CN111871258B - 一种非均相调驱剂注入用活塞容器 - Google Patents

一种非均相调驱剂注入用活塞容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其包括：活塞容器，包括活塞容器筒体、活塞、上盖和下盖；活塞容器筒体安装在底座上，活塞容器筒体上下两端分别与上盖和下盖螺纹连接，且连接处设置有密封圈；活塞设置在活塞容器筒体内部，将活塞容器筒体分为上腔体和下腔体，上腔体用于盛放非均相调驱剂液体，下腔体用于盛放驱动活塞的工作液；上盖中部预留有安装孔，安装孔两侧各设置有一个供非均相调驱剂注入或排出的工作口；下盖中部预留有一个供工作液泵入或抽出的泵入口；可伸缩搅拌装置的搅拌杆与活塞上部通过伸缩传动杆相连，且搅拌杆能够在活塞带动下自由伸缩，实现对上腔体内不同位置处的非均相调驱剂的搅拌。本发明可以广泛应用于油气田开发领域。

Description

一种非均相调驱剂注入用活塞容器
技术领域
本发明涉及一种带可伸缩搅拌装置的非均相调驱剂注入用活塞容器，属于油气田开发技术领域。
背景技术
我国的原油储层非均质性较强，在水驱开发过程中易发生窜流现象，水驱采收率较低，存在大量的剩余油。非均相调驱剂作为一种经济有效、便于矿场使用的调驱体系广泛用于高含水油田。常用的非均相调驱剂有交联聚合物微球、自适应微胶、预交联颗粒或其他有机、无机体系等。通过有机交联制备的非均相调驱剂一般在地面合成且粒径可控，合成后的性质稳定，粒径在几十纳米到百微米级，能够运移到地层深部，而且吸水后会膨胀数倍，通过吸附、架桥、滞留等作用可有效封堵高渗透层，有效改善储层非均质性，减少指进与窜流的发生，达到提高采收率的目的。
非均相调驱剂矿场应用效果的直接影响因素是其半径与原油储层孔喉半径的相对关系。目前大部分研究人员是基于“架桥”理论来研究非均相调驱剂和储层孔喉半径的匹配关系。根据“架桥”理论，固体微粒与储层孔喉的匹配关系，还受到微粒浓度的影响，因为微粒越多，“架桥”的概率越大，封堵孔喉的可能性也越大。同样地，非均相调驱剂与储层孔喉的匹配关系也与非均相调驱剂的浓度有较大关系。在实验研究中(向原油储层中注入非均相调驱剂过程也基本如此)，为了保证注入的连续性一般是通过中间容器存放非均相调驱剂的分散体系，并泵送到实验装置中。由于常用非均相调驱剂的密度一般略大于水的密度，在泵送过程中，中间容器中的非均相调驱剂将因密度差导致沉降而逐渐变得更加不均匀，注入到实验装置中的非均相调驱剂也将不均匀，实验结果因此而发生变化。不同研究人员得到的非均相调驱剂半径与储层孔喉半径比值的最佳范围存在较大差别，与此也有较大关系。因此，为保证注入实验装置的非均相调驱剂更加均匀，研究人员发明了多种带有搅拌装置的活塞式中间容器。
但是，现有容器的搅拌装置均安装在活塞容器的底部，导致向活塞容器中加入溶液时必须将活塞从上部取出，增加了实验的复杂性，且活塞的插拔易导致密封圈及活塞外壁的磨损；另外，为了增加容器的容积，搅拌杆一般较短，而短的搅拌杆又制约了有效搅拌体积，因此，这种容器的容积一般较小，而且也不适合搅拌具有较高粘度或与水密度差较大的非均相调驱剂。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种非均相调驱剂注入用活塞容器，该活塞容器的搅拌叶轮位于活塞上部，通过搅拌杆的伸缩实现与活塞的同步运移，具有操作简便、搅拌均匀、搅拌容积大、添加液体不用插拔活塞等优点。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其包括：活塞容器、可伸缩搅拌装置和底座；所述活塞容器包括活塞容器筒体、活塞、上盖和下盖；所述活塞容器筒体安装在所述底座上，所述活塞容器筒体上下两端分别与所述上盖和下盖螺纹连接，且所述活塞容器筒体与所述上盖和下盖连接处设置有密封圈；所述活塞设置在所述活塞容器筒体内部，将所述活塞容器筒体分为上腔体和下腔体，所述上腔体用于盛放非均相调驱剂液体，所述下腔体用于盛放驱动所述活塞在所述活塞容器筒体内自由移动的工作液；所述上盖中部预留有一个供所述可伸缩搅拌装置的搅拌轴穿过的安装孔，所述安装孔两侧各设置有一个供非均相调驱剂注入或排出的工作口；所述下盖中部预留有一个供工作液泵入或抽出的泵入口；所述可伸缩搅拌装置的搅拌杆与所述活塞上部相连，且所述搅拌杆能够在所述活塞带动下自由伸缩，实现对所述上腔体内不同位置处的非均相调驱剂的搅拌。
进一步地，所述可伸缩搅拌装置包括搅拌电机、可伸缩搅拌杆、电机转轴密封、搅拌叶轮、两伸缩传动杆和连接杆；所述搅拌电机与所述可伸缩搅拌杆上端相连，所述可伸缩搅拌杆下端由所述上盖中部预留的安装孔插入所述上腔体后与所述搅拌叶轮相连，并通过所述电机转轴密封实现密封；两所述伸缩传动杆下端分别与所述活塞上表面固定连接，上端与所述上盖下表面接触；所述连接杆设置在所述搅拌叶轮上部的所述可伸缩搅拌杆上，且所述连接杆两端分别与两所述伸缩传动杆螺栓连接，用于实现所述搅拌叶轮与所述活塞的同步运移。
进一步地，所述可伸缩搅拌杆采用不锈钢材料制作，且所述可伸缩搅拌杆外表面进行防腐处理。
进一步地，所述连接杆在两所述可伸缩传动杆上的位置可调。
进一步地，所述搅拌叶轮的大小、形状、结构、加工材质根据搅拌液体性质、搅拌体积而确定。
进一步地，所述搅拌电机采用数显无极调速电机，调速范围根据实际需要而选择。
进一步地，所述底座采用铁或钢等材质制作。
进一步地，所述活塞容器筒体、上盖和下盖采用不锈钢材质制作。
进一步地，所述活塞采用双密封圈活塞，使得所述活塞下表面、活塞容器筒体下部内表面和下盖上表面之间形成密封空间。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：(1)本发明将搅拌叶轮安装在活塞容器筒体的上腔体，实现了上腔体搅拌功能，可以简化液体搅拌和添加程序；(2)本发明中搅拌叶轮在上腔体的位置可调，可最大程度覆盖非均相调驱剂，增大了搅拌均匀性和可搅拌体积；(3)本发明在上盖设置有两个工作口以及搅拌安装孔，实现了上腔体搅拌和进液口添加液体，避免了加液时需要取出活塞的繁琐流程及由此造成的活塞外壁及密封圈损伤；(4)本发明中搅拌叶轮由数显无级调速电机直接带动，搅拌速度可控，可以搅拌不同粘度和密度差的液体。本发明的带可伸缩搅拌装置的活塞容器克服了现有容器的搅拌液体体积有限、搅拌液体粘度不能太高、搅拌分散效果不理想、添加液体操作复杂且易带来容器损伤等问题，为相关研究提供了一种搅拌体积大、分散效果好、搅拌液体性质受限小、操作简便、对容器伤害小的活塞容器，因而，可以广泛应用于油气田开发技术领域。
附图说明
图1是本发明活塞容器示意图；
图2是本发明实施例中非均相调驱剂注入压力曲线图；
图中各标记如下：1、电机转轴密封；2、进液口；3、上盖；4、密封圈；5、可伸缩搅拌杆；6、活塞容器筒体；7、伸缩传动杆；8、连接杆；9、搅拌叶轮；10、下盖；11、泵入口；12、底座；13、双密封圈活塞；14、出液口；15、搅拌电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其包括活塞容器和可伸缩搅拌装置。其中，活塞容器包括活塞容器筒体6、活塞13、上盖3和下盖10，活塞容器筒体6设置在底座12上，活塞容器筒体6上下两端分别与上盖3和下盖10螺纹连接，且活塞容器筒体6与上盖3和下盖10连接处设置有用于密封的密封圈4；活塞13设置在活塞容器筒体6内部，将活塞容器筒体6分为上腔体和下腔体，上腔体用于盛放非均相调驱剂等液体，下腔体用于盛放驱动活塞13的工作液，活塞13能够在该工作液压力变化下，在活塞容器筒体6内部自由移动；上盖3中部预留有一个供可伸缩搅拌装置的搅拌杆穿过的安装孔，该安装孔两侧各设置有一个可供非均相调驱剂注入或排出的工作口；下盖10中部预留有一个供工作液泵入或抽出的泵入口11；可伸缩搅拌装置的伸缩传动杆与活塞13上部相连，且可伸缩搅拌杆能够在活塞13带动下自由伸缩，并对上腔体内盛放的非均相调驱剂进行搅拌。
作为一个优选的实施例，活塞容器筒体6、上盖3和下盖10采用不锈钢材质制作。
作为一个优选的实施例，活塞13外壁套有双密封圈，使得活塞13下表面、活塞容器筒体6下部内表面和下盖10上表面之间形成密封空间。优选地，双密封圈活塞采用不锈钢、高硬度塑料等材质制成。
作为一个优选的实施例，可伸缩搅拌装置包括搅拌电机15、可伸缩搅拌杆5、电机转轴密封1、搅拌叶轮9、两伸缩传动杆7和连接杆8。其中，搅拌电机15与可伸缩搅拌杆5上端相连，可伸缩搅拌杆5下端由上盖3中部预留的安装孔插入活塞容器筒体6的上腔体后与搅拌叶轮9相连，并通过电机转轴密封1实现密封；两伸缩传动杆7下端分别与活塞13上表面固定连接，上端与上盖3下表面接触；连接杆8设置在位于搅拌叶轮9上部的可伸缩搅拌杆5上，且连接杆8两端与两伸缩传动杆7螺栓连接，用于实现搅拌叶轮9与活塞13的同步运移。具体的，活塞13运移过程中带动伸缩传动杆7，经由连接杆8带动可伸缩搅拌杆5而伸缩，实现搅拌叶轮9与活塞13的同步运移。
作为一个优选的实施例，可伸缩搅拌杆5采用不锈钢等金属材料加工，同时可根据防腐等需求而进行表面处理。
作为一个优选的实施例，连接杆8在两伸缩传动杆7和可伸缩搅拌杆5上的位置可调，以此实现搅拌叶轮9在上腔体中位置根据实际情况调节。
作为一个优选的实施例，搅拌叶轮9的大小、形状、结构、加工材质等应根据搅拌液体性质、搅拌体积等而确定。
作为一个优选的实施例，搅拌电机15采用数显无极调速电机，调速范围根据实际需要而选择，搅拌转速可以数显。
作为一个优选的实施例，上盖3上设置的两个工作口可以异步开关，实现一进一出，如进液口2和出液口14，也可以同步打开实现两进两出。例如，当作为进液口时，当活塞13向下运动时可以吸入非均相调驱剂而实现补充，当作为出液口时，当活塞13向上运动时，可以驱出非均相调驱剂进入岩心等实验装置。
作为一个优选的实施例，底座12以铁、钢等具有一定强度的材料制成，应与活塞容器紧密连接，以加固活塞容器。
本发明在工作时，首先，使活塞13保持在活塞容器筒体6最下端，将上盖3打开装入非均相调驱剂并拧紧丝扣，实现装液，也可以利用上盖3上的两个工作口即进液口2和出液口14装液；然后，利用搅拌电机15带动可伸缩搅拌杆5和搅拌叶轮9转动，实现对上腔体内液体的均匀搅拌；开展驱替实验时，由注入泵按照一定速度将工作液由泵入口11注入活塞容器筒体6的下腔体并驱动活塞13向上运动，进而将搅拌后的非均相调驱剂从出液口14注入到被驱替的模型中。
实施例一：
分别采用本专利发明的带可伸缩搅拌装置的活塞容器和不带搅拌的普通活塞容器盛装粒径中值为20μm、浓度为3000mg/L的交联聚合物微球分散体系，并依靠注入泵驱动将其注入气测渗透率为3000mD的同尺寸规格岩心中，分别得到注入压力与注入量关系曲线，如图2所示。
根据图2，采用本专利发明的活塞容器注入非均相调驱剂时，注入压力与注入量之间呈逐渐增加且伴有波动的趋势，这证明经过搅拌的交联聚合物微球分散均匀，不断被注入岩心，而且由于其具有一定的可变形通过岩心孔喉的能力，所以，注入压力有一定程度的波动，这是典型的交联聚合物微球注入压力曲线特征。而采用不带搅拌的活塞容器注入交联聚合物微球时，随注入量的增加，其注入压力有一定的增加，但整体压力远低于前者，而且压力波动不明显，这说明，注入岩心的液体中交联聚合物微球数量较少无法形成较高的压力，其原因就在于注入过程中交联聚合物微球不断沉降到活塞容器的底部而没有进入岩心，因为假如有更多的交联聚合物微球进入岩心，那么其注入压力将增加。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于，包括：活塞容器、可伸缩搅拌装置和底座；
所述活塞容器包括活塞容器筒体、活塞、上盖和下盖；
所述活塞容器筒体安装在所述底座上，所述活塞容器筒体上下两端分别与所述上盖和下盖螺纹连接，且所述活塞容器筒体与所述上盖和下盖连接处设置有密封圈；
所述活塞设置在所述活塞容器筒体内部，将所述活塞容器筒体分为上腔体和下腔体，所述上腔体用于盛放非均相调驱剂液体，所述下腔体用于盛放驱动所述活塞在所述活塞容器筒体内自由移动的工作液；
所述上盖中部预留有一个供所述可伸缩搅拌装置的搅拌轴穿过的安装孔，所述安装孔两侧各设置有一个供非均相调驱剂注入或排出的工作口；
所述下盖中部预留有一个供工作液泵入或抽出的泵入口；
所述可伸缩搅拌装置的搅拌杆与所述活塞上部相连，且所述搅拌杆能够在所述活塞带动下自由伸缩，实现对所述上腔体内不同位置处非均相调驱剂的搅拌；
所述可伸缩搅拌装置包括搅拌电机、可伸缩搅拌杆、电机转轴密封、搅拌叶轮、两伸缩传动杆和连接杆；
所述搅拌电机与所述可伸缩搅拌杆上端相连，所述可伸缩搅拌杆下端由所述上盖中部预留的安装孔插入所述上腔体后与所述搅拌叶轮相连，并通过所述电机转轴密封实现密封；
两所述伸缩传动杆下端分别与所述活塞上表面固定连接，上端与所述上盖下表面接触；
所述连接杆设置在所述搅拌叶轮上部的所述可伸缩搅拌杆上，且所述连接杆两端分别与两所述伸缩传动杆螺栓连接，用于实现所述搅拌叶轮与所述活塞的同步运移；
所述连接杆在两所述可伸缩传动杆上的位置可调。
2.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述可伸缩搅拌杆采用不锈钢材料制作，且所述可伸缩搅拌杆外表面进行防腐处理。
3.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述搅拌叶轮的大小、形状、结构、加工材质根据搅拌液体性质、搅拌体积而确定。
4.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述搅拌电机采用数显无极调速电机，调速范围根据实际需要而选择。
5.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述底座采用铁或钢材质制作。
6.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述活塞容器筒体、上盖和下盖采用不锈钢材质制作。
7.如权利要求1所述的一种非均相调驱剂注入用活塞容器，其特征在于：所述活塞采用双密封圈活塞，使得所述活塞下表面、活塞容器筒体下部内表面和下盖上表面之间形成密封空间。
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