CN113866051B - 一种致密油渗吸效果测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种致密油渗吸效果测量装置，包括容器（12），其特征在于：所述容器（12）内设封闭机构；所述封闭机构，用于将岩心（7）的柱面与流体隔绝开来以使渗吸反应只发生在所述岩心（7）的两端面；解决传统渗吸瓶因为渗吸发生面过多以致得到的测量结果用于衡量渗吸效果不准确的问题。
Description
技术领域
本公开涉及致密油自发渗吸开采领域，具体的是一种测量致密油渗吸效果的装置。
背景技术
致密油开采皆以自发渗吸为主要开采方式。自发渗吸即多孔介质内润湿相依靠毛细管力自发进入空隙以驱替、置换出空隙内非润湿相流体的过程。
目前，实验室渗吸普遍使用Amott渗吸瓶，使用该渗吸瓶进行致密油渗吸效果测量的原理是：将测量岩心浸没在装有渗吸液的渗吸瓶内，待渗吸发生置换出原油后，原油在密度差的作用下上浮至上方的毛细管测量计内，测量某时间段内驱出原油体积即可得到该时间段的渗吸速率。
在使用传统渗吸瓶进行测量的过程中，整个岩心是浸没在渗吸液中的，渗吸发生在岩心的各个表面（如柱状岩心的柱面、上端面及下端面），难以定量分析渗吸波及范围，衡量渗吸效果亦不准确。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种致密油渗吸效果测量装置，解决传统渗吸瓶因为渗吸发生面过多以致得到的测量结果用于衡量渗吸效果不准确的问题。
为实现上述发明目的，所述的一种致密油渗吸效果测量装置，包括容器，其特征在于：
所述容器内设封闭机构；
所述封闭机构，用于将岩心的柱面与流体隔绝开来以使渗吸反应只发生在所述岩心的两端面。
进一步地，所述封闭机构包括封闭套；
所述封闭套套在所述岩心的所述柱面上以隔绝所述流体。
进一步地，所述封闭套采用弹性材质；
以及/或，
所述封闭套与所述容器之间具有环压区；
所述环压区连接环压泵；
所述环压泵，用于向所述环压区施加环压；
所述环压，用于提高所述封闭套与所述柱面的贴合度以增加所述隔绝的程度。
进一步地，所述封闭套的两端分别连接上段塞及下段塞以形成渗吸发生腔；
所述上段塞与所述下段塞之间管线连接流体供给系统；
所述流体供给系统，用于向所述渗吸发生腔内输送所述流体并施加渗吸压力以模拟不同的地下压力及渗吸环境。
进一步地，所述流体供给系统包括渗吸液供给单元及原油供给单元；
所述上段塞管线连接所述渗吸液供给单元；
所述下段塞管线连接所述原油供给单元；
所述渗吸液供给单元与所述原油供给单元管线连接施压泵；
所述施压泵，用于驱动所述渗吸液供给单元和/或所述原油供给单元向所述岩心输送渗吸液和/或原油及施加所述渗吸压力。
进一步地，所述上段塞与所述岩心的上端面之间形成上渗吸腔以盛装所述渗吸液；
所述下段塞与所述岩心的下端面之间形成下渗吸腔以盛装所述原油。
进一步地，所述上段塞内部具有三通结构，所述上段塞上端连接毛细管测量计，侧面管线连接渗吸液供给单元，下端与所述上渗吸腔连通；
以及/或，
所述下段塞内部具有二通结构，所述下段塞下端管线连接原油供给单元，上端与所述下渗吸腔连通。
进一步地，所述上段塞内设置倒漏斗状空腔，所述下段塞内设置漏斗状空腔；
所述倒漏斗状空腔与所述上渗吸腔连通，所述漏斗状空腔与所述下渗吸腔连通；
所述倒漏斗状空腔及所述漏斗状空腔，用于扩大渗吸空间。
进一步地，所述上渗吸腔管线连接二氧化碳供给单元；
所述二氧化碳供给单元，用于向所述上渗吸腔输送二氧化碳以研究超临界二氧化碳对渗吸的影响。
进一步地，所述环压泵及所述施压泵）分别连接恒压控制单元；
所述恒压控制单元，用于控制所述环压腔及所述渗吸发生腔内压力保持恒定。
本发明具有如下有益效果：
本公开装置通过封闭套将岩心柱面阻隔封闭后，此时的岩心可以看做是水平裂缝面下面的一个柱状单元，渗吸反应发生在其上和/或下截面，从而定量研究岩心截面的渗吸发生效果。解决传统渗吸瓶因为渗吸发生面过多以致得到的测量结果用于衡量渗吸效果不准确的问题。
附图说明
通过以下参考附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本公开实施例的致密油渗吸效果测量装置结构示意图；
图2是本公开实施例的数据统计图。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开进行描述，但是值得说明的是，本公开并不限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本公开。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本公开的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
图1是本公开实施例的致密油渗吸效果测量装置结构示意图。如图1所示：本公开的致密油渗吸效果测量装置，包括容器12，在该容器12内设封闭机构，通过该封闭机构将岩心7的柱面与流体隔绝开来以使渗吸反应只发生在岩心7的两端面，以便定量研究岩心7两端截面的渗吸发生效果。
致密油地下自发渗吸通常发生在由于压裂产生的裂缝的壁面上，即渗吸液仅通过裂缝表面的之谜孔隙往里渗入，假设裂缝为水平裂缝，那么渗吸发生面仅为裂缝的上下壁面，而裂缝内水平层间距离无限大。因此，若想定量研究渗吸效果，应从渗吸波及范围入手，即渗吸距离，其值为从渗吸发生面到渗吸液渗入最远点的距离。为此，本公开装置针对致密油地下自发渗吸特点而设计，在渗吸发生腔内设置了封闭机构，避免了渗吸反应发生在岩心的柱面，因为岩心柱面与外界沟通的孔隙较多，使得渗吸发生条件较为复杂，有大面积的表面剥离反应参与使得结果受到较多干扰，本公开装置使得渗吸发生只在截面上，能够定量分析渗吸的效果。然后在某段时间内，通过测量毛细管测量计内的渗吸油量及岩心的截面面积，即可推断出体积渗吸速率与渗吸波及速度，达到准确衡量渗吸效果的目的。
在图1中，该封闭机构包括封闭套5，封闭套5套在岩心7的柱面上以隔绝流体。优选该封闭套5采用弹性材质，比如橡胶材质等。
该封闭套5的两端分别向外延伸凸沿，该凸沿与容器12之间可以形成一个封闭的环压区6，环压区6连接环压泵8，利用环压泵8向环压区6施加环压，在环压的作用下，封闭套5与柱面的贴合度更加紧密，从而增加封闭套5对流体的隔绝程度，保证对岩心7的渗吸反应只发生在岩心7的两端面。
在图1中，本公开的封闭套5的两端分别连接上段塞2及下段塞10，由上段塞2、下段塞10及封闭套5围成一个渗吸发生腔，岩心7的渗吸反应发生在该渗吸发生腔中。
在图1中，在上段塞2与下段塞10之间管线连接流体供给系统，该流体供给系统的作用是向渗吸发生腔内输送流体并施加渗吸压力，能够给岩心施加压力以模拟地下压力环境，因为不同的地下环境，具有不同的地下压力，提供不同的渗吸环境，本公开装置通过流体供给系统来模拟不同的地下压力，以体现对应的渗吸环境，使实验结果更接近实际作业数值。
在图1中，本公开的流体供给系统包括渗吸液供给单元13及原油供给单元11，其中，上段塞2管线连接渗吸液供给单元13，下段塞10管线连接原油供给单元11；渗吸液供给单元13与原油供给单元11均管线连接施压泵15，利用施压泵15驱动渗吸液供给单元13和/或原油供给单元11向岩心7输送渗吸液和/或原油及施加渗吸压力。
在图1中，在上段塞2与岩心7的上端面之间形成上渗吸腔4，施压泵15驱动渗吸液供给单元13的渗吸液进入到上渗吸腔4中，渗吸液作用在岩心7的上端面；同理，在下段塞10与岩心7的下端面，施压泵15驱动原油供给单元11内的原油进入到下渗吸腔9中，原油作用在岩心7的下端面。因岩心7的柱面被封闭套5封闭，所以，渗吸发生面仅为岩心7的上下壁面。
测量时，将岩心7放入渗吸发生腔内后，在封闭套5及环压泵施加的环压的作用下，岩心7的柱面被封闭。开启施压泵15，在压力的作用下，流体供给系统开始供液，其不仅能够给予渗吸发生腔内合适的压力环境，而且可以模拟地下环境，即岩心7下方接触油区，上方接触水区，可研究动态环境下的渗吸状况。
在图1中，本公开的上段塞2内部具有三通结构，上段塞2上端连接毛细管测量计1，侧面管线连接渗吸液供给单元13，下端与上渗吸腔4连通。优选毛细管测量计为内镂式毛细管测量计。
在图1中，本公开的下段塞10内部具有二通结构，下段塞10下端管线连接原油供给单元11，上端与下渗吸腔9连通。
在图1中，本公开的上段塞2内设置倒漏斗状空腔，下段塞10内设置漏斗状空腔；其中，倒漏斗状空腔与上渗吸腔4连通，漏斗状空腔与下渗吸腔9连通；由于倒漏斗状空腔及漏斗状空腔的设置，可以扩大渗吸空间。
在图1中，上渗吸腔4还管线连接二氧化碳供给单元3，二氧化碳供给单元3连接施压泵15，施压泵15驱动二氧化碳供给单元3向上渗吸腔4输送二氧化碳，如此，本装置可以同时研究超临界二氧化碳对渗吸的影响，即通过定量加注二氧化碳，渗吸液补压的方式，研究二氧化碳的参与对渗吸的影响。
在图1中，本公开的施压泵15是利用三向控制阀门14分别管线连接二氧化碳供给单元3、渗吸液供给单元13及原油供给单元11的。
在图1中，本公开的环压泵8及施压泵15管线连接恒压控制单元16，恒压控制单元16的作用是控制渗吸发生腔内压力保持恒定，即岩心上下液相区维持在恒定的、相同的压力下。
该恒压控制单元16，由一个恒压控制装置与一个电泵组成。恒压控制装置由液晶显示屏17与控制器组成。控制器包括压力控制操作板18与压力传感电路，传感电路中的传感器与电动三通阀相连，传感器通过注入液体实时反馈腔内压力，将信号传递至液晶显示屏17；控制器可控制三种不同流体的注入速度。
下面通过室内试验对本公开装置进行测试，以验证本公开装置的有益效果：
试验人造柱状岩心长为50mm，截面半径为10mm，渗透率气测0.099mD，达到致密岩心水平，孔隙度为11.3%，岩心内饱和油选用浓度为0.5%的磺化琥珀酸二辛酯钠盐溶液作为实验室标准表面活性剂渗吸液。
具体提供三组不同的试验：
第一组：
将饱和油的岩心放入amott渗吸瓶，渗吸液为实验室标准表面活性剂渗吸液，室温22摄氏度，通过压力控制系统调节渗吸发生装置内压力为一个标准大气压，即0.101MPa。
第二组：
将饱和油的岩心放入本公开提供的渗吸效果测量装置中，恒温箱中温度为100摄氏度，渗吸液为实验室标准表面活性剂渗吸液，通过恒压控制单元调节渗吸发生腔内压力为32.3MPa，施加的环压为32.6MPa。
第三组：
将饱和油的岩心放入本公开提供的渗吸效果测量装置中，恒温箱中温度为100摄氏度，渗吸发生腔内为32.3MPa，上方通入适量二氧化碳，待二氧化碳达到超临界状态时，下方通入一定的磺化琥珀酸二辛酯钠盐，使其溶入超临界二氧化碳中，施加的环压为32.6MPa。
三组数据每周分别观察其毛细管测量计1，记录数据，共五周。所得数据如下：
表1：渗吸量统计结果
| 时间/周 | 第一组渗吸量/ml | 第二组渗吸量/ml | 第三组渗吸量/ml |
| 初始值 | 0 | 0 | 0 |
| 第一周 | 0.1101 | 0.1305 | 0.16 |
| 第二周 | 0.1332 | 0.1993 | 0.2232 |
| 第三周 | 0.1622 | 0.2245 | 0.2633 |
| 第四周 | 0.1668 | 0.2488 | 0.2701 |
| 第五周 | 0.1721 | 0.2522 | 0.2723 |
每一组的渗吸采收率计算结果如下表2：
表2：渗吸采收率计算结果
| 时间/周 | 第一组渗吸采收率/% | 第二组渗吸采收率/% | 第三组渗吸采收率/% |
| 初始值 | 0 | 0 | 0 |
| 第一周 | 6.098033786 | 7.227914705 | 8.861811133 |
| 第二周 | 7.377457768 | 11.03849349 | 12.36222653 |
| 第三周 | 8.983661036 | 12.43422875 | 14.58321795 |
| 第四周 | 9.238438106 | 13.78011631 | 14.95984492 |
| 第五周 | 9.5319856 | 13.9684298 | 15.08169482 |
由于渗吸只发生在岩心上端面处，因此通过如下公式：
得到其孔隙内渗吸距离。上式中，为渗吸距离，/>为毛细管内油量读数，A为岩心上端面面积，/>为该岩心的孔隙度。其中，该渗入距离是依照岩石孔隙体积进行换算，反应了在岩心端面渗吸的渗入深度、波及范围。
三组渗吸距离如下表：
表3：渗吸距离统计结果
| 时间/周 | 第一组渗吸距离/mm | 第二组渗吸距离/mm | 第三组渗吸距离/mm |
| 初始值 | 0 | 0 | 0 |
| 第一周 | 3.049016893 | 3.613957353 | 4.430905566 |
| 第二周 | 3.688728884 | 5.519246746 | 6.181113265 |
| 第三周 | 4.491830518 | 6.217114373 | 7.291608973 |
| 第四周 | 4.619219053 | 6.890058156 | 7.479922459 |
| 第五周 | 4.7659928 | 6.984214899 | 7.540847411 |
通过上述三组实验数据，将数据制成图表，如图2。可以看出，对于第一组常规amott瓶中的渗吸反应，本实验第二组与常规渗吸的结果差距较大，这是因为在高温、超高压环境下，渗吸受到两者的影响较大，因此曲线会出现一定的偏移。
第三组的超临界二氧化碳的渗吸曲线相较于前两者有了更大的偏移，从渗吸采收率可以看出，在同样温度、压力下，超临界二氧化碳表面活性剂渗吸的效果要比实验室标准渗吸液更好，由于超临界二氧化碳的低粘度、低表面张力的性质，并且具有极好的溶解能力，能充分溶解表面活性剂，使其能够更好渗入岩心中。
上述实施例说明，本公开装置能够在更高的压力、温度下解决渗吸测量的问题，从而使实验结果更接近实际作业数值。
以上所述实施例仅为表达本公开的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种致密油渗吸效果测量装置，包括容器（12），其特征在于：
所述容器（12）内设封闭机构；
所述封闭机构，用于将岩心（7）的柱面与流体隔绝开来以使渗吸反应只发生在所述岩心（7）的两端面；
所述封闭机构包括封闭套（5）；
所述封闭套（5）套在所述岩心（7）的所述柱面上以隔绝所述流体；
所述封闭套（5）的两端分别连接上段塞（2）及下段塞（10）以形成渗吸发生腔；
所述上段塞（2）与所述下段塞（10）之间管线连接流体供给系统；
所述流体供给系统，用于向所述渗吸发生腔内输送所述流体并施加渗吸压力以模拟不同的地下压力及渗吸环境；
所述流体供给系统包括渗吸液供给单元（13）及原油供给单元（11）；
所述上段塞（2）管线连接所述渗吸液供给单元（13）；
所述下段塞（10）管线连接所述原油供给单元（11）；
所述渗吸液供给单元（13）与所述原油供给单元（11）管线连接施压泵（15）；
所述施压泵（15），用于驱动所述渗吸液供给单元（13）和/或所述原油供给单元（11）向所述岩心（7）输送渗吸液和/或原油及施加所述渗吸压力；
所述上段塞（2）与所述岩心（7）的上端面之间形成上渗吸腔（4）以盛装所述渗吸液；
所述下段塞（10）与所述岩心（7）的下端面之间形成下渗吸腔（9）以盛装所述原油；
所述封闭套（5）与所述容器（12）之间具有环压区（6）；
所述环压区（6）连接环压泵（8）；
所述环压泵（8），用于向所述环压区（6）施加环压；
所述环压，用于提高所述封闭套（5）与所述柱面的贴合度以增加所述隔绝的程度；
所述上段塞（2）内设置倒漏斗状空腔，所述下段塞（10）内设置漏斗状空腔；
所述倒漏斗状空腔与所述上渗吸腔（4）连通，所述漏斗状空腔与所述下渗吸腔（9）连通；
所述倒漏斗状空腔及所述漏斗状空腔，用于扩大渗吸空间。
2.根据权利要求1所述的致密油渗吸效果测量装置，其特征在于：
所述封闭套（5）采用弹性材质。
3.根据权利要求1所述的致密油渗吸效果测量装置，其特征在于：
所述上段塞（2）内部具有三通结构，所述上段塞（2）上端连接毛细管测量计，侧面管线连接渗吸液供给单元（13），下端与所述上渗吸腔（4）连通。
4.根据权利要求1所述的致密油渗吸效果测量装置，其特征在于：所述下段塞（10）内部具有二通结构，所述下段塞（10）下端管线连接原油供给单元（11），上端与所述下渗吸腔（9）连通。
5.根据权利要求1所述的致密油渗吸效果测量装置，其特征在于：
所述上渗吸腔管线连接二氧化碳供给单元；
所述二氧化碳供给单元，用于向所述上渗吸腔输送二氧化碳以研究超临界二氧化碳对渗吸的影响。
6.根据权利要求1所述的致密油渗吸效果测量装置，其特征在于：
所述环压泵（8）及所述施压泵（15）分别连接恒压控制单元（16）；
所述恒压控制单元（16），用于控制所述环压腔及所述渗吸发生腔内压力保持恒定。
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