CN112814651A - 一种油藏注气吞吐实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油藏注气吞吐实验装置，其包括核磁共振检测仪、设于核磁共振检测仪内的岩心夹持器、与岩心夹持器连接的地层水注入单元、与岩心夹持器连接的氯化锰溶液注入单元、与岩心夹持器连接的原油注入单元、与岩心夹持器连接的抽真空单元、与岩心夹持器连接的气体注入单元、以及与岩心夹持器连接的原油接收单元。本发明的实验装置将复杂的吞吐实验流程整合到一个实验系统内，实验过程无需频繁操作岩心夹持器等关键部件，有效降低了实验的系统误差，提高实验准确性和实验效率。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，尤其是一种油藏注气吞吐实验装置。
背景技术
二氧化碳吞吐是提高采收率的有效方法之一，二氧化碳驱油技术在提高采收率领域已经得到了验证并取得了良好的效果。但是在低渗和超低渗的条件下，关于二氧化碳吞吐提高原油采收率的效果还有待于进一步的研究和完善。从目前来看二氧化碳在低渗超低渗油藏中的吞吐机理、吞吐规律、吞吐过程中的流体分布状况仍处于探索和完善的阶段，特别是在储层致密呈低渗超低渗的状态下，裂缝的存在对吞吐的效果有着至关重要的影响。现有的注气吞吐实验装置无法完成整个吞吐实验流程，需要频繁移动岩心夹持器等关键部件，很容易造成实验的系统误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种油藏注气吞吐实验装置，以解决现有实验装置无法完成整个吞吐实验流程，需要频繁移动岩心夹持器的问题。
为达到上述目的，本发明提出一种油藏注气吞吐实验装置，其包括核磁共振检测仪、设于所述核磁共振检测仪内的岩心夹持器、与所述岩心夹持器连接的地层水注入单元、与所述岩心夹持器连接的氯化锰溶液注入单元、与所述岩心夹持器连接的原油注入单元、与所述岩心夹持器连接的抽真空单元、与所述岩心夹持器连接的气体注入单元、以及与所述岩心夹持器连接的原油接收单元。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述岩心夹持器的两端分别通过一端盖密封，所述核磁共振检测仪内设有两个分别用于压紧所述端盖的压盖组件，每个所述压盖组件均包括滑轨台、滑块和丝杠，所述滑块能滑动地与所述滑轨台配合，所述丝杠能转动地安装在所述滑轨台上，且所述丝杠的长度方向和所述滑轨台的长度方向相同，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，两个所述压盖组件的滑块分别与两个所述端盖连接，通过旋转所述丝杠驱动所述滑块和所述端盖朝所述岩心夹持器滑动，以使所述端盖压紧所述岩心夹持器的端部。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述地层水注入单元包括地层水注液器和注水管路，所述注水管路连接所述地层水注液器和所述岩心夹持器；所述氯化锰溶液注入单元包括氯化锰溶液注液器和注液管路，所述注液管路连接所述氯化锰溶液注液器和所述岩心夹持器；所述原油注入单元包括原油注液器和注油管路，所述注油管路连接所述原油注液器和所述岩心夹持器。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述地层水注液器、所述氯化锰溶液注液器和所述原油注液器均包括：缸体、设于所述缸体内的电动推杆、以及设于所述缸体内并与所述电动推杆连接的活塞，所述缸体的一端设有缸盖，所述缸体的内部具有位于所述缸盖和所述活塞之间的液体腔，所述缸盖上设有与所述液体腔连通的出液口和补液口。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述补液口处设有第一单向阀，所述第一单向阀使所述补液口朝所述液体腔单向连通。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述岩心夹持器的第一端连接一第一总管，所述第一总管通过第一三通转接头与所述注水管路、所述注液管路和所述注油管路连接，所述第一总管上设有第一压力表，所述注水管路上设有第二单向阀，所述注液管路上设有第三单向阀，所述注油管路上设有第四单向阀。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述油藏注气吞吐实验装置还包括废液回收单元，所述废液回收单元包括废液管路，所述废液管路上设有水探测器。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述水探测器包括正极、负极、电线、电源和指示灯，所述正极和所述负极均安装在所述废液管路的管壁上并伸入所述废液管路的内腔中，所述正极和所述负极相间隔，所述正极和所述负极通过所述电线连接，所述电源和所述指示灯均与所述电线连接。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述废液回收单元还包括废液瓶，所述废液管路连接所述废液瓶和所述岩心夹持器；所述气体注入单元包括气瓶和注气管路，所述注气管路连接所述气瓶和所述岩心夹持器；所述抽真空单元包括真空泵和抽气管路，所述抽气管路连接所述真空泵和所述岩心夹持器；所述原油接收单元包括计量瓶和吐油管路，所述吐油管路连接所述计量瓶和所述岩心夹持器。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述注气管路和所述抽气管路均与一充排气管路连接，所述岩心夹持器的第二端连接一第二总管，所述第二总管通过第二三通转接头与所述充排气管路、所述废液管路和所述吐油管路连接，所述充排气管路、所述废液管路和所述吐油管路上分别设有第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀，所述注气管路上设有第一电磁阀，所述抽气管路上设有第二电磁阀，所述充排气管路上设有第二压力表。
如上所述的油藏注气吞吐实验装置，其中，所述油藏注气吞吐实验装置还包括电脑主机和显示器，所述电脑主机与所述地层水注入单元、所述氯化锰溶液注入单元、与所述原油注入单元、所述抽真空单元和所述气体注入单元连接。
本发明的油藏注气吞吐实验装置的特点和优点是：
1.本发明中的岩心夹持器用于夹持岩心，抽真空单元用于对岩心抽真空，核磁共振检测仪用于测量岩心的横向驰豫时间T2和饱和油岩心的T2谱，地层水注入单元用于向岩心内注入地层水，以使岩心饱和水，氯化锰溶液注入单元用于向岩心内注入氯化锰溶液，以驱替岩心中的地层水，原油注入单元用于向岩心内注入原油，以使岩心饱和油，气体注入单元用于向岩心夹持器内注入CO2气体，以模拟CO2吞吐，原油接收单元用于接收从岩心内流出的原油，本发明的实验装置将复杂的吞吐实验流程整合到一个实验系统内，实验过程无需频繁操作岩心夹持器等关键部件，有效降低了实验的系统误差，提高实验准确性和实验效率；
2.本发明通过采用电动推杆进行注液操作，使驱替过程均匀平稳，有利于提高实验效率；
3.本发明采用水检测器对原油驱替效果进行验证，保证驱替的准确性，同时可以大幅减少原油消耗，节省原料消耗，更加环保。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明的油藏注气吞吐实验装置的一视角的立体结构示意图；
图2是本发明的油藏注气吞吐实验装置的另一视角的立体结构示意图；
图3是本发明的油藏注气吞吐实验装置的又一视角的立体结构示意图；
图4是本发明中岩心夹持器安装在核磁共振检测仪上的示意图；
图5是图4中A处的局部放大图；
图6是本发明中注液器的结构示意图；
图7是图6中注射器的剖切状态示意图；
图8是本发明中水探测器的使用状态示意图。
主要元件标号说明：
1、核磁共振检测仪；2、岩心夹持器；3、端盖；4、滑轨台；5、滑块；6、丝杠；
7、地层水注液器；8、注水管路；9、氯化锰溶液注液器；10、注液管路；
11、原油注液器；12、注油管路；13、缸体；14、电动推杆；15、活塞；
16、缸盖；17、液体腔；18、出液口；19、补液口；20、第一单向阀；
21、第一总管；22、第一三通转接头；23、第一压力表；24、第二单向阀；
25、第三单向阀；26、第四单向阀；27、废液管路；28、水探测器；281、正极；
282、负极；283、电线；284、电源；285、指示灯；29、废液瓶；30、气瓶；
31、注气管路；32、真空泵；33、抽气管路；34、计量瓶；35、吐油管路；
36、充排气管路；37、第二总管；38、第二三通转接头；39、第一开关阀；
40、第二开关阀；41、第三开关阀；42、第一电磁阀；43、第二电磁阀；
44、第二压力表；45、电脑主机；46、显示器；47、实验桌；471、顶板；
472、底板；48、原油；49、地层水。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，除非另有说明，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是可拆卸连接，可以是直接连接，可以是通过中间媒介间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
如图1、图2、图3所示，本发明提供一种油藏注气吞吐实验装置，其包括核磁共振检测仪1、设于核磁共振检测仪1内的岩心夹持器2、与岩心夹持器2连接的地层水注入单元、与岩心夹持器2连接的氯化锰溶液注入单元、与岩心夹持器2连接的原油注入单元、与岩心夹持器2连接的抽真空单元、与岩心夹持器2连接的气体注入单元、以及与岩心夹持器2连接的原油接收单元，其中，岩心夹持器2用于夹持岩心，抽真空单元用于对岩心抽真空，核磁共振检测仪1用于测量岩心的横向驰豫时间T2和饱和油岩心的T2谱，地层水注入单元用于向岩心内注入地层水，以使岩心饱和水，氯化锰溶液注入单元用于向岩心内注入氯化锰溶液，以驱替岩心中的地层水，原油注入单元用于向岩心内注入原油，以使岩心饱和油，气体注入单元用于向岩心夹持器2内注入气体，比如注入CO2气体，以模拟CO2吞吐，原油接收单元用于接收从岩心内流出的原油。
本发明的实验装置将复杂的吞吐实验流程整合到一个实验系统内，实验过程无需频繁操作岩心夹持器2等关键部件，有效降低了实验的系统误差，提高实验准确性和实验效率。
本发明的实验装置适用于二氧化碳吞吐实验，尤其适用于对低渗超低渗页岩进行二氧化碳吞吐实验，以研究页岩中裂缝对吞吐效果的影响。
如图4、图5所示，在本发明的一实施例中，岩心夹持器2的两端分别通过一端盖3密封，核磁共振检测仪1内设有两个分别用于压紧端盖3的压盖组件，每个压盖组件均包括滑轨台4、滑块5和丝杠6，滑块5能滑动地与滑轨台4配合，例如滑轨台4具有设有滑槽，滑块5与滑槽滑动配合，丝杠6能转动地安装在滑轨台4上，且丝杠6的长度方向和滑轨台4的长度方向相同，滑块5与丝杠6螺纹连接，因此当旋转丝杠6时，丝杠6会驱动滑块5沿滑轨台4滑动，两个压盖组件的滑块5分别与两个端盖3连接，通过旋转丝杠6驱动滑块5和端盖3朝岩心夹持器2滑动，以使端盖3压紧岩心夹持器2的端部形成可靠密封，操作简单方便。
如图1、图2、图3所示，在本发明的一实施例中，地层水注入单元包括地层水注液器7和注水管路8，注水管路8连接地层水注液器7和岩心夹持器2；氯化锰溶液注入单元包括氯化锰溶液注液器9和注液管路10，注液管路10连接氯化锰溶液注液器9和岩心夹持器2；原油注入单元包括原油注液器11和注油管路12，注油管路12连接原油注液器11和岩心夹持器2。
如图1、图6、图7所示，进一步，地层水注液器7、氯化锰溶液注液器9和原油注液器11均包括：缸体13、设于缸体13内的电动推杆14、以及设于缸体13内并与电动推杆14连接的活塞15，缸体13的一端设有缸盖16，缸体13的内部具有位于缸盖16和活塞15之间的液体腔17，缸盖16上设有与液体腔17连通的出液口18和补液口19，液体腔17内的液体由出液口18流出，补液口19用于补液。当电动推杆14推动活塞15朝缸盖16移动时，液体腔17被压缩，液体腔17内的液体由出液口18流出，进入对应的注水管路8、注液管路10或注油管路12。通过采用电动推杆14进行注液操作，使驱替过程均匀平稳，有利于提高实验效率。
如图6、图7所示，更进一步，补液口19处设有第一单向阀20，第一单向阀20使补液口19朝液体腔17单向连通，以便于补液，并防止液体腔17内的液体从补液口19流出。
如图1、图2、图3所示，进一步，岩心夹持器2的第一端连接一第一总管21，第一总管21通过第一三通转接头22与注水管路8、注液管路10和注油管路12连接，即第一总管21连接其中一个端盖3，通过设置第一总管21能减少端盖3连接的管路数量，第一总管21上设有第一压力表23，以测量注入液体的压力，注水管路8上设有第二单向阀24，第二单向阀24使地层水朝岩心夹持器2单向流动，防止地层水倒流，注液管路10上设有第三单向阀25，第三单向阀25使氯化锰溶液朝岩心夹持器2单向流动，防止氯化锰溶液倒流，注油管路12上设有第四单向阀26，第四单向阀26使原油朝岩心夹持器2单向流动，防止原油倒流。
如图1、图2、图3所示，在本发明的一实施例中，油藏注气吞吐实验装置还包括废液回收单元，废液回收单元包括废液管路27，废液管路27上设有水探测器28，水探测器28用于在原油驱替岩心过程中，检测岩心内的地层水是否全部流出，以判断岩心是否饱和油。本实施例采用水检测器对原油驱替效果进行验证，保证驱替的准确性，同时可以大幅减少原油消耗，节省原料消耗，更加环保。
如图8所示，进一步，水探测器28包括正极281、负极282、电线283、电源284和指示灯285，正极281和负极282均安装在废液管路27的管壁上并伸入废液管路27的内腔中，正极281和负极282相间隔，即正极281和负极282不接触，正极281和负极282通过电线283连接，电源284和指示灯285均与电线283连接。在向岩心内注入原油的过程中，岩心内的地层水流出进入废液管路27，当废液管路27中有地层水49经过时，地层水将正极281和负极282导通，指示灯285亮，当废液管路27中只有原油48经过时，指示灯285处于持续灭灯状态，说明岩心中的地层水已全部流出，岩心饱和油完成。
本发明中的水探测器28使用简单方便，为判断岩心饱和油提供了极大便利。
如图1、图2、图3所示，进一步，废液回收单元还包括废液瓶29，废液瓶29用于回收废液，废液管路27连接废液瓶29和岩心夹持器2；气体注入单元包括气瓶30和注气管路31，注气管路31连接气瓶30和岩心夹持器2，例如该气瓶30为CO2气瓶；抽真空单元包括真空泵32和抽气管路33，抽气管路33连接真空泵32和岩心夹持器2；原油接收单元包括计量瓶34和吐油管路35，吐油管路35连接计量瓶34和岩心夹持器2，计量瓶34用于计量从岩心流出的原油。
如图1、图2、图3所示，进一步，注气管路31和抽气管路33均与一充排气管路36连接，岩心夹持器2的第二端连接一第二总管37，即第一总管21和第二总管37分别连接两个端盖3，通过设置第二总管37能减少端盖3连接的管路数量，第二总管37通过第二三通转接头38与充排气管路36、废液管路27和吐油管路35连接，充排气管路36、废液管路27和吐油管路35上分别设有第一开关阀39、第二开关阀40和第三开关阀41，以分别控制这三条管路的通断，注气管路31上设有第一电磁阀42，以控制注气管路31的通断，抽气管路33上设有第二电磁阀43，以控制抽气管路33的通断，充排气管路36上设有第二压力表44，以检测气体压力。
例如第一开关阀39、第二开关阀40和第三开关阀41均为手动开合阀门。
如图1、图2、图3所示，在本发明的一实施例中，油藏注气吞吐实验装置还包括电脑主机45和显示器46，电脑主机45与地层水注入单元、氯化锰溶液注入单元、与原油注入单元、抽真空单元和气体注入单元连接，显示器46与电脑主机45连接。
具体是，电脑主机45与地层水注液器7的电动推杆14、氯化锰溶液注液器9的电动推杆14、原油注液器11的电动推杆14、真空泵32、第一电磁阀42和第二电磁阀43电连接，以控制这些电动部件的启停。
如图1、图2、图3所示，进一步，油藏注气吞吐实验装置还包括实验桌47，实验桌47包括顶板471和底板472，顶板471和底板472之间具有放置空间，核磁共振检测仪1和显示器46放在顶板471上，地层水注液器7、氯化锰溶液注液器9、原油注液器11、真空泵32、气瓶30、废液瓶29、计量瓶34和电脑主机45均位于放置空间内且放在底板472上。
采用本发明的实验装置进行二氧化碳吞吐实验时，操作步骤如下：
(1)将岩心置于岩心夹持器2中，将岩心夹持器2夹装于核磁共振检测仪1内，打开充排气管路36上的第一开关阀39和抽气管路33上的第二电磁阀43，其余阀保持关闭；在电脑主机45的控制下，真空泵32工作，对岩心抽真空，真空24小时后，打开废液管路27上的第二开关阀40，关闭充排气管路36的第一开关阀39；在电脑主机45的控制下，地层水注液器7以0.3cm3/min的速度用地层水驱替岩心，使岩心饱和水；之后使用核磁共振检测仪1测量岩心样本的横向驰豫时间T2；
(2)然后在电脑主机45的控制下，氯化锰溶液注液器9用4个孔隙体积的20000mg/L浓度的氯化锰溶液驱替岩心，之后再次用核磁共振检测仪1扫描岩心，确保地层水的氢信号消失；
(3)之后在电脑主机45的控制下，原油注液器11以0.3cm3/min的速度用原油驱替岩心，直至水探测器28长时间处于灭灯状态，得到束缚水条件下饱和油岩心，然后用核磁共振检测仪1测得饱和油岩心的T2谱；
(4)随后关闭废液管路27的第二开关阀40，打开充排气管路36的第一开关阀39，以实验区块的地层压力为围压，在电脑主机45的控制下，第一电磁阀42打开，将气瓶30中的CO2气体以恒定的压差注入岩心夹持器2中，直至岩心夹持器2内压力达到预设焖井压力；
(5)维持焖井压力不变后，关闭第一电磁阀42，按实际实验设定时间为焖井时间进行焖井；
(6)焖井结束后，打开吐油管路35上的第三开关阀41，岩心内的原油流出进入计量瓶34，这一过程中计量相关的数据；
(7)吞吐结束后，采用核磁共振检测仪1测量吞吐后岩心内含油饱和度的分布和变化。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
Claims (11)
1.一种油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述油藏注气吞吐实验装置包括核磁共振检测仪、设于所述核磁共振检测仪内的岩心夹持器、与所述岩心夹持器连接的地层水注入单元、与所述岩心夹持器连接的氯化锰溶液注入单元、与所述岩心夹持器连接的原油注入单元、与所述岩心夹持器连接的抽真空单元、与所述岩心夹持器连接的气体注入单元、以及与所述岩心夹持器连接的原油接收单元。
2.如权利要求1所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器的两端分别通过一端盖密封，所述核磁共振检测仪内设有两个分别用于压紧所述端盖的压盖组件，每个所述压盖组件均包括滑轨台、滑块和丝杠，所述滑块能滑动地与所述滑轨台配合，所述丝杠能转动地安装在所述滑轨台上，且所述丝杠的长度方向和所述滑轨台的长度方向相同，所述滑块与所述丝杠螺纹连接，两个所述压盖组件的滑块分别与两个所述端盖连接，通过旋转所述丝杠驱动所述滑块和所述端盖朝所述岩心夹持器滑动，以使所述端盖压紧所述岩心夹持器的端部。
3.如权利要求1所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述地层水注入单元包括地层水注液器和注水管路，所述注水管路连接所述地层水注液器和所述岩心夹持器；所述氯化锰溶液注入单元包括氯化锰溶液注液器和注液管路，所述注液管路连接所述氯化锰溶液注液器和所述岩心夹持器；所述原油注入单元包括原油注液器和注油管路，所述注油管路连接所述原油注液器和所述岩心夹持器。
4.如权利要求3所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述地层水注液器、所述氯化锰溶液注液器和所述原油注液器均包括：缸体、设于所述缸体内的电动推杆、以及设于所述缸体内并与所述电动推杆连接的活塞，所述缸体的一端设有缸盖，所述缸体的内部具有位于所述缸盖和所述活塞之间的液体腔，所述缸盖上设有与所述液体腔连通的出液口和补液口。
5.如权利要求4所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述补液口处设有第一单向阀，所述第一单向阀使所述补液口朝所述液体腔单向连通。
6.如权利要求3所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述岩心夹持器的第一端连接一第一总管，所述第一总管通过第一三通转接头与所述注水管路、所述注液管路和所述注油管路连接，所述第一总管上设有第一压力表，所述注水管路上设有第二单向阀，所述注液管路上设有第三单向阀，所述注油管路上设有第四单向阀。
7.如权利要求1至6任一项所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述油藏注气吞吐实验装置还包括废液回收单元，所述废液回收单元包括废液管路，所述废液管路上设有水探测器。
8.如权利要求7所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述水探测器包括正极、负极、电线、电源和指示灯，所述正极和所述负极均安装在所述废液管路的管壁上并伸入所述废液管路的内腔中，所述正极和所述负极相间隔，所述正极和所述负极通过所述电线连接，所述电源和所述指示灯均与所述电线连接。
9.如权利要求8所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述废液回收单元还包括废液瓶，所述废液管路连接所述废液瓶和所述岩心夹持器；所述气体注入单元包括气瓶和注气管路，所述注气管路连接所述气瓶和所述岩心夹持器；所述抽真空单元包括真空泵和抽气管路，所述抽气管路连接所述真空泵和所述岩心夹持器；所述原油接收单元包括计量瓶和吐油管路，所述吐油管路连接所述计量瓶和所述岩心夹持器。
10.如权利要求9所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述注气管路和所述抽气管路均与一充排气管路连接，所述岩心夹持器的第二端连接一第二总管，所述第二总管通过第二三通转接头与所述充排气管路、所述废液管路和所述吐油管路连接，所述充排气管路、所述废液管路和所述吐油管路上分别设有第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀，所述注气管路上设有第一电磁阀，所述抽气管路上设有第二电磁阀，所述充排气管路上设有第二压力表。
11.如权利要求1至6任一项所述的油藏注气吞吐实验装置，其特征在于，所述油藏注气吞吐实验装置还包括电脑主机和显示器，所述电脑主机与所述地层水注入单元、所述氯化锰溶液注入单元、与所述原油注入单元、所述抽真空单元和所述气体注入单元连接。
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