CN113738321A - 一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置 - Google Patents

一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置 Download PDF

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凃宏俊
张劲风
郭肖
古月
黄江宇
倪瑞丰
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李艺
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Abstract

一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置,包括:进料管,所述进料管包括第一进料管和第二进料管,所述第一进料管和所述第二进料管连通;泡沫发生器,所述泡沫发生器和所述第一进料管连通,所述泡沫发生器包括串联设置的微反应器和多孔内构件,且所述多孔内构件设于所述微反应器的下方,所述微反应器内平行设置设有多个微通道,所述多孔内构件内含有多个连通的孔结构。本发明的泡沫发生装置,可在线注入高温高压泡沫。

Description

一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置
技术领域
本发明涉及采油模拟设备技术领域,具体涉及一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置。
背景技术
我国低渗透油藏分布广泛,具有很大的发展潜力。目前,我国已投入开发的低渗透油藏基本采用注水开发方式,随着我国大部分油田已进入开发的中后期,水驱开发难以建立注采平衡,多数油井存在含水率较高、注采比逐年升高、常规的注水开发方式无法满足生产需要等问题。
泡沫驱是目前油田广泛使用的一种提高采收率技术,泡沫流体由于其独特的性质,该技术具有以下优点:(1)泡沫中的表面活性剂可以乳化原油,降低油水界面张力;(2)具有遇油消泡、遇水稳定的特点,可以封堵高含水部位;(3)注入空气可以更有效补充地层能量,一同注入的泡沫会使空气的流度降低,可以防止发生气窜,而且空气来源广,成本相对低廉。因此空气泡沫驱技术具有较为广阔的应用潜力,尤其适用于那些处于开发后期高含水的中低渗油藏。但为了验证不同配方以及不同大小的泡沫是否符合底层需求,在大规模注入地层前,通常需要做岩心实验进行判断泡沫与地层的适应性。
现阶段的油藏泡沫发生装置只能在常温常压下进行发泡工作,不能很好的模拟地层的实际条件。并且普通泡沫发生装置通过搅拌混合发泡,如此一来在泡沫输送中容易使泡沫液化,从而降低了对泡沫的发泡效率。综上,目前缺少能满足高温高压环境且发泡效率高的发泡装置。
发明内容
鉴于此,本发明目的在于提供一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置,其能够持续生成高温高压泡沫。
本发明提供的技术方案是,一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置,包括,
进料管,所述进料管包括第一进料管和第二进料管,所述第一进料管和所述第二进料管连通;
泡沫发生器,所述泡沫发生器和所述第一进料管连通,所述泡沫发生器包括串联设置的微反应器和多孔内构件,且所述多孔内构件设于所述微反应器的下方,所述微反应器内平行设置设有多个微通道,所述多孔内构件内含有多个连通的孔结构。
所述第一进料管和所述第二进料管通过引流管连通,所述引流管与所述第一进料管的连接部设于所述微反应器的上方。
本发明的一种实施方式在于,所述微反应器和所述多孔内构件之间设有收缩区,所述收缩区将所述微反应器和所述多孔内构件连通,所述收缩区的直径小于所述微反应器和所述多孔内构件的直径。
本发明的一种实施方式在于,所述微通道的直径为1-2mm。
本发明的一种实施方式在于,所述第二进料管为进液管,所述第二进料管上部设有至少一个注液阀。
进一步的,所述第二进料管上设有两个注液阀。
本发明的一种实施方式在于,所述第一进料管为进气管,所述第一进料管顶部设有至少一个进气支管。
进一步的,所述第一进料管顶部设有三个进气支管。
本发明的一种实施方式在于,所述第一进料管嵌套与所述第二进料管内部,且所述第一进料管的长度大于所述第二进料管的长度,所述第二进料管的内径为所述第一进料管外径的2-4倍。
本发明的一种实施方式在于,所述内构件为网状结构的泡沫金属或泡沫陶瓷中的一种。
进一步的,所述内构件的孔隙度大于70%,所述内构件的通孔率大于98%,每英寸长度上的孔数为5-130,孔径为1-5mm。
本发明起到的技术效果是:
1、本发明的泡沫发生装置,可持续在线注入高温(80-150)℃高压(50Mpa)的泡沫,能够较好的为驱替实验提供驱替用高温高压泡沫。
2、本发明的泡沫发生装置,在无需外加搅拌设备的条件下,能够更好的将气液搅拌均匀,避免了发泡不充分的问题,从而极大的提高了发泡效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明的泡沫发生装置的结构示意图。
图2为泡沫发生器的剖面图。
图中,1为第一进料管,2为第二进料管,3为微反应器,4为多孔内构件,5为进气支管,6为引流管,7为进液支管,8为泡沫发生器,9为排沫口,10为收缩区,11为微通道。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步地的详细说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
参见图1至图2,一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置,包括;
进料管,所述进料管包括第一进料管1和第二进料管2,所述第一进料管1和所述第二进料管2连通;
具体的,进料管由第一进料管1和第二进料管2组成,其中,第一进料管1为进气管,在第一进料管1的顶部设置有至少一个进气支管5,通过进气支管5以及第一进料管1,可注入高压气体;第二进料管2为进液管,在第二进料管2顶部设有至少一个进液支管7,通过进液支管7和进液管2,可注入高压液体。同时,第一进料管1和第二进料管2在连通后,高压气体和高压液体同时注入泡沫发生器8中,通过高压气体和高压液体在泡沫发生器8中反应,可制备泡沫。第一进料管1和第二进料管2通过引流管6连通,引流管6与第一进料管4的连接部设于微反应器6的上方。第二进料管5的内径为第一进料管1外径的2-4倍。
在一些实施例中,第一进料管1和第二进料管2为嵌套设置,且第一进料管1设于第二进料管2的内部,这样设置的优势在于能够减少整个装置的占用空间,使其使用成本更小,同时,能够对第一进料管1进行保护,降低第一进料管1损坏的概率。为了对进料量进行平衡,将第二进料管2的外径设置为第一进料管1的内径的2-4倍。
在一些实施例中,由于泡沫的生成需要多种物料,因此,在第一进料管1上设有3个进气支管5,第二进料管2上设有2个进液支管7,这样的设置,使得本发明的发生装置能够应对需要多种物料生成泡沫的场景;且进气支管5和进液支管7上均设有截止阀和单向阀,单向阀能够避免第一进料管1和第二进料管2内的物料反冲。
泡沫发生器8,所述泡沫发生器8和所述第一进料管1连通,所述泡沫发生器8包括串联设置的微反应器3和多孔内构件4,且所述多孔内构件4设于所述微反应器3的下方,所述微反应器3内平行设置设有多个微通道11,所述多孔内构件4内含有多个连通的孔结构。
具体的,泡沫发生器8可以设置单独的外套壳后与第一进料管1连通,同时,还可以将泡沫发生器8设于第一进料管1底部。但是,本领域技术人员应当明白的是,不论是设置单独的外套壳还是设于第一进料管1的底部,均需要保证流体不会从泡沫发生器8和外套壳/第一进料管1侧壁之间的缝隙流失。
微反应器3和多孔内构件4串联设置,所谓的“多孔内构件4设于微反应器3下方”指的是流体需要先流经微反应器3,后流经多孔内构件4。同时,微反应器3和多孔内构件4的形状不做限定,可以为长方形、圆柱形或其余的异形结构,在多孔内构件4远离微反应器3的一端设有排沫孔9,通过排沫孔9,可将多孔内构件4产生的泡沫排出。
在一些实施例中,在微反应器3和多孔内构件4之间设有一个收缩区10,具体来说,收缩区10实质上是一个孔径稍小的连接通道,收缩区10的两端分别连通微反应器3和多孔内构件4,同时,收缩区10的直径小于微反应器3和多孔内构件4的直径,通过设置收缩区10,使得经过微反应器3的流体进一步的混合,使其混合更加充分。
在一些实施例中,微反应器3的形状和蜂窝煤的形状类似:微反应器3的主体上设置有多个贯穿整个微反应器3的微通道11,且所有的微通道11均为平行设置,流体经微通道11,从微反应器3一端流至微反应器3的另一端,同时,为了产生能够耐高温高压的泡沫,则泡沫的尺寸不能过大,因此,本发明将微通道11横截面的直径为1-2mm,同时,微通道11的长度也不宜过长,适宜的高度为40-70mm。微反应器3的另一个作用是,将高压流体进行初步混合。
在一些实施例中,多孔内构件4的孔隙度应当大于70%,且孔隙之间的通孔率应当大于98%,避免多孔内构件4为闭孔和混合孔,影响最终的泡沫效果。同时,每英寸长度上的孔数为5-50个,孔径为0.5-5mm,在该密度和孔径条件下,能够产生较好的泡沫;同时,在本实施例中,对多孔内构件的厚度并无要求,在使用过一段时间后,内壁有冲破或堵塞,可拆卸下更换多孔内构件。满足上述条件的多孔内构件4均能适用于本发明,但优选网状结构的泡沫金属和泡沫陶瓷。
实施例1
本实施例中,第一进料管1和第二进料管2嵌套设置,第一进料管1的长度为530mm,内径为50mm,第二进料管2的长度为460mm,直径为130mm,两者为同心设置;在第一进料管1上设有3个进气支管5,第二进料管2上设有2个进液支管7;第二进料管2顶部和底部均密封,第一进料管1顶部穿过第二进料管2的顶部。第一进料管1和第二进料管2通过引流管6连通,同时,引流管6和第一进料管1的连接点设于泡沫发生器8上方40mm处。
微反应器3和多孔内构件4均设于第一进料管1内部,微反应器3设于多孔内构件4的上方,且微反应器3和多孔内构件4的横截面均为与第一进料管1内径相同的圆形,微反应器3内设有多个平行排列的微通道11,微通道11的横截面为直径为1-2mm的圆形,高度为60mm;多孔内构件4为泡沫陶瓷,其孔隙率为80%,通孔率为98.5%。收缩区10的长度为15mm,直径为20mm。
使用时,通过第一进料管和第二进料管分别注入高压气相和高压液相,气相和液相在微反应器上部汇合后进入微反应器内,在微反应器的作用下,气相和液相开始混合并产生部分泡沫,泡沫和流体在流经收缩区时,进一步流体进一步混合,最后流入多孔内构件中,由于多孔内构件中含有大量的孔,在这些孔的作用下,液相和气相混合并生成大量泡沫,生成的泡沫经排沫孔排出。
采用实施例1中的泡沫发生装置,最终制备出的泡沫平均直径为0.5-1mm。且该装置在温度为100℃、压力为30Mpa下能成功生成平均直径为0.5-1mm的泡沫,且发泡效率在90%以上。
在本发明的描述中,需指出的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,不能理解为对本发明的限制。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种抗高温高压微反应驱替实验用泡沫发生装置,其特征在于,包括,
进料管,所述进料管包括第一进料管和第二进料管,所述第一进料管和所述第二进料管连通;
泡沫发生器,所述泡沫发生器和所述第一进料管连通,所述泡沫发生器包括串联设置的微反应器和多孔内构件,且所述多孔内构件设于所述微反应器的下方,所述微反应器内平行设置设有多个微通道,所述多孔内构件内含有多个连通的孔结构;
所述第一进料管和所述第二进料管通过引流管连通,所述引流管与所述第一进料管的连接部设于所述微反应器的上方。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微反应器和所述多孔内构件之间设有收缩区,所述收缩区将所述微反应器和所述多孔内构件连通,所述收缩区的直径小于所述微反应器和所述多孔内构件的直径。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微通道的直径为1-2mm。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二进料管为进液管,所述第二进料管上部设有至少一个注液阀。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述第二进料管上设有两个注液阀。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一进料管为进气管,所述第一进料管顶部设有至少一个进气支管。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述第一进料管顶部设有三个进气支管。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一进料管嵌套与所述第二进料管内部,且所述第一进料管的长度大于所述第二进料管的长度,所述第二进料管的内径为所述第一进料管外径的2-4倍。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述内构件为网状结构的泡沫金属或泡沫陶瓷中的一种。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述内构件的孔隙度大于70%,所述内构件的通孔率大于98%,每英寸长度上的孔数为5-50,孔径为0.5-5mm。
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