CN111948107A - 一种二氧化碳浸润岩心实验装置、实验系统及实验方法 - Google Patents

一种二氧化碳浸润岩心实验装置、实验系统及实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种二氧化碳浸润岩心实验装置、实验系统及实验方法，该装置包括高压釜、岩心腔和压力调节容器；高压釜的釜体为具有漏斗状内腔的釜体，该漏斗状内腔包括上部的浸润空间、下部的计量空间以及设置于浸润空间和计量空间之间的呈倒锥状的收集区域；釜体的顶端设置有岩心腔接口，该釜体的侧壁顶端设置有与浸润空间相贯通的容器接口及测压孔；高压釜的釜体侧壁开设有可视窗，用以可视计量计量空间内析出流体的体积；倒锥状的收集区域的收集斜面上水平地设置有若干橡胶柱，用以承托岩心，并保证岩心与计量空间相分离；岩心腔为用于盛放目标岩心的岩心腔，盛放于该岩心腔内的目标岩心可于推力作用下沿岩心腔接口进入高压釜的浸润空间。

Description

一种二氧化碳浸润岩心实验装置、实验系统及实验方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳浸润岩心实验装置、实验系统及实验方法，属于油田开发技术领域。
背景技术
在二氧化碳驱油实验中，环境条件是高温高压环境(温度通常>50℃，压力通常>15MPa)，驱替等常规实验装置是成熟的，能满足上述实验要求。岩心安装在胶皮筒内，之后放入耐高压的岩心夹持器中，利用二氧化碳驱替岩石内的石油，进行相关研究。整个系统是密闭的，胶皮筒紧密包裹着岩心，因而二氧化碳与岩心作用过程无法直接观察。驱替效果是整个岩心的反应，也不能深入到接触表面的机理研究。
利用二氧化碳包围岩心，观察其接触面流体变化、流体交换量变化等内容，为二氧化碳驱油工艺提供新的思路和方法。
定量测量岩石润湿性的实验与此研究有一定类似之处，测量岩石亲油性时，把完全饱和水的岩心1放入玻璃容器(其包括浸泡腔2及安装于该浸泡腔顶端的密封盖3)内(见图1a)，用油完全浸泡后密封。经过一段时间后，岩心内的水析出并落入计量管4内，由相关公式可计算出该岩石亲油性能。设岩心内饱和水体积为Vsw，析出水总量为Vtw，若Vtw/Vsw<0.1，则判断该岩心类型为亲油，否则为亲水。同样，将装置倒置(见图1b)，再进行类似测量，也可以获得岩心亲油/亲水性能的判断。该方法也称Ammot方法。由于该装置只适合常压条件，因而对于二氧化碳介质无法使用。
近10年来，我国二氧化碳驱油技术为持续研究热点，在静止条件、压力波动条件下浸泡作用等相关研究具有前沿研究意义。解决容器耐压、可视以及同条件的岩心饱和问题，是该内容的研究难点，目前仍未见文献报道。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种二氧化碳浸润岩心实验装置。
本发明的另一个目的还在于提供一种二氧化碳浸润岩心实验系统。
本发明的又一个目的还在于提供一种二氧化碳浸润岩心实验方法。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种二氧化碳浸润岩心实验装置，其中，所述二氧化碳浸润岩心实验装置包括高压釜、岩心腔和压力调节容器；
所述高压釜的釜体为具有漏斗状内腔的釜体，该漏斗状内腔包括上部的浸润空间、下部的计量空间以及设置于浸润空间和计量空间之间的呈倒锥状的收集区域；
所述釜体的顶端设置有岩心腔接口，用于连接所述岩心腔，该釜体的侧壁顶端设置有与浸润空间相贯通的容器接口及测压孔，分别用于连接压力调节容器及压力传感器(用于测量高压釜浸润空间内的压力)；
所述高压釜的釜体侧壁开设有可视窗，用以可视计量计量空间内析出流体的体积；
所述倒锥状的收集区域的收集斜面上水平地设置有若干橡胶柱，用以承托岩心，并保证岩心与计量空间相分离；
所述岩心腔为用于盛放目标岩心的岩心腔，盛放于该岩心腔内的目标岩心可于推力作用下沿岩心腔接口进入高压釜的浸润空间。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，该高压釜的浸润空间用于采用浸润流体(如二氧化碳)对目标岩心进行浸泡，计量空间用于计量汇聚后的析出流体，浸润空间、下部的计量空间之间所设置的该呈倒锥状的收集区域便于目标岩心中析出流体的收集。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，所述倒锥状的收集区域的收集斜面上水平地设置的橡胶柱可以承托岩心，以防止岩心卡到计量空间保证岩心与计量空间相分离，不妨碍析出流体在高压釜底部聚集；同时，由于橡胶材料本身偏软，其还可以对岩心起到一定的保护作用。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述岩心腔为下端开口的圆筒状腔体，该圆筒状腔体内设置有下端开口的衬筒，衬筒下端设置有活塞，该活塞用于放置目标岩心并使该目标岩心伸入衬筒内；
所述衬筒的侧壁开设有若干孔眼；
所述岩心腔的顶端开设有放空孔及饱和流体入口，该岩心腔还开设有真空泵接口以及气体入口。
其中，放空孔设置于岩心腔的顶端有助于彻底排空；饱和流体入口设置于该岩心腔的顶端有利于倒置排出该饱和流体时将其彻底排出。此外，在本发明具体实施方式中，所述真空泵接口以及气体入口可以设置于该岩心腔的顶端，也可以设置于该岩心腔的侧壁。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，所述衬筒的上端通过丝扣与岩心腔相连接，原始状态下，所述活塞与衬筒底端为无压接触；在本发明更为优选的实施方式中，还可于该衬筒的底部嵌入设置O型圈。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述岩心腔内的活塞外套设有O型圈，以使该活塞与圆筒状腔体内壁密封，并且通过该O型圈与圆筒状腔体内壁之间的摩擦力，该O型圈还可以起到稳定该活塞的作用。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，该岩心腔的下端设置有外丝扣，该岩心腔通过其下端设置的外丝扣与所述岩心腔接口密封连接。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，岩心腔内的活塞与衬筒之间可以形成有效的保护空间，以使岩心在岩心腔内不被压迫；另外，岩心腔的衬筒所设置的孔眼便于流体的进出。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，该压力调节容器的筒体内设置有可沿该筒体的内壁自由移动的活塞，且该活塞与筒体内壁密封；
所述压力调节容器的一端设置有外丝扣，用于与该高压釜的容器接口相连接；该压力调节容器的另一端设有端盖，且端盖上开有端盖接口，且活塞与外丝扣之间的筒体侧壁上还开设有上接口。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置的压力调节容器中，该压力调节容器的筒体末端还设置有挡环；该挡环用以防止活塞推进至该筒体末端时，活塞上套设的O型圈堵塞上接口。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，该压力调节容器的设置有外丝扣的一侧筒体的内径大于另一侧筒体的内径。其中，该设置使得流体流动时没有额外压差阻力，便于流体的流动。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述压力调节容器内的活塞外套设有O型圈，以使该活塞与筒体内壁密封。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，由于所使用的二氧化碳气体具有腐蚀性，因此，优选地，该装置还包括可视窗密封边框及压盖，该压盖及可视窗密封边框从外到内依次压设于该可视窗与高压釜的釜体交界处并通过螺栓固定于釜体的外表面，以对可视窗与高压釜的釜体之间进行密封。
其中，所用可视窗密封边框的材质可为含氟橡胶，该由含氟橡胶制成的可视窗密封边框具有压缩弹性，可起到密封可视窗与高压釜的釜体的作用。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述可视窗为石英玻璃。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述容器接口的内径略小于压力调节容器的内径。其中，该设置可以使高压釜浸润空间内的压力与压力调节容器内的压力保持一致。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验装置中，优选地，所述高压釜的釜体采用不锈钢材料制成。其中，该高压釜的釜体采用不锈钢材料制成可以保证该高压釜具备耐高压能力。
根据本发明具体实施方案，优选地，该二氧化碳浸润岩心实验装置还包括支撑架，该支撑架上固定有旋转轴，该装置固定于所述旋转轴上，以使其可任意角度旋转。
其中，在本发明具体实施方式中，该二氧化碳浸润岩心实验装置的高压釜的侧壁相对地开设有螺丝孔，该装置通过该螺丝孔固定于所述旋转轴上，以使其可任意角度旋转；并且该螺丝孔的深度不超过高压釜釜体壁厚的1/3，以不影响该高压釜的耐压性能。
该二氧化碳浸润岩心实验装置于旋转轴上所旋转的角度可以根据实验过程中所用的饱和流体与浸润流体之间的密度差进行确定。
另一方面，本发明还提供了一种二氧化碳浸润岩心实验系统，其中，所述系统包括以上所述的二氧化碳浸润岩心实验装置、恒温箱、CO2储罐、饱和流体储罐、水储罐及氮气储罐；
第一驱替泵通过管路分别与所述饱和流体储罐及氮气储罐相连接，该饱和流体储罐通过管路与所述岩心腔的饱和流体入口相连接；该氮气储罐通过管路与所述岩心腔的气体入口相连接；真空泵通过管路与该岩心腔的真空泵接口相连接；
压力传感器与所述高压釜的测压孔相连接；
第二驱替泵通过管路分别与所述CO2储罐及水储罐相连接；该CO2储罐及水储罐通过管路分别与所述压力调节容器的上接口及端盖接口相连接；
所述二氧化碳浸润岩心实验装置、CO2储罐、饱和流体储罐、水储罐及氮气储罐位于恒温箱内。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验系统中，优选地，该CO2储罐及水储罐与所述压力调节容器之间的管路上分别设置有线圈。其中，于CO2储罐及水储罐与所述压力调节容器之间的管路上设置有线圈便于二氧化碳浸润岩心实验装置的旋转。
又一方面，本发明还提供了一种二氧化碳浸润岩心实验方法，其中，所述方法利用以上所述的二氧化碳浸润岩心实验系统，该方法包括以下步骤：
(1)使CO2于浸润压力下进入高压釜的浸润空间并使该浸润空间内的压力达到浸润压力；在该浸润压力的作用下，岩心腔内的活塞向上运动并与衬筒紧密接触；开启真空泵，使岩心腔内压力降至负压，并持续一段时间；再使饱和流体于浸润压力下进入岩心腔内以对该岩心进行饱和；
(2)岩心饱和原油后，将二氧化碳浸润岩心实验装置旋转180°，使氮气于浸润压力下进入岩心腔内以逐步排出岩心腔内的饱和流体；
再将二氧化碳浸润岩心实验装置旋转180°，缓慢提高氮气的压力，在氮气的推动下，岩心全部进入高压釜的浸润空间内以对岩心进行浸润；同时，该过程中需要控制浸润空间内的压力恒定为浸润压力；
(3)在CO2的浸润作用下，岩心中有部分饱和流体析出并落入计量空间内，读取析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验方法中，优选地，步骤(1)中，开启真空泵，使岩心腔内压力降至-0.09MPa至-0.1MPa，并持续30min以上，以保证岩心饱和饱和流体(如原油)的质量。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验方法中，优选地，步骤(2)中，缓慢提高氮气的压力并保证氮气压力与浸润压力的压差不大于0.1MPa。
根据本发明具体实施方案，优选地，所述的二氧化碳浸润岩心实验方法还包括步骤(4)：
在步骤(3)之后，先提高浸润空间内的浸润压力再降低该浸润压力，岩心于降低后的浸润压力下浸润一定时间后，读取析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比。
根据本发明具体实施方案，优选地，所述的二氧化碳浸润岩心实验方法还包括：将步骤(4)及步骤(3)中所得到的析出比的差值用作评价步骤(4)中的压力升降方法提高采出程度的评价参数。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验方法中，所述饱和流体的析出比按照如下公式1)计算：
n＝Vlout/Vs 公式1)；
公式1)中，n为饱和流体的析出比；
Vlout为析出饱和流体的体积；
Vs为目标岩心中饱和流体的饱和体积。
根据本发明具体实施方案，在所述的二氧化碳浸润岩心实验方法中，所述浸润压力通常根据油藏条件的压力进行确定。
本发明所提供的该二氧化碳浸润岩心实验方法为一种采用等压操作的实验方法，该方法首先在高压条件下饱和岩心，之后将该岩心等压置入高压釜浸润空间内，以实现二氧化碳浸润过程，再由可视计量获取浸润作用析出的饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比，最后以此来评价研究方法的采出效果；本发明所提供的该方法实现了气体高压条件下的浸润效果的定量测试及变压力条件等复杂研究条件下的浸润效果分析，其在CO2驱油方法的应用中具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本领域定量测量岩石润湿性的实验过程中所用的亲油性测量装置的结构示意图。
图1b为本领域定量测量岩石润湿性的实验过程中所用的亲水性测量装置的结构示意图。
图2a为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置的主视图。
图2b为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置的侧视图。
图3a为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置中的高压釜的主视图。
图3b为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置中的高压釜的侧视图。
图4为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置中岩心腔的结构示意图。
图5为本发明实施例所提供的该二氧化碳浸润岩心实验装置中压力调节容器的结构示意图。
图6为本发明实施例所提供该二氧化碳浸润岩心实验系统的结构示意图。
主要附图标号说明：
0、二氧化碳浸润岩心实验装置；
1、岩心；
2、浸泡腔；
3、密封盖；
4、计量管；
5、高压釜；
50、可视窗密封边框；
51、釜体；
52、容器接口；
53、岩心腔接口；
54、测压孔；
55、浸润空间；
56、橡胶柱；
57、收集区域；
58、计量空间；
59、螺栓孔；
6、压力调节容器；
60、筒体；
61、端盖接口；
62、上接口；
63、外丝扣；
64、挡环；
65、活塞；
66、O型圈；
7、岩心腔；
70、外丝扣；
71、圆筒状腔体；
72、活塞；
73、衬筒；
74、放空孔；
75、饱和流体入口；
76、真空泵接口；
77、气体入口；
78、饱和空间；
79、O型圈；
8、支撑架；
9、可视窗；
10、旋转轴；
11、真空泵；
12、压力传感器；
13、盛装饱和流体的活塞容器；
14、盛装氮气的活塞容器；
15、盛装水的活塞容器；
16、盛装浸润流体的活塞容器；
17、第二驱替泵；
18、第一驱替泵；
19、线圈；
20、压盖。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种二氧化碳浸润岩心实验装置，其中，该装置的结构示意图如图2a-图2b所示，从图2a-图2b中可以看出，该装置包括高压釜5、岩心腔7和压力调节容器6；
所述高压釜5的釜体51采用不锈钢材料制成，该高压釜5的结构示意图如图3a-图3b所示，从图3a-图3b中可以看出，釜体51为具有漏斗状内腔的釜体，该漏斗状内腔包括上部的浸润空间55、下部的计量空间58以及设置于浸润空间55和计量空间58之间的呈倒锥状的收集区域57；
所述釜体51的顶端设置有岩心腔接口53，用于连接所述岩心腔7，该釜体51的侧壁顶端设置有与浸润空间55相贯通的容器接口52(该容器接口52的内径略小于压力调节容器6的内径)及测压孔54，分别用于连接压力调节容器6及压力传感器；
所述高压釜5的釜体51侧壁开设有可视窗9，用以可视计量计量空间58内析出流体的体积，所述可视窗9为石英玻璃可视窗；
该装置还包括可视窗密封边框50及压盖20，该压盖20及可视窗密封边框50从外到内依次压设于该可视窗9与高压釜5的釜体51交界处并通过螺栓固定于釜体51的外表面开设的螺栓孔59内，以对可视窗9与高压釜5的釜体51之间进行密封；
所述倒锥状的收集区域57的收集斜面上水平地设置有若干橡胶柱56，用以承托岩心1，并保证岩心1与计量空间58相分离；
所述岩心腔7为用于盛放目标岩心1的岩心腔，盛放于该岩心腔7内的目标岩心1可于推力作用下沿岩心腔接口53进入高压釜5的浸润空间55；
所述岩心腔7的结构示意图如图4所示，从图4中可以看出，该岩心腔7为下端开口的圆筒状腔体71，该圆筒状腔体71内设置有下端开口的衬筒73，衬筒73内形成饱和空间78，衬筒73下端设置有活塞72，该活塞72用于放置目标岩心1并使该目标岩心1伸入衬筒73内；
该岩心腔7的下端设置有外丝扣70，该岩心腔7通过其下端设置的外丝扣70与所述岩心腔接口53密封连接；
所述衬筒73的侧壁开设有若干孔眼；
该岩心腔7的顶端分别开设有放空孔74及饱和流体入口75，其侧壁分别开设有真空泵接口76以及气体入口77；
所述岩心腔7内的活塞72外套设有O型圈79，以使该活塞72与圆筒状腔体71内壁密封；
所述压力调节容器6的结构示意图如图5所示，从图5中可以看出，该压力调节容器6的筒体60内设置有可沿该筒体60的内壁自由移动的活塞65，且该活塞65与筒体60内壁密封；
所述压力调节容器6内的活塞65外套设有O型圈66，以使该活塞65与筒体60内壁密封；
所述压力调节容器6的一端设置有外丝扣63，用于与该高压釜5的容器接口52相连接；该压力调节容器6的另一端设有端盖，且端盖上开有端盖接口61，且活塞65与外丝扣63之间的筒体60侧壁上还开设有上接口62。
该压力调节容器6的筒体60末端还设置有挡环64；该挡环64用以防止活塞65推进至该筒体60末端时，活塞65上套设的O型圈66堵塞该上接口62。
该压力调节容器6的设置有外丝扣63的一侧筒体60的内径大于另一侧筒体60的内径；
本实施例中，该装置还包括支撑架8，该支撑架上固定有旋转轴10，该装置固定于所述旋转轴10上，以使其可任意角度旋转。
实施例2
本实施例提供了一种二氧化碳浸润岩心实验系统，其中，所述系统的结构示意图如图6所示，从图6中可以看出，其包括实施例1所述的二氧化碳浸润岩心实验装置0、恒温箱、盛装饱和流体的活塞容器13、盛装氮气的活塞容器14、盛装水的活塞容器15及盛装浸润流体的活塞容器16；
第一驱替泵18通过管路分别与所述盛装饱和流体的活塞容器13及盛装氮气的活塞容器14相连接，该盛装饱和流体的活塞容器13通过管路与所述岩心腔7的饱和流体入口75相连接；该盛装氮气的活塞容器14通过管路与所述岩心腔7的气体入口77相连接；真空泵11通过管路与该岩心腔7的真空泵接口76相连接；
压力传感器12与所述高压釜5的测压孔54相连接；
第二驱替泵17通过管路分别与所述盛装水的活塞容器15及盛装浸润流体的活塞容器16相连接；该盛装浸润流体的活塞容器16及盛装水的活塞容器15通过管路分别与所述压力调节容器6的上接口62及端盖接口61相连接；
所述二氧化碳浸润岩心实验装置0、盛装饱和流体的活塞容器13、盛装氮气的活塞容器14、盛装水的活塞容器15及盛装浸润流体的活塞容器16均位于恒温箱内；
本实施例中，该盛装水的活塞容器15及盛装浸润流体的活塞容器16与所述压力调节容器6之间的管路上分别设置有线圈19。
实施例3
本实施例提供了一种二氧化碳浸润岩心实验方法，其中，所述方法利用实施例2所提供的该二氧化碳浸润岩心实验系统，该方法具体包括以下步骤：
本实施例中，所用浸润流体为CO2，温度为50℃，初始压力为10MPa；饱和流体为原油，饱和原油在初始条件下为含有溶解气的原油；
本实施例中，所述二氧化碳浸润岩心实验装置0、盛装原油的活塞容器13、盛装氮气的活塞容器14、盛装水的活塞容器15及盛装CO2的活塞容器16均位于恒温箱内，设置恒温箱的温度为50℃；第一驱替泵18、第二驱替泵17、真空泵11及压力传感器12置于恒温箱外部；
(1)流程连接过程
先将处理好的目标岩心放置在岩心腔内，并将岩心腔安装在高压釜上，连接真空泵、压力传感器和盛装原油的活塞容器；
使压力调节容器内的活塞处于中间位置，并与高压釜连接；端盖接口至活塞之间的压力调节容器内部充满水，压力保持大气压，即活塞不运动；
(2)岩心饱和原油过程
盛装CO2的活塞容器内的压力为10MPa。开启该盛装CO2的活塞容器的阀门，使CO2由压力调节容器的前端进入高压釜内，CO2进入高压釜后，由第二驱替泵控制盛装CO2的活塞容器，使高压釜的浸润空间内的压力达到10MPa；
在该压力的作用下，岩心腔内的活塞向上运动并与衬筒紧密接触；开启真空泵，使岩心腔内压力降至-0.1MPa；打开盛装原油的活塞容器的阀门，使10MPa的原油进入岩心腔内，第一驱替泵恒定压力，原油持续缓慢进入岩心孔隙内部；当第一驱替泵压力保持稳定不变时，认为岩心已饱和原油；
(3)等压控制岩心进入高压釜的浸润空间
岩心饱和原油后，将二氧化碳浸润岩心实验装置旋转180°以使岩心腔处于底部位置，关闭盛装原油的活塞容器的阀门，开启盛装氮气的活塞容器的阀门，使压力为10MPa的等压氮气进入岩心腔内，之后开启放空孔(以回压阀控制)，使氮气将岩心腔内多余的原油逐步排出，且等压条件下，氮气不会进入岩心孔隙内；
再将二氧化碳浸润岩心实验装置缓慢旋转180°以使其回到之前的位置(即岩心腔处于顶部位置)，之后缓慢提高氮气的压力并保证氮气压力与浸润压力的压差不大于0.1MPa，以控制活塞下移速度，在氮气的推动下，岩心及岩心腔内的活塞向高压釜的浸润空间运动直至岩心全部进入浸润空间。该过程中，浸润空间内的压力有上升趋势，由第二驱替泵控制浸润空间内部压力恒定为10MPa；
由于密度差原因，氮气位于岩心腔内，与下部浸润空间内的CO2不溶解，不影响浸润作用的研究；
(4)在10MPa条件下，饱和岩心静止浸泡72小时，在CO2浸润作用下，岩心中有部分饱和油析出，落入可视计量空间内，测量该析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比n1；
(5)之后恒速对盛装CO2的活塞容器加压，在24小时内使得浸润空间内的压力由10MPa升至15MPa；再恒速退泵，在24小时内使浸润空间内的压力由15MPa降至10MPa；静止24小时后，测量此时析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比n2；
将n2-n1的差值用作评价步骤(5)中的压力升降方法提高采出程度(采油能力)的评价参数，其中，该差值越大，则表明相对于步骤(4)中所提供的静止条件下浸润方法，步骤(5)中所提供的该压力升降方法(动态条件下浸润)的采出程度(采油能力)效果越显著。
本实施例中，所述饱和流体的析出比按照如下公式1)计算：
n＝Vlout/Vs 公式1)；
公式1)中，n为饱和流体的析出比；
Vlout为析出饱和流体的体积；
Vs为目标岩心中饱和流体的饱和体积。
其中，本实施例中所获得的实验数据如下表1所示。
表1
Figure BDA0002058563080000131
从表1中可以看出，步骤(5)中的压力升降方法可以提高岩石孔隙内的流体交换程度，CO2能深入微小孔隙，并置换剩余原油。本发明所提供的该方法可以大幅度提高采出程度，采出程度提高值可达到28.6％。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (19)

1.一种二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述二氧化碳浸润岩心实验装置包括高压釜、岩心腔和压力调节容器；
所述高压釜的釜体为具有漏斗状内腔的釜体，该漏斗状内腔包括上部的浸润空间、下部的计量空间以及设置于浸润空间和计量空间之间的呈倒锥状的收集区域；
所述釜体的顶端设置有岩心腔接口，用于连接所述岩心腔，该釜体的侧壁顶端设置有与浸润空间相贯通的容器接口及测压孔，分别用于连接压力调节容器及压力传感器；
所述高压釜的釜体侧壁开设有可视窗，用以可视计量计量空间内析出流体的体积；
所述倒锥状的收集区域的收集斜面上水平地设置有若干橡胶柱，用以承托岩心，并保证岩心与计量空间相分离；
所述岩心腔为用于盛放目标岩心的岩心腔，盛放于该岩心腔内的目标岩心可于推力作用下沿岩心腔接口进入高压釜的浸润空间。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述岩心腔为下端开口的圆筒状腔体，该圆筒状腔体内设置有下端开口的衬筒，衬筒下端设置有活塞，该活塞用于放置目标岩心并使该目标岩心伸入衬筒内；
所述衬筒的侧壁开设有若干孔眼；
所述岩心腔的顶端开设有放空孔及饱和流体入口，该岩心腔还开设有真空泵接口以及气体入口。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述岩心腔内的活塞外套设有O型圈，以使该活塞与圆筒状腔体内壁密封。
4.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，该压力调节容器的筒体内设置有可沿该筒体的内壁自由移动的活塞，且该活塞与筒体内壁密封；
所述压力调节容器的一端设置有外丝扣，用于与该高压釜的容器接口相连接；该压力调节容器的另一端设有端盖，且端盖上开有端盖接口，且活塞与外丝扣之间的筒体侧壁上还开设有上接口。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，该压力调节容器的设置有外丝扣的一侧筒体的内径大于另一侧筒体的内径。
6.根据权利要求4所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述压力调节容器内的活塞外套设有O型圈，以使该活塞与筒体内壁密封。
7.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，该装置还包括可视窗密封边框及压盖，该压盖及可视窗密封边框从外到内依次压设于该可视窗与高压釜的釜体交界处并通过螺栓固定于釜体的外表面，以对可视窗与高压釜的釜体之间进行密封。
8.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述可视窗为石英玻璃。
9.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述容器接口的内径略小于压力调节容器的内径。
10.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，所述高压釜的釜体采用不锈钢材料制成。
11.根据权利要求1-3任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置，其特征在于，该装置还包括支撑架，该支撑架上固定有旋转轴，该装置固定于所述旋转轴上，以使其可任意角度旋转。
12.一种二氧化碳浸润岩心实验系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-11任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验装置、恒温箱、CO2储罐、饱和流体储罐、水储罐及氮气储罐；
第一驱替泵通过管路分别与所述饱和流体储罐及氮气储罐相连接，该饱和流体储罐通过管路与所述岩心腔的饱和流体入口相连接；该氮气储罐通过管路与所述岩心腔的气体入口相连接；真空泵通过管路与该岩心腔的真空泵接口相连接；
压力传感器与所述高压釜的测压孔相连接；
第二驱替泵通过管路分别与所述CO2储罐及水储罐相连接；该CO2储罐及水储罐通过管路分别与所述压力调节容器的上接口及端盖接口相连接；
所述二氧化碳浸润岩心实验装置、CO2储罐、饱和流体储罐、水储罐及氮气储罐位于恒温箱内。
13.根据权利要求12所述的二氧化碳浸润岩心实验系统，其特征在于，该CO2储罐及水储罐与所述压力调节容器之间的管路上分别设置有线圈。
14.一种二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，所述方法利用权利要求12或13所述的二氧化碳浸润岩心实验系统，该方法包括以下步骤：
(1)使CO2于浸润压力下进入高压釜的浸润空间并使该浸润空间内的压力达到浸润压力；在该浸润压力的作用下，岩心腔内的活塞向上运动并与衬筒紧密接触；开启真空泵，使岩心腔内压力降至负压，并持续一段时间；再使饱和流体于浸润压力下进入岩心腔内以对该岩心进行饱和；
(2)岩心饱和原油后，将二氧化碳浸润岩心实验装置旋转180o，使氮气于浸润压力下进入岩心腔内以逐步排出岩心腔内的饱和流体；
再将二氧化碳浸润岩心实验装置旋转180o，缓慢提高氮气的压力，在氮气的推动下，岩心全部进入高压釜的浸润空间内以对岩心进行浸润；同时，该过程中需要控制浸润空间内的压力恒定为浸润压力；
(3)在CO2的浸润作用下，岩心中有部分饱和流体析出并落入计量空间内，读取析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比。
15.根据权利要求14所述的二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，步骤(1)中，开启真空泵，使岩心腔内压力降至-0.09MPa至-0.1MPa，并持续30min以上。
16.根据权利要求14所述的二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，步骤(2)中，缓慢提高氮气的压力并保证氮气压力与浸润压力的压差不大于0.1MPa。
17.根据权利要求14所述的二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，该方法还包括步骤(4)：
在步骤(3)之后，先提高浸润空间内的浸润压力再降低该浸润压力，岩心于降低后的浸润压力下浸润一定时间后，读取析出饱和流体的体积并计算该饱和流体的析出比。
18.根据权利要求17所述的二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，该方法还包括：
将步骤(4)及步骤(3)中所得到的析出比的差值用作评价步骤(4)中的压力升降方法提高采出程度的评价参数。
19.根据权利要求14-18任一项所述的二氧化碳浸润岩心实验方法，其特征在于，所述饱和流体的析出比按照如下公式1)计算：
n＝Vlout/Vs 公式1)；
公式1)中，n为饱和流体的析出比；
Vlout为析出饱和流体的体积；
Vs为目标岩心中饱和流体的饱和体积。
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