CN113791015B - 聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置及方法，涉及油气开发技术领域，该装置包括第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和缓流弯管；所述缓流弯管两端分别连接所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器，且所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器有高度差；所述第一岩心夹持器、缓流弯管和第二岩心夹持器连通。本发明还公开了该装置的使用方法。本发明解决了现有技术中难以测定现有黏弹性流体动态吸附量的客观问题，为更为准确构建数学模型奠定基础，为油田聚合物驱数值化技术提供数据和方法支撑。

Description

聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及石油技术领域，具体涉及一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置及测试方法。

背景技术

启动压力梯度的存在被更多数的学者所认可，已然成为了一个重要的研究方向(王晓冬,郝明强,韩永新.启动压力梯度的含义与应用[J].石油学报,2013,34(01):188-191)。启动压力梯度对于低渗透油藏，流体渗流时必须有一个附加的压力梯度克服岩石表面吸附膜或水化膜引起的阻力才能流动；启动压力梯度对于稠油油藏，由于黏度高，渗流阻力大，液固界面及液液界面的相互作用力大，导致只有当驱动压力梯度超过某一初始压力梯度时，稠油才开始流动(王晓琴,吴聚,冉艳,等.非线性渗流对异常高压气藏产能的影响[J].岩性油气藏,2012,24(4):125-128)。目前确定启动压力梯度的方法主要有室内物理实验模拟、数值实验和试井解释3种方法，并且目前国内外没有统一的测定标准和方法(陈元千.线性流的启动压力梯度不能用于平面径向流方程[J].石油学报,2011,32(6):1088-1091；贝尔J.多孔介质流体动力学[M].李竞生,陈崇希,译.北京:中国建筑出版社,1983:95-97.)。

对于真实的启动压力梯度的测试方法中，“瞬间动用法”被广大学者所应用。瞬间动用法是必须忽略注入过程中流体发生微小压缩的体积，这样才能通过压力的传递作用，将孔隙中的流体从入口端面传递到出口端面，而在出口端面会有流体渗出，实验室就是通过测定该流体被动用瞬间的压力作为最小启动压力(李南星,刘林玉,郑锐,等.鄂尔多斯盆地镇泾地区超低渗透储层评价[J].岩性油气藏,2011,23(2):41-45；谢晓庆,张贤松,张凤久,等.薄层低品位油藏孔隙结构及渗流特征[J].成都理工大学学报(自然科学版),2013,40(1):34-39)。因此，对于启动压力梯度测试过程中，一般采用了注气或者注气作为驱替介质，这两者几乎可以看成是理想流体。然后如果采用聚合物溶液作为驱替介质，再应用“瞬态动用法”测试，则存在着明显的压力误差，原因就是来自于高黏度作用特征使其在驱动多孔介质时，依然产生了很高的注入压力值，从而使测试出来的启动压力梯度不够准确。

现目前的所有文献中，并没有阐述用聚合物溶液作为驱动介质进行实验的研究报道，应该就是受到聚合物溶液自身固有属性所限制。因此，如果采用黏聚合物溶液进行实验，有必要针对其黏弹性特征产生的影响进行修订。本发明就是针对上述问题，设计的一种应用于黏弹性流体测试启动压力梯度的修订方法。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点，本发明提供一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置。

本发明还公开了一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，实现了采用聚合物溶液作为驱替剂进行启动压力梯度的实验测试，为研究聚合物溶液驱替稠油的渗流规律提供了支持。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置，包括第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和缓流弯管；所述缓流弯管两端分别连接所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器，且所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器有高度差；所述第一岩心夹持器、缓流弯管和第二岩心夹持器连通。

进一步地，所述第一岩心夹持器包括第一筒体、第一左端头、第一右端头和第一橡胶管，所述第一橡胶管位于第一筒体的内部且与所述第一橡胶管与所述第一筒体的内侧壁紧密贴合；所述第一左端头与所述第一筒体的左端螺旋连接，所述第一右端头与所述第一筒体的右端螺旋连接；所述第二岩心夹持器包括第二筒体、第二左端头、第二右端头和第二橡胶管，所述第二橡胶管位于第二筒体的内部且与所述第二橡胶管与所述第二筒体的内侧壁紧密贴合；所述第二左端头与所述第二筒体的左端螺旋连接，所述第二右端头与所述第二筒体的右端螺旋连接；

进一步地，所述装置还包括支撑座，所述第一岩心夹持器、缓流弯管和第二岩心夹持器安装在所述支撑座上。

进一步地，所述第一岩心夹持器和第二岩心夹持器两端均安装有压力传感器。

本发明还提供一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，采用上述所述的装置进行测试，其具体测试方法包括以下步骤：

S1:提供至少两个岩心样品和聚合物溶液，并将至少一个所述岩心样品装入所述第二岩心夹持器中并进行原油饱和；

S2:将干燥的所述岩心样品装入第一岩心夹持器，将所述第一岩心夹持器与所述缓流弯管下部连接，将所述聚合物溶液注入所述缓流弯管，将所述缓流弯管上端放空，进行聚合物溶液驱替，记录第一岩心夹持器两端压力；

S3：将装好饱和原油的所述岩心样品的所述第二岩心夹持器与所述缓流弯管上部连接，开始驱替以0.001mL/min驱替，当原油从第二岩心夹持器产出时，记录第二岩心夹持器两端压力；

S4、对步骤S3所获得压力数据和步骤S2中的压力数据，进行获得启动压力梯度计算。

进一步地，所述聚合物溶液后再使用。

进一步地，所述聚合物溶液通过以下方法制备：

取聚合物原液和水，搅拌混合均匀后得到稀释聚合物溶液，然后再用水稀释得到目标浓度溶液，过滤后静置得到聚合物溶液。

进一步地，步骤S2中，聚合物溶液的驱替速度小于或等于1mL/min，待出口端连续产液10PV后，降低速度小于或等于0.001mL/min，记录所述第一岩心夹持器两端的压力。

进一步地，步骤S2中，干燥的所述岩心样品的渗透率和孔隙度高于步骤S3中饱和原油的所述岩心样品的渗透率和孔隙度。

进一步地，所述启动压力梯度计算包括：

获取第一岩心夹持器两端的压力差和第二岩心夹持器两端的压力差；

将第一岩心夹持器两端的压力差除以所述第一岩心夹持器内的岩心长度，获得第一压力梯度；将第二岩心夹持器两端的压力差除以所述第二岩心夹持器内的岩心长度，获得第二压力梯度；

将第二压力梯度减去第一压力梯度，即可得启动压力梯度。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置，该装置采用一个缓流弯管连接两个岩心夹持器，使两个岩心夹持器形成高度落差，利用聚合物溶液通过岩心夹持器中的岩心，产生了黏弹性变化，计算出聚合物溶液本身通过这样的一个多孔介质模型会形成的一个附加阻力；该装置还设置有缓流装置，因为聚合物本身是黏弹性流体，存在弹性形变，这个缓流过程是消除形变影响。这个装置整体来说就是消除了聚合物溶液在多孔介质中自身形成的阻力对启动压力的影响，使研究结果更为准确。

(2)本发明还提供了一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，解决了现有技术中难以测定现有黏弹性流体动态吸附量的客观问题，为更为准确构建数学模型奠定基础，为油田聚合物驱数值化技术提供数据和方法支撑。

本发明具有以下有益效果：本发明解决难以测定现有黏弹性流体动态吸附量的客观问题，为更为准确构建数学模型奠定基础，为油田聚合物驱数值化技术提供数据和方法支撑。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的岩心夹持器分解示意图；

其中，1-第一岩心夹持器，11-第一筒体，12-第一左端头，13-第一右端头；14-第一橡胶管，2-第二岩心夹持器，3-缓流弯管；4-压力传感器；5-支撑座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和2所示，本发明的一种黏弹性流体在介质表面动态吸附的实验装置，包括第一岩心夹持器1、第二岩心夹持器2和缓流弯管3；所述缓流弯管3两端分别连接所述第一岩心夹持器1和所述第二岩心夹持器2，且所述第一岩心夹持器1和所述第二岩心夹持器2有高度差；所述第一岩心夹持器1、缓流弯管3和第二岩心夹持器2连通。所述第一岩心夹持器1和第二岩心夹持器2两端均安装有压力传感器4，用于测定第一岩心夹持器1和第二岩心夹持器2驱替时两端的压力。

需要说明的是：所述第一岩心夹持器1包括第一筒体11、第一左端头12、第一右端头13和第一橡胶管14，所述第一橡胶管14位于第一筒体11的内部且与所述第一橡胶管14与所述第一筒体11的内侧壁紧密贴合；所述第一左端头12与所述第一筒体11的左端螺旋连接，所述第一右端头13与所述第一筒体11的右端螺旋连接；所述第二岩心夹持器2包括第二筒体、第二左端头、第二右端头和第二橡胶管，所述第二橡胶管位于第二筒体的内部且与所述第二橡胶管与所述第二筒体的内侧壁紧密贴合；所述第二左端头与所述第二筒体的左端螺旋连接，所述第二右端头与所述第二筒体的右端螺旋连接。

即：所述第一左端头12、第一右端头13分别于第一筒体11两端螺旋连接，且通过旋转可部分嵌入所述第一筒体11内，实现第一岩心夹持器1的密封和安装在第一岩心夹持器1内的岩心样品的固定。同理的，所述第二左端头、第二右端头分别于第二筒体两端螺旋连接，且通过旋转可部分嵌入所述第二筒体内，实现第二岩心夹持器2的密封和安装在第二岩心夹持器2内的岩心样品的固定。所述第一左端头12、第一右端头13上分别设置有液体注入口和出液口；所述第二左端头、第二右端头上也分别设置有液体注入口和出液口。优选地，所述第一岩心夹持器1和第二岩心夹持器2的长度可选5-25cm，最优选为12cm；用于安装长为12cm的橡胶管，有效岩心长度为10cm。

优选地，所述缓流管道的外径可选3-5cm、内径2-3cm，最优选外径3cm、内径2cm，用于缓冲黏弹性流体。

在一些实施例中，所述装置还包括支撑座5，所述第一岩心夹持器1、缓流弯管3和第二岩心夹持器2安装在所述支撑座5上，便于第一岩心夹持器1和缓流弯管3和第二岩心夹持器2被安装固定。

基于上述测试装置，本发明还提供一种黏弹性流体在介质表面动态吸附的实验测试方法，包括以下步骤：

S1:提供至少两个岩心样品和聚合物溶液，并将至少一个所述岩心样品装入所述第二岩心夹持器2中并进行原油饱和；

S2:将干燥的所述岩心样品装入第一岩心夹持器1，将所述第一岩心夹持器1与所述缓流弯管3下部连接，将所述聚合物溶液注入所述缓流弯管3，将所述缓流弯管3上端放空，进行聚合物溶液驱替，记录第一岩心夹持器1两端压力；

S3：将装好饱和原油的所述岩心样品的所述第二岩心夹持器2与所述缓流弯管3上部连接，开始驱替，当原油从第二岩心夹持器2产出时，记录第二岩心夹持器2两端压力；

S4、对步骤S3所获得压力数据和步骤S2中的压力数据，进行获得启动压力梯度计算。

在一些实施例中，步骤S2中，聚合物溶液的驱替速度小于或等于1mL/min，待出口端连续产液10PV后，降低速度小于或等于0.001mL/min，记录所述第一岩心夹持器1两端的压力。更有选地，聚合物溶液驱替速度为2L/min，待出口段连续产液10PV后，降低速度至0.001mL/min，记录岩心夹持器两端压力变化。

在一些实施例中，步骤S3中，驱替速度更优选为0.001mL/min。

进一步地，所述聚合物溶液后再使用，避免聚合物溶液溶解的不均匀带来的压力影响。

在一些实施例中，所述聚合物溶液通过以下方法制备：取聚合物原液和水，搅拌混合均匀后得到稀释聚合物溶液，然后再用水稀释得到目标浓度溶液，过滤后静置得到聚合物溶液。可选地，所述聚合物可以为部分水解聚丙烯酰胺HPAM、疏水缔合聚合物AP-P4等；所述聚合物原液为以溶液形式购买的聚合物产品或者采用聚合物配制的浓度较大的待用溶液。所述聚合物溶液的浓度可以为100mg/L-2500mg/L。所述目标浓度溶液过滤采用孔径为1μm-100μm的滤网，优选为孔径为50μm的滤网，也可以根据实验需求进行调整。其静置时间为12h-48h，优选为12h。

在一些实施例中，步骤S2中，干燥的所述岩心样品的渗透率和孔隙度高于步骤S3中饱和原油的所述岩心样品的渗透率和孔隙度。需要说明的是，两块岩心样品渗透率和孔隙度相近，两块岩心样品测定渗透率和孔隙度后，一块保持干燥，一块进行抽真空饱和水，然后放入岩心夹持器B中进行饱和油，待用；用于饱和原油的岩心样品的渗透率和孔隙度略低于干燥岩心。

进一步地，所述启动压力梯度计算包括：

获取第一岩心夹持器1两端的压力差和第二岩心夹持器2两端的压力差；

将第一岩心夹持器1两端的压力差除以所述第一岩心夹持器1内的岩心长度，获得第一压力梯度；将第二岩心夹持器2两端的压力差除以所述第二岩心夹持器2内的岩心长度，获得第二压力梯度；

将第二压力梯度减去第一压力梯度，即可得启动压力梯度。

以下以具体实施例对本发明进行说明。

实施例1

S1:提供两个岩心样品和聚合物溶液

称量5gAP-P4(购自四川光亚公司)，加入1000mL浓度为5000mg/L氯化钠水溶液中，200rpm速度搅拌5h，配制成5g/L的聚合物溶液；2)取部分样，进一步稀释配制成1500mg/L浓度的目标浓度溶液，200rpm速度搅拌2h；3)然后装入滤网尺寸为50μm的过滤装置，静置过滤12h后备用；

采用石英砂制备岩心样品，两岩心样品的长度为10cm，直径为2.5cm；并分别测定得到其孔隙度和渗透率分别为：

第一岩心样品：30.8％、2456mD

第二岩心样品：30.8％、2484mD

将第二岩心样品抽真空饱和水，然后放入第二岩心夹持器2中进行饱和油，待用。

将第一岩心样品放入第一岩心夹持器1中，并将所述第一岩心夹持器1与所述缓流弯管3下部连接，将所述聚合物溶液注入所述缓流弯管3，使缓流弯管3被聚合物溶液填充完全，按照恒速2L/min进行聚合物溶液驱替，待出液口连续产液10PV后，降低速度至0.001mL/min，记录第一岩心夹持器1两端压差为0.0013MPa；

将装好饱和原油的所述岩心样品的所述第二岩心夹持器2与所述缓流弯管3上部连接，开始以0.001mL/min驱替，当原油从第二岩心夹持器2产出时，记录第二岩心夹持器2两端压差为0.0041MPa；

将第一岩心夹持器1两端的压力差除以所述第一岩心夹持器1内的岩心长度，获得第一压力梯度0.013MPa/m；将第二岩心夹持器2两端的压力差除以所述第二岩心夹持器2内的岩心长度，获得第二压力梯度0.041MPa/m；

将第二压力梯度减去第一压力梯度，即可得启动压力梯度0.028MPa/mN1。

实施例2

将实施例1中的聚合物更换为2500mg/L的AP-P4，其余步骤与实施例1相同，获得启动压力梯度0.053MPa/m.

对比例1

引用常规单岩心夹持器，直接0.001mL/min注入1500mg/L的聚合物溶液，测试的启动压力梯度为0.041MPa/m。

对比例2

引用常规单岩心夹持器，直接0.001mL/min注入2500mg/L的聚合物溶液，测试的启动压力梯度为0.094MPa/m。

从实施例1与对比例1可以看出，测试所得数据远高于实施例，所得结果会大幅度影响实验结论。

从实施例2和对比例2可以看出，测试所得数据远高于实施例，所得结果会大幅度影响实验结论。

因此，本申请公开的一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置及其测试方法可以解决现有技术中难以测定现有黏弹性流体动态吸附量的客观问题，消除聚合物溶液在多孔介质中自身形成的阻力对启动压力的影响，使研究结果更为准确。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，其特征在于，采用聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置进行测试，所述聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试装置，包括第一岩心夹持器、第二岩心夹持器和缓流弯管；所述缓流弯管两端分别连接所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器，且所述第一岩心夹持器和所述第二岩心夹持器有高度差；所述第一岩心夹持器、缓流弯管和第二岩心夹持器连通；

所述第一岩心夹持器包括第一筒体、第一左端头、第一右端头和第一橡胶管，所述第一橡胶管位于第一筒体的内部且与所述第一橡胶管与所述第一筒体的内侧壁紧密贴合；所述第一左端头与所述第一筒体的左端螺旋连接，所述第一右端头与所述第一筒体的右端螺旋连接；

所述第二岩心夹持器包括第二筒体、第二左端头、第二右端头和第二橡胶管，所述第二橡胶管位于第二筒体的内部且与所述第二橡胶管与所述第二筒体的内侧壁紧密贴合；所述第二左端头与所述第二筒体的左端螺旋连接，所述第二右端头与所述第二筒体的右端螺旋连接；

还包括支撑座，所述第一岩心夹持器、缓流弯管和第二岩心夹持器安装在所述支撑座上；

所述第一岩心夹持器和第二岩心夹持器两端均安装有压力传感器；

所述聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，包括以下步骤：

S1:提供至少两个岩心样品和聚合物溶液，并将至少一个所述岩心样品装入所述第二岩心夹持器中并进行原油饱和；

S2:将干燥的所述岩心样品装入第一岩心夹持器，将所述第一岩心夹持器与所述缓流弯管下部连接，将所述聚合物溶液注入所述缓流弯管，将所述缓流弯管上端放空，进行聚合物溶液驱替，记录第一岩心夹持器两端压力；

S3：将装好饱和原油的所述岩心样品的所述第二岩心夹持器与所述缓流弯管上部连接，开始驱替以0.001mL/min驱替，当原油从第二岩心夹持器产出时，记录第二岩心夹持器两端压力；

S4、对步骤S3所获得压力数据和步骤S2中的压力数据，进行获得启动压力梯度计算；所述启动压力梯度计算包括：

获取第一岩心夹持器两端的压力差和第二岩心夹持器两端的压力差；

将第一岩心夹持器两端的压力差除以所述第一岩心夹持器内的岩心长度，获得第一压力梯度；将第二岩心夹持器两端的压力差除以所述第二岩心夹持器内的岩心长度，获得第二压力梯度；

将第二压力梯度减去第一压力梯度，即可得启动压力梯度。

2.根据权利要求1所述的聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，其特征在于，所述聚合物溶液通过以下方法制备：

取聚合物原液和水，搅拌混合均匀后得到稀释聚合物溶液，然后再用水稀释得到目标浓度溶液，过滤后静置得到聚合物溶液。

3.根据权利要求1所述的聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，其特征在于，步骤S2中，聚合物溶液的驱替速度小于或等于1mL/min，待出口端连续产液10PV后，降低速度小于或等于0.001mL/min，记录所述第一岩心夹持器两端的压力。

4.根据权利要求1所述的聚合物溶液驱替稠油的启动压力梯度测试方法，其特征在于，步骤S2中，干燥的所述岩心样品的渗透率和孔隙度高于步骤S3中饱和原油的所述岩心样品的渗透率和孔隙度。