CN111965222A - 岩心含油饱和度监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩心含油饱和度监测装置。本发明提供的岩心含油饱和度监测装置包括储液容器和测试组件，其中，测试组件包括待测岩心、绝缘壳体以及检测单元，绝缘壳体包裹在岩心外侧，绝缘壳体上开设有流体入口和流体出口，流体入口和储液容器连通，储液容器用于通过流体入口向岩心注入流体，且经过岩心的流体通过流体出口流出绝缘壳体；检测单元包括至少一对电极板和与电极板连接的第一检测仪，电极板设置在岩心的外壁上，第一检测仪用于检测每对电极板之间形成的电阻。本发明提供的岩心含油饱和度监测装置提高了岩心含油饱和度的检测精度。

Description

岩心含油饱和度监测装置

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种岩心含油饱和度监测装置。

背景技术

随着油田开发的深入，研究和应用的采油工程技术也随之增多，岩心物理模拟是油田开发过程中科学研究的重要手段之一，在提高油田采收率机理研究中有着重要指导作用，其中，天然岩心饱和度中值压力较大，平均孔喉半径较小，分选较差，非均质性较强，退汞效率较低，连通性较差，从而更接近实际油田开发时的岩层结构和性质，因此对天然岩心的物理模拟研究就更为重要。

现有技术中，岩心物理模拟主要是监测驱替压力与含油饱和度，测试过程中是向岩心内部注入水或聚合物溶液来实现驱替的过程，水或聚合物溶液的流场在不断变化的同时也形成了不规则的电场，而监测含油饱和度的方式主要包括电阻率监测技术，而现有电阻率监测技术是通过插入电极的方式来进行测试并得到视电阻，无法进行电阻率换算，从而无法计算得出岩心中的含油饱和度。

然而，现有的电阻率监测技术只能测试岩心的视电阻，而视电阻无法准确的体现出岩心内的电阻率，因此对天然岩心的含油饱和度检测精度较低。

发明内容

本发明提供了一种岩心含油饱和度监测装置，可以准确检测岩心内部的电阻率，从而提高了岩心含油饱和度的检测精度。

本发明提供了一种岩心含油饱和度监测装置，包括储液容器和测试组件；

其中，测试组件包括待测岩心、绝缘壳体以及检测单元，绝缘壳体包裹在岩心外侧，绝缘壳体上开设有流体入口和流体出口，流体入口和储液容器连通，储液容器用于通过流体入口向岩心注入流体，且经过岩心的流体通过流体出口流出绝缘壳体；检测单元包括至少一对电极板和与电极板连接的第一检测仪，电极板设置在岩心的外壁上，第一检测仪用于检测每对电极板之间形成的电阻，以根据电阻得到岩心的饱和度，提高了检测精度。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，电极板具有至少两对，且每对电极板中的两个电极板分别设置在岩心的不同侧。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，每对电极板中的两个电极板分别设置在岩心的水平方向的相对两侧。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，不同对电极板沿由流体入口到流体出口的方向依次间隔排列，从而可以测量不同位置的岩心内的电阻率，相应的，提高了计算岩心的含油饱和度时数据的准确性。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，储液容器为多个，且不同储液容器分别盛装有不同流体，储液容器通过可开闭的连通阀择一和流体入口连通；

储液容器中盛装的流体包括水、油、聚合物溶剂中的任一种，从而按照一定的顺序分别向岩心注入不同的流体，根据实际采油的过程，模拟实际采油时，岩心内的原油驱替过程。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括驱动单元，驱动单元与储液容器连通，用于驱动储液容器中的流体进入流体入口。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，检测单元还包括第二检测仪，第二检测仪连接于岩心的侧壁，以检测岩心侧壁的压力。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括存液筒，存液筒和流体出口连通，用于接收由流体出口流出的流体。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括恒温箱，储液容器和测试组件均设置在恒温箱内，从而保证检测数据的准确性。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括处理器，处理器和检测单元电连接，用于根据检测单元的检测结果获得岩心的饱和度。

本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，包括储液容器和测试组件，其中，测试组件包括待测岩心、绝缘壳体以及检测单元，绝缘壳体包裹在岩心外侧，绝缘壳体上开设有流体入口和流体出口，流体入口和储液容器连通，储液容器用于通过流体入口向岩心注入流体，且经过岩心的流体通过流体出口流出绝缘壳体；检测单元包括至少一对电极板和与电极板连接的第一检测仪，电极板设置在岩心的外壁上，第一检测仪用于检测每对电极板之间形成的电阻，可以准确检测岩心内部的电阻率，从而提高了岩心含油饱和度的检测精度。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图对优选实施例的描述而更加明显易懂。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的岩心含油饱和度监测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的岩心含油饱和度监测装置中测试组件的结构示意图；

图3为图2中A方向的剖视图；

图4为本申请实施例提供的岩心含油饱和度监测装置在一次具体示例中测得的岩心含油饱和度分布图。

附图标记说明：

10-储液容器；101-第一容器；102-第二容器；103-第三容器；20-岩心；30-绝缘壳体；301-流体入口；302-流体出口；31-第一流通座；32-第二流通座；33-第三流通座；40-电极板；41-第一检测仪；42-第二检测仪；50-驱动单元；60-第一连通阀；61-第二连通阀；70-存液筒；80-处理器；90-储水罐；100-恒温箱。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

随着油田开发的深入，研究和应用的采油工程技术也随之增多，岩心物理模拟是油田开发过程中科学研究的重要手段之一，在提高油田采收率机理研究中有着重要指导作用

现阶段油藏物理模拟实验均采用人造岩心，与天然岩心相比，人造岩心孔隙分布集中，结构单一，渗流特性相差甚远，其复合驱采收率值较高，无法在监测其内部油水运移规律、波及规律、剩余油分布规律的同时，对其相对渗透率变化、敏感性特征进行评价。在渗透率相同条件下，天然岩心饱和度中值压力较大，平均孔喉半径较小；分选较差，非均质性较强；退汞效率较低，其连通性较差，采用天然岩心的模拟结果对实际开采更具有指导作用。

此外，驱油剂的渗流特性也具有较大的差异，在聚合物溶液、聚合物/表面活性剂溶液、碱/表面活性剂/聚合物溶液的渗流特性的实验中，天然岩心与人造岩心阻力系数之比为1.25～1.85，天然岩心滞留量较大。因此许多技术与真实储层配伍性有关的实验无法进行，现场开采时，勘探试验针对性不强，测试效果不佳，严重者甚至对储层造成了伤害。

现有技术中，岩心物理模拟主要是监测驱替压力与含油饱和度，测试过程中是向岩心内部注入水或聚合物溶液等来实现驱替的过程，水或聚合物溶液的流场在不断变化的同时也形成了不规则的电场，而监测含油饱和度的方式主要包括电阻率监测技术，而现有电阻率监测技术是通过插入电极的方式来进行测试并得到视电阻，再根据公式进行电阻率换算，从而计算得出岩心中的含油饱和度。

然而，现有的电阻率监测技术只能测试岩心的视电阻，而视电阻无法准确的体现出岩心内的电阻率，因此对天然岩心的含油饱和度检测精度较低。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种岩心含油饱和度监测装置，可以准确检测岩心内部的电阻率，从而提高了岩心含油饱和度的检测精度。

需要说明的是，本发明人针对的是天然岩心含油饱和度测试精度不高的问题，而本发明的方案也可以用于人造岩心的测试，因此为了便于表述下面的具体实施例中将不对岩心的种类做具体限定或分类。

图1为本申请实施例提供的岩心含油饱和度监测装置的结构示意图；图2为本申请实施例提供的岩心含油饱和度监测装置中测试组件的结构示意图；图3为图2中A方向的剖视图。如图1至图3所示，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，包括储液容器10和测试组件；其中，测试组件包括待测的岩心20、绝缘壳体30以及检测单元，绝缘壳体30包裹在岩心20外侧，绝缘壳体30上开设有流体入口301和流体出口302，流体入口301和储液容器10连通，储液容器10用于通过流体入口301向岩心20注入流体，且经过岩心20的流体通过流体出口302流出绝缘壳体30；检测单元包括至少一对电极板40和与电极板40连接的第一检测仪41，电极板40设置在岩心20的外壁上，第一检测仪41用于检测每对电极板40之间形成的电阻，提高了电阻测量的准确性，而在试验中会往岩心20中注入油，模拟实际含油岩层，根据测得的电阻，可以得到岩心20的含油饱和度的数值，提高了检测精度。

具体的，绝缘壳体30可以为包裹在岩心20外侧的环氧树脂，用于在岩心20的外围形成密闭的空间，避免进入岩心20中的流体漏出，在进行岩心20的含油饱和度测量时，可以先从流体入口301注入油，在岩心20内充满油后，再通过驱替流体，在驱替过程中可以监测岩心20中含有饱和度的变化。

可选的，为了绝缘壳体30上开设的流体入口301和流体出口302的位置具备良好的密封性，在流体入口301和流体出口302分别设置第一流通座31和第二流通座32，两者的材质可以为各种绝缘材料，例如，可以是有机玻璃或电木等。第一流通座31和第二流通座32分别抵接在岩心20的两端，绝缘壳体30包括在第一流通座31和第二流通座32的周边，实现密封和固定，并露出第一流通座31和第二流通座32中心的贯穿的通孔，以使得流体可以流入和流出，而第一流通座31和第二流通座32中心的通孔设置有内螺纹，在非试验的状态时，可以通过密封螺栓旋入通孔进行密封。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，电极板40具有至少两对，且每对电极板40中的两个电极板40分别设置在岩心20的不同侧。

具体的，如图2和图3所示，多对电极板40沿岩心20中的流体流动方向设置，即岩心20的长度方向，不同对电极板40沿由流体入口301到流体出口302的方向依次间隔排列；而每对电极板40中的两个电极板40分别设置在岩心20的水平方向的相对两侧，从而可以测量不同位置的岩心内的电阻率，相应的，提高了计算岩心的含油饱和度时数据的准确性。

可选的，第一检测仪41可以为电阻仪，且电极板40分别与第一检测仪41电连接。

可选的，电极板40的材料可以是红铜，且在电极板40与岩心20贴合的内壁可以设置镀银层，从而降低电阻提高导电效果，相应的，提升岩心20中电阻率测量的准确性。

需要说明的，在岩心20的表面相对两侧设置电极板40的目的是准确测量岩心20的电阻率参数，因此在岩心20多个相对的侧壁设置更多的电极板40，或者在不同的相对侧壁交替分别设置电极板40均可以达到本实施例的目的，在此不再展开描述。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，储液容器10为多个，且不同储液容器10分别盛装有不同流体，储液容器10通过可开闭的连通阀择一和流体入口301连通。

具体的，储液容器10与流体入口301之间设置有第一连通阀60，第一连通阀60为多通阀，且其通路数量可以根据储液容器10的数量来设计，即每个储液容器10与第一连通阀60的一个通道入口连通，且每个储液容器10与第一连通阀60的通路可以选择性的开启；此外，在第一连通阀60与流体入口301之间还可以设置压力表，以测量流体流入岩心时的压力。

可选的，储液容器10中盛装的流体包括水、油、聚合物溶剂中的任一种，从而按照一定的顺序分别向岩心20注入不同的流体，根据实际采油的过程，模拟实际采油时岩心20内的原油驱替过程。在本实施例中，设置有三个储液容器10，其中第一容器101用于装入水，第二容器102用于装入油，第三容器103用于装入聚合物溶剂，从而分别依次向岩心20注入油、水和聚合物溶剂，从而可以模拟采油的化学驱替的过程。

需要说明的是，第三容器103中的聚合物溶剂可以根据模拟的化学驱的类型的差异有所区别，例如，当模拟聚合物驱时，第三容器103中为聚合物溶液；当模拟二元复合驱时，第三容器103中为聚合物溶液与活性剂的混合溶液；当模拟三元复合驱时，第三容器103中为聚合物溶液、活性剂及碱的混合溶液。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括驱动单元50，驱动单元50与储液容器10连通，用于驱动储液容器10中的流体进入流体入口301，从而实现驱替的过程。

具体的，驱动单元50的可以是平流泵，在驱动单元50的输入端可以连通有储水罐90，储水罐90中储存有蒸馏水，驱动单元50通过从储水罐90中泵出蒸馏水，驱动储液容器10中的流体向流体入口301流动。

可选的，在驱动单元50与储液容器10之间可以设置有第二连通阀61，第二连通阀61为多通阀，且和第一连通阀60相同，通路数量可以根据储液容器10的数量来设计及可以选择性的开启，此处不再赘述。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，检测单元还包括第二检测仪42，第二检测仪42连接于岩心20的侧壁，以检测岩心20的压力，及岩心20中的驱替压力。

具体的，在绝缘壳体30上沿岩心20的长度方向，即流体流动的方向，可以设置有测试孔，第二检测仪42可以通过测试孔检测岩心20中的躯体压力，且测试孔可以沿岩心20的长度方向设置多个，而第二检测仪42也可以设置多个分别与测试孔一一对应，以测量岩心20不同分段的驱替压力。

可选的，第二检测仪42可以为压力表，且在绝缘壳体30的测试孔可以设置第三流通座33，从而起到密封效果，第三流通座33的结构及密封方式类似于第一流通座31和第二流通座32，此处不再赘述。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置还包括存液筒70，存液筒70和流体出口302连通，用于接收由流体出口302流出的流体。

具体的，存液筒70上可以刻有体积刻度数值，从而在模拟试验过程中可以读取从岩心20中流出的流体的体积。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括恒温箱100，储液容器10和测试组件均设置在恒温箱100内，从而保证检测数据的准确性。

作为一种可选的方式，本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，还包括处理器80，处理器80和检测单元电连接，用于根据检测单元的检测结果获得岩心20的含油饱和度的数值及变化趋势。

下面将结合一个具体的示例，来说明本发明的岩心含油饱和度监测装置的工作过程。

步骤1：将天然岩心切割为4.5×4.5×30cm的长方体岩心，并进行拼装以及环氧树脂605浇注，其中，空气渗透率为1138mD。

准备试验流体，其中：模拟油采用海上油田原油进行配制，粘度为72mPa·s，温度为65℃，压力为10Mpa，模拟水离子含量如表1：

表1模拟水离子含量

聚合物溶液为疏水性聚丙烯酰胺，采用石油天然气行业标准SY/T6576-2003配制1000ppm浓度聚合物溶液。

将模拟水、模拟油、聚合物溶液分别装入第一容器101、第二容器102和第三容器103中，并在储水罐90中装入适量的蒸馏水。

步骤2：将岩心20外围的第一流通31、第二流通座32、第三连通座关闭，称量岩心20的重量并记录，其后将岩心20在-0.1MPa条件下抽真空128h后，将第一流通座31连接于盛满模拟水的烧杯进行饱和模拟水，待岩心20的重量不再变化，再次称量其重量并记录，根据质量差以及体积计算岩心20的孔隙度并记录，最后将岩心20放入恒温箱100中。

步骤3：启动驱动单元50、第一检测仪41、处理器80，将第一检测仪41调零，驱动单元50的流速调节为0.5mL/min，待第二容器102中的模拟油稳定流出，使驱动单元50、第二容器102、岩心20、存液筒70形成通路，待模拟油从流体出口302稳定流出，关闭驱动单元50。

步骤4：打开驱动单元50、第一容器101，使得第一容器101中的模拟水驱替岩心20中的模拟油，每间隔10min读取存液筒70内流入模拟油的体积，同时通过第二检测仪42监测不同时刻岩心20内部的压力情况，每10min读取其示数进行记录，第一检测仪41通过电极板40测试不同时刻岩心20内部的电阻率变化，并将电阻率信号传输至处理器80，处理器80可以完成不同时刻岩心20内部的含油饱和度图像，当监测岩心20内流出模拟水，记录此时的电阻率，绘制其含油饱和度分布图。具体的，如图4所示，在岩心20中含油饱和度数值沿着流体流动方向交替递增，其中，标注的对比数值中，0表示含油饱和度为0，0.8表示含油饱和度为80％。继续注入模拟水驱替，待岩心20内流出的流体中模拟水的比例达到一个设定数值，关闭驱动单元50。

步骤5：打开驱动单元50、第三容器103，第三容器103中的聚合物溶液驱替岩心20中的模拟油，每间隔10min读取存液筒70内流入模拟油的体积，同时通过第二检测仪42监测不同时刻岩心20内部的压力情况，每10min读取其示数进行记录，第一检测仪41通过电极板40测试不同时刻岩心20内部的电阻率变化，并将电阻率信号传输至处理器80，处理器80可以完成不同时刻岩心20内部的含油饱和度图像，待岩心20内流出的流体中聚合物溶液的比例达到一个设定数值，关闭驱动单元50。

按照上述的步骤进行的试验可以准确测试岩心20中的含油饱和度，并监测含油饱和度的变化趋势。

本发明提供的岩心含油饱和度监测装置，包括储液容器和测试组件，其中，测试组件包括待测岩心、绝缘壳体以及检测单元，绝缘壳体包裹在岩心外侧，绝缘壳体上开设有流体入口和流体出口，流体入口和储液容器连通，储液容器用于通过流体入口向岩心注入流体，且经过岩心的流体通过流体出口流出绝缘壳体；检测单元包括至少一对电极板和与电极板连接的第一检测仪，电极板设置在岩心的外壁上，第一检测仪用于检测每对电极板之间形成的电阻，可以准确检测岩心内部的电阻率，从而提高了岩心含油饱和度的检测精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，包括储液容器和测试组件；

所述测试组件包括待测岩心、绝缘壳体以及检测单元，所述绝缘壳体包裹在所述岩心外侧，所述绝缘壳体上开设有流体入口和流体出口，所述流体入口和所述储液容器连通，所述储液容器用于通过所述流体入口向所述岩心注入流体，且经过所述岩心的流体通过所述流体出口流出所述绝缘壳体；所述检测单元包括至少一对电极板和与所述电极板连接的第一检测仪，所述电极板设置在所述岩心的外壁上，所述第一检测仪用于检测每对所述电极板之间形成的电阻，以根据所述电阻得到所述岩心的饱和度。

2.根据权利要求1所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，所述电极板具有至少两对，且每对所述电极板中的两个电极板分别设置在所述岩心的不同侧。

3.根据权利要求2所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，每对所述电极板中的两个电极板分别设置在所述岩心的水平方向的相对两侧。

4.根据权利要求2所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，不同对所述电极板沿由所述流体入口到所述流体出口的方向依次间隔排列。

5.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，所述储液容器为多个，且不同所述储液容器分别盛装有不同流体，所述储液容器通过可开闭的连通阀择一和所述流体入口连通；

所述储液容器中盛装的流体包括水、油、聚合物溶剂中的任一种。

6.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，还包括驱动单元，所述驱动单元与所述储液容器连通，用于驱动所述储液容器中的流体进入所述流体入口。

7.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，所述检测单元还包括第二检测仪，所述第二检测仪连接于所述岩心的侧壁，以检测所述岩心侧壁的压力。

8.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，还包括存液筒，所述存液筒和所述流体出口连通，用于接收由所述流体出口流出的流体。

9.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，还包括恒温箱，所述储液容器和所述测试组件均设置在所述恒温箱内。

10.根据权利要求1-4任一项所述的岩心含油饱和度监测装置，其特征在于，还包括处理器，所述处理器和所述检测单元电连接，用于根据所述检测单元的检测结果获得所述岩心的饱和度。

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