路上的阀门后稳定流出原油后，记录从该阀门排出的油水混合物的重量G₃，关停第一柱塞泵(8)，对油水混合物进行烘干处理，记录烘干水后的重量G₄，根据重量差计算模拟油藏室(5)的含油饱和度，关闭各阀门；

f、打开调压阀(14)，使CO₂气瓶(10)内的CO₂进入CO₂气罐(6)和气体室(4)，压力稳定后关闭阀门，恒温箱(1)恒温12小时后，打开CO₂气罐(6)底部管路上的阀门，启动第二柱塞泵(7)，增压CO₂气罐(6)内压力到模拟油藏压力，待第二压力传感器(12)数值到达实验所需压力P₀后，关闭上述阀门；

g、打开气体室(4)与模拟油藏室(5)连接管路上的阀门，使气体室(4)内CO₂扩散到模拟油藏室(5)，采集随时间t获得的第二压力传感器(12)的压力P_t，待压力在3小时内变化小于0.01MPa时实验结束；将不同时刻P_t代入公式即可求出不同时刻的二氧化碳在油藏中的扩散系数D_t，

上式中，P₀为初始压力，P_t为t时刻压力，P_∞为实验结束时压力，L为模拟油藏室(5)的长度，t为实验某一时刻。

2.如权利要求1所述的测量CO₂在油藏中扩散系数的实验方法，其特征是：所述的第一压力传感器(11)、第二压力传感器(12)、第一柱塞泵(8)、第二柱塞泵(7)及恒温箱(1)分别与计算机连接实现数据实时采集。

3.如权利要求1所述的测量CO₂在油藏中扩散系数的实验方法，其特征是：所述的矿化水罐(2)、原油罐(3)以及CO₂气罐(6)内部均轴向设置有活塞。