CN112177608A - 高温高压页岩油藏渗吸评价装置 - Google Patents

Abstract

高温高压页岩油藏渗吸评价装置。涉及致密油田采油评价技术领域。压力罐的底部有压缩套，压缩套内装有岩心，岩心上面的岩心的沉孔内插有压裂管，压裂管向上延伸穿过压缩套并与压缩套密封连接，压裂管穿过压力罐的法兰盖并与法兰盖密封连接。本发明具有如下有益效果：通过设置压缩套将岩心与外部分隔开，岩心内部的油藏不产生泄漏渗出，外部的压力和温度可作用在岩心上，通过压力平衡器可保持岩心受压平衡，致密油藏岩心的空隙内油水分布不会发生变化，模拟压裂液注入地层、焖井以及渗吸置换采油的过程，将对压裂液成分优选，焖井时间的确定以及渗吸的机理研究产生重要影响，为在高温高压环境下进行岩心渗吸实验提供了有效的实验设备。

Description

高温高压页岩油藏渗吸评价装置

技术领域：

本发明涉及致密油田采油评价技术领域，尤其是高温高压页岩油藏渗吸评价装置。

背景技术：

致密油资源国内外储量极为丰富，由于致密油藏的基质渗透率极低，目前国内外主流的依靠天然地层能量衰竭的开发方式，只能动用被人工裂缝网络所沟通裂缝的临近区域的原油，使得油藏的最终采收率最多只能达到3-10％，利用表面活性剂改变储层润湿性提高采收率早已被运用于常规的多裂缝型碳酸盐岩油藏的开发之中，以期在注水开采的过程中通过改变油藏的润湿性以促进基质的渗吸作用，从而将原油从基质置换到裂缝然后被水带出，由于水力压裂后的致密油藏具有类似的特点和开采需求，可以加强渗吸作用的表面活性剂体系也已被用于致密油藏的提高采收率研究之中，在水力压裂作业时，数以万方的压裂液以高排量被泵入地层，以创造人工体积裂缝网络而增大致密油藏的泄流面积，同时将表面活性剂以压裂液添加剂的方式注入储层提高基质油水置换的效果；

如此大体量的压裂液注入地层，升高了地层的能量，并且通过渗吸作用，有助于油水两相的重新分布，可以消除压裂液在近裂缝面基质中的水锁伤害，所以现场往往通过压裂后的焖井操作，等待井下油水置换，提高了原油产量和产油效率，合理设计压裂液组分，促进压裂液在储层基质中的渗吸作用，从而增加其波及体积与原油的动用程度，使压裂作业消耗的机械能得以有效地转化为地层能量的补充，提高焖井作业中油水置换的效果；

室内实验如果能准确的模拟压裂液注入地层、焖井以及渗吸置换采油的过程，将对压裂液成分优选，焖井时间的确定以及渗吸的机理研究产生重要影响；

为取得束缚水饱和度，从而求准原始含油饱和度，国内多使用油基泥浆取岩心，为检查开采后变化了的油、水饱和度，中国广泛应用密闭液保护岩心的密闭取心工艺；

美国自上世纪八十年代以来发展了保压密闭取心，使取出的岩心既不受泥浆影响，又能保持地层压力条件下的流体饱和度，国内也研究成功此项技术，但此法工艺复杂，成本非常高；

致密油藏属于无自然产能油藏，岩心取出时可不考虑含油的损失，但是需要注意岩心边缘界面由于压力消失带来的油藏分布问题，需要在实验数据上加以修正，或者加压使之重新回到原始状态，目前的渗吸评价试验装置均没有注意到该压力差带来的实验误差，如发明CN107101925A、发明CN104020098A为的岩心渗吸实验，该弊端很明显，油田现场不存在基质周围被水浸泡的场景，同时将岩心直接泡在水中，容易引起毛管力相抵，导致实验误差，或者是在没有模拟底层压力、温度的情况下进行渗吸实验，造成实验数据失真，远低于美国的保压密闭取心方式所取得的实验数据，是我国致密油藏渗吸评价的技术瓶颈。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供高温高压页岩油藏渗吸评价装置。

本发明的技术方案是：高温高压页岩油藏渗吸评价装置，包括压力罐，压力罐为一钢制圆筒上部带法兰盖密封连接的密闭容器，压力罐上部设有排气阀，底部设有排污阀，压力罐的底部设有支架，支架上放置有压缩套，压缩套底部设有法兰盖密封连接成为一个密闭的容器，压缩套为耐压橡胶制成，压缩套内装有岩心，岩心上面中心切削一个沉孔，岩心的沉孔内插有压裂管，压裂管向上延伸穿过压缩套并与压缩套密封连接，压裂管穿过压力罐的法兰盖并与法兰盖密封连接；

压裂管伸出压力罐后并联两路管线，一路管线连接渗吸液储瓶，另一路管线连接压裂液升压泵出口，压裂液升压泵进口连接压裂液储箱，并联的两个管路上均设有电动阀；

压力罐上设有管线连接填充液升压泵出口，填充液升压泵进口连接填充液储箱；

填充液储箱和压裂液储箱上均设有温度探头和电加热器。

压裂管上旁通一个管路连接压力平衡器，压力平衡器包括壳体，壳体内设有浮动活塞与壳体内孔通过密封圈间隙配合连接，浮动活塞一侧的壳体内腔通过压裂液连通管与压裂管连通，浮动活塞的另一侧的壳体内腔通过填充液连通管与压力罐连通，在填充液连通管一侧，壳体上设有支杆，支杆与浮动活塞同轴心，支杆通过密封圈与壳体间隙配合连接，位于壳体外侧的支杆上设有电磁线圈，电磁线圈与壳体固定连接，在电磁线圈通电时，支杆受磁力作用抵住浮动活塞。

压裂管下端面上设有压裂头与压力管螺纹密封连接，压裂头的内孔与压力管的进液孔连通。

在渗吸液储瓶的进口路管线上，设有流量计和减压阀，在压裂液升压泵出口的管路上设有流量计、单向阀和压力表，填充液升压泵出口管路上设有单向阀和压力表。

本发明具有如下有益效果：通过设置压缩套将岩心与外部分隔开，岩心内部的油藏不产生泄漏渗出，同时，外部的压力和温度可作用在岩心上，通过压力平衡器可保持岩心受压平衡，致密油藏岩心的空隙内油水分布不会发生变化，填充液的压力通过压缩套传递给岩心，传递压力的填充液不会进入岩心，保持岩心内部的油藏的油水饱和度不受影响，即使填充液和压裂液升压时有少许变化，在压力平衡器的作用下，压力罐内的压力和压裂管内的压力仍然能够平衡保持一致，模拟压裂液注入地层、焖井以及渗吸置换采油的过程，为在高温高压环境下进行岩心渗吸实验提供了有效的实验设备，利用该实验装置能较好地模拟油藏环境下岩心的高温、高压渗吸过程，整个装置操作简单，测试结果准确，为在高温高压环境下的岩心渗吸实验结果分析提供了准确的数据，将对压裂液成分优选，焖井时间的确定以及渗吸的机理研究产生重要影响。

附图说明：

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明中压力平衡器的结构示意图。

图中1-压力罐，2-温度探头，3-电加热器，4-填充液储箱，5-填充液升压泵，6-单向阀，7-压力表，8-压缩套，9-岩心，10-压裂管，11-支架，12-排污阀，13-排气阀，14-流量计，15-电动阀，16-压裂液升压泵，17-压裂液储箱，18-渗吸液储瓶，19-压力平衡器，20-壳体，21-浮动活塞，22-压裂液连通管，23-填充液连通管，24-支杆，25-电磁线圈，26-进液孔，27-压裂头，28-减压阀。

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结合图2所示，高温高压页岩油藏渗吸评价装置，包括压力罐1，压力罐1为一钢制圆筒上部带法兰盖密封连接的密闭容器，压力罐1上部设有排气阀13，底部设有排污阀12，压力罐1的底部设有支架11，支架11上放置有压缩套8，压缩套8底部设有法兰盖密封连接成为一个密闭的容器，压缩套8为耐压橡胶制成，压缩套8内装有岩心9，岩心9上面中心切削一个沉孔，岩心9的沉孔内插有压裂管10，压裂管10向上延伸穿过压缩套8并与压缩套8密封连接，压裂管10穿过压力罐1的法兰盖并与法兰盖密封连接；

压裂管10伸出压力罐1后并联两路管线，一路管线连接渗吸液储瓶18，另一路管线连接压裂液升压泵16出口，压裂液升压泵16进口连接压裂液储箱17，压裂液储箱17内装有配制好的压裂液，并联的两个管路上均设有电动阀15用于渗吸液储瓶18和压裂液升压泵16的管道之间切换，达到压裂和渗吸之间转换；

压力罐1上设有管线连接填充液升压泵5出口，填充液升压泵5进口连接填充液储箱4，填充液储箱内装有液压油或水通过填充液升压泵5向压力罐1内填充液体并升压；

填充液储箱4和压裂液储箱17上均设有温度探头2和电加热器3。

压裂管10上旁通一个管路连接压力平衡器19，压力平衡器19包括壳体20，壳体20内设有浮动活塞21与壳体20内孔通过密封圈间隙配合连接，浮动活塞21一侧的壳体20内腔通过压裂液连通管22与压裂管10连通，浮动活塞21的另一侧的壳体20内腔通过填充液连通管23与压力罐1连通，在填充液连通管23一侧，壳体20上设有支杆24，支杆24与浮动活塞21同轴心，支杆24通过密封圈与壳体20间隙配合连接，位于壳体20外侧的支杆24上设有电磁线圈25，电磁线圈25与壳体20固定连接，在电磁线圈25通电时，支杆24受磁力作用抵住浮动活塞21。

压裂管10下端面上设有压裂头27与压力管10螺纹密封连接，压裂头27的内孔与压力管10的进液孔26连通。

在渗吸液储瓶18的进口路管线上，设有流量计14和减压阀28，在压裂液升压泵16出口的管路上设有流量计14、单向阀6和压力表7，填充液升压泵5出口管路上设有单向阀6和压力表7，通过压力表7观察升压的数值，通过流量计14计算出压裂液进入岩心的流量和岩心内渗吸出的渗吸液流量，用于评价指导配制各种压裂液的指标。

岩心9从压缩套8的底部装入，将岩心9密封在压缩套8内，压缩套8放置在压力罐1的支架11上，压缩套8四周均可承压力和温度影响并传递给岩心9，将压裂管10插入压力罐1和压缩套8并与压力罐1和压缩套8密封连接，压裂管10插入到岩心9的沉孔内，填充液升压泵5将填充液升压进入压力罐1，打开排气阀13，当填充液充满压力罐1后关闭排气阀13，填充液升压泵5和压裂液升压泵16同时升压，此时压裂液升压泵16管路上的电动阀15打开，渗吸液储瓶18管路上的电动阀15关闭，同时升压的目的是岩心9内的油藏在两个方向上受压力一样，致密油藏岩心9的空隙内油水分布不会发生变化，填充液的压力通过压缩套8传递给岩心9，传递压力的填充液不会进入岩心9，保持岩心9内部的油藏的油水饱和度不受影响，即使填充液和压裂呀升压时有少许变化，在压力平衡器19的作用下，压力罐1内的压力和压裂管10内的压力仍然能够平衡，保持一致。

当填充液和压裂液的压力升至开采岩心9的地层压力时，完成了模拟地层条件的工作，此时的岩心9四周承压，压力数值与地层内一样，保持了岩心9的原始状态，关闭填充液升压泵5，在单向阀6的作用下，压力罐1内的压力不会下降。

此时，电磁线圈25通电，支杆24抵住浮动活塞21，浮动活塞21不能向填充液连通管23方向移动，压力平衡器19失去压力平衡作用，压裂液升压泵16再次升压，此时，压力罐1内的压力保持变，岩心承受压裂升压泵16的压力，直到设定的压裂作业的压力时，对岩心9进行压裂，通过更换不同内孔的压裂头27，可改变压裂参数，试验不同参数下的压裂效果，压裂结束后关闭压裂液升压泵16，压裂管10内的压力在单向阀6的作用下不会下降，保持压裂压力，开始模拟焖井阶段，上述实验的同时，通过电加热器3和温度探头控制填充液和压裂液的温度，模拟在不同温度下的渗吸程度，提供岩心9渗吸的油藏温度和压力条件。

焖井结束后，岩心9渗吸过程中油水置换，关闭压裂液升压泵16管路上的电动阀15，打开渗吸液储瓶18管路上的电动阀15，调整减压阀28，渗吸出来的油藏通过压裂管10进入渗吸液储瓶18，可试验不同降压阶段的吐油周期和渗吸油流量。

Claims (4)

1.一种高温高压页岩油藏渗吸评价装置，包括压力罐(1)，其特征在于：压力罐(1)为一钢制圆筒上部带法兰盖密封连接的密闭容器，压力罐(1)上部设有排气阀(13)，底部设有排污阀(12)，压力罐(1)的底部设有支架(11)，支架(11)上放置有压缩套(8)，压缩套(8)底部设有法兰盖密封连接成为一个密闭的容器，压缩套(8)为耐压橡胶制成，压缩套(8)内装有岩心(9)，岩心(9)上面中心切削一个沉孔，岩心(9)的沉孔内插有压裂管(10)，压裂管(10)向上延伸穿过压缩套(8)并与压缩套(8)密封连接，压裂管(10)穿过压力罐(1)的法兰盖并与法兰盖密封连接；

压裂管(10)伸出压力罐(1)后并联两路管线，一路管线连接渗吸液储瓶(18)，另一路管线连接压裂液升压泵(16)出口，压裂液升压泵(16)进口连接压裂液储箱(17)，并联的两个管路上均设有电动阀(15)；

压力罐(1)上设有管线连接填充液升压泵(5)出口，填充液升压泵(5)进口连接填充液储箱(4)；

填充液储箱(4)和压裂液储箱(17)上均设有温度探头(2)和电加热器(3)。

2.根据权利要求1所述的高温高压页岩油藏渗吸评价装置，其特征在于：压裂管(10)上旁通一个管路连接压力平衡器(19)，压力平衡器(19)包括壳体(20)，壳体(20)内设有浮动活塞(21)与壳体(20)内孔通过密封圈间隙配合连接，浮动活塞(21)一侧的壳体(20)内腔通过压裂液连通管(22)与压裂管(10)连通，浮动活塞(21)的另一侧的壳体(20)内腔通过填充液连通管(23)与压力罐(1)连通，在填充液连通管(23)一侧，壳体(20)上设有支杆(24)，支杆(24)与浮动活塞(21)同轴心，支杆(24)通过密封圈与壳体(20)间隙配合连接，位于壳体(20)外侧的支杆(24)上设有电磁线圈(25)，电磁线圈(25)与壳体(20)固定连接，在电磁线圈(25)通电时，支杆(24)受磁力作用抵住浮动活塞(21)。

3.根据权利要求1所述的高温高压页岩油藏渗吸评价装置，其特征在于：压裂管(8)下端面上设有压裂头(27)与压力管(10)螺纹密封连接，压裂头(27)的内孔与压力管(10)的进液孔(26)连通。

4.根据权利要求1所述的高温高压页岩油藏渗吸评价装置，其特征在于：在渗吸液储瓶(18)的进口路管线上，设有流量计(14)和减压阀(28)，在压裂液升压泵(16)出口的管路上设有流量计(14)、单向阀(6)和压力表(7)，填充液升压泵(5)出口管路上设有单向阀(6)和压力表(7)。

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