CN114166873A - 一种岩心夹持器及岩心驱替试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种岩心夹持器及岩心驱替试验方法，岩心夹持器包括用于盛装样品的筒体，筒体内设置有可取出的样品管，筒体的顶部设置有可调上盖，底部设置有固定下盖，可调上盖安装在其上方的移动顶板表面，固定下盖的下方设置有底座，底座上安装有三爪卡盘，底座通过轴承座安装在位于底座下方的底板上，底板的一侧安装有支撑板，移动顶板滑动安装在支撑板上。本发明所述的本发明所述的岩心夹持器为后续驱替试验提供了装置，同时在试验过程中试验样品可进行一定角度的旋转，提高了CT扫描的结果数据的准确性。
Description
技术领域
本发明属于油气藏开发物理模拟实验技术领域，尤其是涉及一种岩心夹持器及岩心驱替试验方法。
背景技术
注水开发是油田开采提高采收率的重要方式之一，高效开发剩余油是目前研究的重点方向。水驱过程中油水分布及流动特征受岩石孔隙结构分布及矿物流体间润湿性的影响，油水相渗实验及压汞实验等常规实验可以对油水渗流特征及孔隙特征进行描述并得出相应的结果，但是不同流体相渗透率变化是岩心渗流现象表征，其影响本质还是流体所对应的渗流空间发生了相应的改变。常规实验评价中只能获取不同阶段下的流体相渗透率，并辅助一些静态参数对渗流结果及机理进行解释，如何进一步研究不同阶段油水分布规律及特征，直观表征渗流特征及油水分布状态，就需要利用新技术新思路来实现。随着CT扫描及电镜扫描技术的飞速发展，微纳米成像技术能够将微观孔隙结构以数字化图像直接表达，可精细刻画岩石孔隙空间及流体相渗流空间。利用数字岩心分析技术可进行岩石渗流空间的统计、参数计算及渗流特性模拟。
常规流动试验所获取的参数如渗透率等实际上是岩石矿物以及孔隙结构和流体性质等在特定试验条件的宏观体现，由于实验过程本身与油藏开发过程相类似，因此结果可信度较高。但是这些驱替流动实验成本高，周期长，对岩心的微观孔隙结构、流体分布特性难以定量计算、控制和观察。而且大多流动实验对岩心的规格要求较严格，并且实验之后岩心的原始状态如孔隙结构等会发生变化，无法重复利用。这样在解释某些实验现象的时候就需要较多的岩心来获取不同实验参数以相互印证，由于岩心的非均质性的存在，不同岩心所获取的参数总会存在一定的偏差。
利用数字岩心分析技术可进行岩石特性参数计算及渗流特性模拟。数字岩石技术作为开展机理研究的一个先进手段，通过微米CT扫描所获取的岩心图像可以较好的刻画岩石三维骨架及孔隙结构的分布，但由于目前技术及模拟方法的对于各种输出参数的模拟与实际油藏情况还有一定的偏差，特别是对于流体在不同状态下在岩石孔隙空间的分布还无法精确模拟。因此将微米CT扫描与岩心驱替流动实验相结合，对实际状态下的岩心进行扫描获取对应条件下岩心扫描图像或流体分布图像，利用数字岩心技术对图像进行处理和模拟，结合流动实验所得到的实际结果，可以实现在同一岩心平台上各种参数和现象的相互验证。
岩心夹持器是岩心驱替流动实验中必不可少的设备，岩心夹持器的夹持效果的好坏将直接影响实验结果的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种岩心夹持器及岩心驱替试验方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种岩心夹持器，包括用于盛装样品的筒体，筒体内设置有可取出的样品管，筒体的顶部设置有可调上盖，底部设置有固定下盖，可调上盖安装在其上方的移动顶板表面，固定下盖的下方设置有底座，底座上安装有三爪卡盘，底座通过轴承座安装在位于底座下方的底板上，底板的一侧安装有支撑板，移动顶板滑动安装在支撑板上。
进一步的，可调上盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力进口，固定下盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力出口，筒体的上部设置有与筒体内部连通的围压进口，筒体的下部设置有与筒体内部连通的围压出口。
进一步的，移动顶板上安装有电机，可调上盖顶部连接有转轴，转轴通过轴承座与支撑板连接，转轴通过皮带与电机连接。
进一步的，支撑板的表面设置有上下延伸的滑槽，滑槽内设置有丝杠，丝杠上套接有滑块，滑块与移动顶板连接，丝杠由设置在支撑板顶部的手轮驱动。
进一步的，驱替压力进口和驱替压力出口均与驱替压力控制系统连接。
进一步的，围压进口和围压出口均与温度控制系统和自动围压控制系统连接。
本发明还提供一种应用上述岩心夹持器的岩心驱替试验方法，包括如下步骤：
(1)准备工作：岩样钻取后70℃条件下烘干12小时，记录岩心直径长度；
(2)放入岩心夹持器中，围压2-3MPa，稳定2-5小时后，设置CT扫描仪器参数，进行第一次CT扫描分辨率2.5013um；
(3)饱和水：岩心抽真空4-6小时，饱和水2-3小时以上，至夹持器出口见水后并持续出水。按照干岩心扫描参数进行第二次原位CT扫描；
(4)饱和油：采用恒速0.01-0.03ml/min速度饱和油，逐步将流量调至0.01-0.03ml/min，围压2-3MPa，直至不出水为止，此时岩样处于饱和油和束缚水状态，按照干岩心扫描参数进行第三次原位CT扫描；
(5)一次水驱：采用恒速0.01-0.03ml/min速度水驱，水驱1～2pV按照干岩心扫描参数进行第四次原位CT扫描；
(6)二次水驱：采用恒速0.01-0.03ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第五次原位CT扫描；
(7)三次水驱：采用恒速0.1-0.3ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第六次原位CT扫描；
(8)图像处理及结果整理。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的岩心夹持器为后续驱替试验提供了装置，同时在试验过程中试验样品可进行一定角度的旋转，提高了CT扫描的结果数据的准确性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的岩心夹持器的主视图；
图2为图1中A-A的剖面图。
附图标记说明：
1、筒体；2、可调上盖；3、固定下盖；4、移动顶板；5、底座；6、三爪卡盘；7、轴承座；8、支撑板；9、驱替压力进口；10、驱替压力出口；11、围压进口；12、围压出口；13、电机；14、滑槽；15、丝杠；16、手轮；17、底板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供一种岩心夹持器，如图1和图2所示，包括用于盛装样品的筒体，筒体内设置有可取出的样品管，筒体的顶部设置有可调上盖，底部设置有固定下盖。本实施例中，驱替条件下：样品最大尺寸不小于φ10mmX50mm。
可调上盖可调整筒体的角度，可调上盖安装在其上方的移动顶板表面，移动顶板上安装有电机，可调上盖顶部连接有转轴，转轴通过轴承座与支撑板连接，转轴通过皮带与电机连接，通过驱动电机可实现筒体角度即试验样品的调整。
移动顶板可在竖直方向上下移动，在本实施例中通过如下结构实现：支撑板的表面设置有上下延伸的滑槽，滑槽内设置有丝杠，丝杠上套接有滑块，滑块与移动顶板连接，丝杠由设置在支撑板顶部的手轮驱动。
固定下盖的下方设置有底座，底座上安装有三爪卡盘，三爪卡盘可固定筒体的下部，底座通过轴承座安装在位于底座下方的底板上，底板的一侧安装有支撑板，移动顶板滑动安装在支撑板上。
可调上盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力进口，固定下盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力出口，在驱替条件下，驱替压力进口和驱替压力出口均与驱替压力控制系统连接。筒体的上部设置有与筒体内部连通的围压进口，筒体的下部设置有与筒体内部连通的围压出口。在驱替条件下，围压进口和围压出口均与温度控制系统和自动围压控制系统连接。
本发明还提供一种应用上述岩心夹持器的岩心驱替试验方法，包括如下步骤：
CT岩心驱替扫描实验流程及步骤：
CT扫描方案考虑采用原位扫描机，使用上述岩心夹持器与CT扫描设备相配合，岩心尺寸为φ10mm×50mm。
实验步骤：
实验流体配方如下：
(1)实验用油：煤油
(2)实验用水：为区别灰度采用30％的KI，粘度1mPa.S；
具体驱替扫描实验步骤如下：
(1)准备工作：岩样钻取后70℃条件下烘干12小时，记录岩心直径长度，直径10mm，长度5cm；
(2)放入岩心夹持器的筒体内的样品管中，围压2MPa，稳定2小时后，设置CT扫描仪器参数，进行第一次CT扫描分辨率2.5013um；
(3)饱和水：岩心抽真空4小时，饱和水2小时以上，至夹持器出口见水后并持续出水。按照干岩心扫描参数进行第二次原位CT扫描；
(4)饱和油：采用恒速0.01ml/min速度饱和油，逐步将流量调至0.01ml/min，围压2MPa，直至不出水为止。此时岩样处于饱和油和束缚水状态，按照干岩心扫描参数进行第三次原位CT扫描；
(5)一次水驱：采用恒速0.01ml/min速度水驱，水驱1～2pV按照干岩心扫描参数进行第四次原位CT扫描；
(6)二次水驱：采用恒速0.02ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第五次原位CT扫描；
(7)三次水驱：采用恒速0.2ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第六次原位CT扫描；
(8)图像处理及结果整理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种岩心夹持器，其特征在于：包括用于盛装样品的筒体，筒体内设置有可取出的样品管，筒体的顶部设置有可调上盖，底部设置有固定下盖，可调上盖安装在其上方的移动顶板表面，固定下盖的下方设置有底座，底座上安装有三爪卡盘，底座通过轴承座安装在位于底座下方的底板上，底板的一侧安装有支撑板，移动顶板滑动安装在支撑板上。
2.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于：可调上盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力进口，固定下盖上设置有与筒体内部连通的驱替压力出口，筒体的上部设置有与筒体内部连通的围压进口，筒体的下部设置有与筒体内部连通的围压出口。
3.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于：移动顶板上安装有电机，可调上盖顶部连接有转轴，转轴通过轴承座与支撑板连接，转轴通过皮带与电机连接。
4.根据权利要求1所述的岩心夹持器，其特征在于：支撑板的表面设置有上下延伸的滑槽，滑槽内设置有丝杠，丝杠上套接有滑块，滑块与移动顶板连接，丝杠由设置在支撑板顶部的手轮驱动。
5.根据权利要求2所述的岩心夹持器，其特征在于：驱替压力进口和驱替压力出口均与驱替压力控制系统连接。
6.根据权利要求2所述的岩心夹持器，其特征在于：围压进口和围压出口均与温度控制系统和自动围压控制系统连接。
7.一种应用权利要求1-6任一所述的岩心驱替试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)准备工作：岩样钻取后70℃条件下烘干12小时，记录岩心直径长度；
(2)放入岩心夹持器的筒体内的样品管中，围压2-3MPa，稳定2-5小时后，设置CT扫描仪器参数，进行第一次CT扫描分辨率2.5013um；
(3)饱和水：岩心抽真空4-6小时，饱和水2-3小时以上，至夹持器出口见水后并持续出水，按照干岩心扫描参数进行第二次原位CT扫描；
(4)饱和油：采用恒速0.01-0.03ml/min速度饱和油，逐步将流量调至0.01-0.03ml/min，围压2-3MPa，直至不出水为止，此时岩样处于饱和油和束缚水状态，按照干岩心扫描参数进行第三次原位CT扫描；
(5)一次水驱：采用恒速0.01-0.03ml/min速度水驱，水驱1～2pV按照干岩心扫描参数进行第四次原位CT扫描；
(6)二次水驱：采用恒速0.01-0.03ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第五次原位CT扫描；
(7)三次水驱：采用恒速0.1-0.3ml/min速度水驱，水驱10pV以上，按照干岩心扫描参数进行第六次原位CT扫描；
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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