CN114414735B - 一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法,本装置包括泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分,本装置可模拟多种气体和生泡体系在高温高压均质、非均质地层条件下生泡可行性研究;可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果和稳定性;可模拟高温高压均质、非均质地层条件下泡沫体系和化学驱油体系共存时生泡可行性研究;可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系。
Description
技术领域
本发明属于钻井工程技术领域,具体来说涉及一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法。
背景技术
泡沫驱油技术以其独特的性质表现出优越性,被誉为油田开采中的“智能流体”,泡沫具有黏度高、摩阻低、携砂能力强、“遇油消泡、遇水稳定”等特点,对高低渗的调剖分流效果好、滤失量低以及地层伤害小,具有调剖堵水的功能,可以显著提高波及体积。泡沫增效化学驱油体系如聚合物、表面活性剂等是利用泡沫的扩大波及能力进一步改善化学驱油体系的流度控制,充分发挥两者的调、驱“协同效应”。国内外多个油田应用泡沫驱或泡沫增效化学驱油体系驱均取得不错的增油效果。
目前,泡沫驱油技术的矿场实施方式为气液混注或交替注入,气液经过地层孔喉剪切后产生泡沫,但在实际情况下,气液在地层中的生泡可行性及生泡效果却无法得知,室内实验通常采用岩心夹持器驱替实验来模拟泡沫生成过程,但是无法实时观察生成的泡沫,无法观察和分析高温高压地层条件下的生泡效果,无法观察泡沫与化学驱油体系间的协同关系。
鉴于目前的技术现状,发明了一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法,该发明弥补了上述存在的问题。该发明能够实现:①可模拟多种气体和生泡体系在高温高压均质、非均质地层条件下生泡可行性及稳定性;②可评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果和稳定性;③可模拟高温高压均质、非均质地层条件下泡沫体系和化学驱油体系共存时生泡可行性研究;④可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系;⑤可根据实验方案要求填制不同渗透率级差,模拟不同渗透率级差储层;⑥可模拟不同地层压力和温度条件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法。该装置①可模拟多种气体和生泡体系在高温高压均质、非均质地层条件下生泡研究;②可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果和稳定性;③可模拟高温高压均质、非均质地层条件下泡沫体系和化学驱油体系共存时生泡状态及性能研究;④可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系;⑤可根据实验方案要求填制不同渗透率级差,模拟不同渗透率级差储层;⑥可模拟不同地层压力和温度条件。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置,包括泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分;
所述泡沫发生部分由驱替泵、盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器、盛化学驱油体系中间容器、高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管组成;盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器和盛化学驱油体系中间容器置于第一加热套中;高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管模型置于第二加热套中;各中间容器分别与驱替泵相连通,各中间容器分别与各填砂管相连通;
所述微观可视分析部分由高温高压可视窗、摄像头和图像分析模块组成,其中高温高压可视窗置于第三加热套中,高温高压可视窗由下盖板、上盖板、下视窗、上视窗、椭圆密封圈、进液口、出液口、第一螺栓和第二螺栓组成,下视窗、椭圆密封圈、进液口和出液口内嵌于下盖板中,上视窗内嵌于上盖板中,下盖板和上盖板通过第一螺栓和第二螺栓固定;
所述回压产出部分由手摇泵和量筒组成;
所述温压控制部分由前测压点、后测压点、温压控制模块、第一加热套、第二加热套和第三加热套组成,其中,前测压点位于泡沫发生部分和进液口之间,后测压点位于出液口和回压产出部分之间,温压控制模块通过管线与前测压点、后测压点连接并实时监测压力,温压控制模块通过管线与第一加热套、第二加热套和第三加热套连接,可实时设置和监测实验温度。
所述装置可模拟均质、非均质高温高压地层条件下多种气体和生泡体系在多孔介质中的生泡情况,可评价生泡效果,可分析泡沫与不同驱油体系在多孔介质中的协同关系。
一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的方法,包括以下步骤:
步骤一:将盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器和盛化学驱油体系分别装入相应介质,分别在高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管模型中填入不同目数石英砂并气测渗透率;
步骤二:依次连接泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分,打开驱替泵、盛模拟水中间容器、高渗填砂管、中渗填砂管、低渗填砂管、高温高压可视窗间阀门,对流程进行排空处理并检测密封性,打开温压控制模块和图像分析模块,进行相应调试和校准;
步骤三:通过温压控制模块设定第一加热套、第二加热套和第三加热套的温度至油藏地层温度,恒温预热4h;通过手摇泵注水给高温高压可视窗的出液口增压至油藏地层压力,由温压控制模块监测后测压点的压力;
步骤四:根据实验设计方案,依据实验需求,打开盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器、盛化学驱油体系中间容器中与方案要求对应的中间容器,打开高渗填砂管、中渗填砂管、低渗填砂管模型中与方案要求对应的求填砂管模型,打开驱替泵,设置实验需求驱替速度,通过微管可视分析部分的摄像头实时记录观察并记录泡沫体系在高温高压均质、非均质地层条件下生成的泡沫和化学驱油体系通过高温高压可视窗时的泡沫生成情况及形态,通过图像分析模块对摄像头实时记录的图像中泡沫气泡数量、分布、稳定性以及泡沫与化学驱油体系间的界面行为进行分析,进而分析泡沫在均质、非均质高温高压地层条件泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系;
步骤五:实验结束后,关闭摄像头和图像分析模块,停止驱替泵,通过温压控制模块对第一加热套、第二加热套和第三加热套进行降温处理至室温,通过手摇泵卸去流程回压,依次拆卸泡沫发生部分、微管可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分实验装置,并进行清洗和保养。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1.目前整个行业内还未有类似本发明专利所涉及的一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法;
2.一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法可模拟多种气体和生泡体系在高温高压均质、非均质地层条件下生泡可行性研究;
3.一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果和稳定性。
4.一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法可模拟高温高压均质、非均质地层条件下泡沫体系和化学驱油体系共存时生泡可行性研究。
5.一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置及方法可以评价和分析高温高压均质、非均质地层条件下泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为耐高压可视窗正视图。
图3为耐高压可视窗俯视图。
其中:1为驱替泵,2为盛模拟水中间容器,3为盛泡沫体系中间容器,4为盛气体a中间容器,5为盛气体b中间容器,6为盛化学驱油体系中间容器,7为高渗填砂管,8为中渗填砂管,9为低渗填砂管,10为前测压点,11为高温高压可视窗,12为后测压点,13为摄像头,14为温压控制模块,15为图像分析模块,16为第一加热套,17为第二加热套,18为第三加热套,19为手摇泵,20为量筒,21为下盖板,22为上盖板,23为下视窗,24为上视窗,25为椭圆密封圈,26为进液口,27为出液口,28为第一螺栓,29为第二螺栓。
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,可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
附图1为一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置的结构示意图。如附图1所示,该装置包括泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分;
所述泡沫发生部分由驱替泵1、盛模拟水中间容器2、盛泡沫体系中间容器3、盛气体a中间容器4、盛气体b中间容器5、盛化学驱油体系中间容器6、高渗填砂管7、中渗填砂管8和低渗填砂管9组成,各个部件通过管线和阀门连接,盛模拟水中间容器2、盛泡沫体系中间容器3、盛气体a中间容器4、盛气体b中间容器5和盛化学驱油体系中间容器6置于第一加热套16中,高渗填砂管7、中渗填砂管8和低渗填砂管9模型置于第二加热套17中;所述微观可视分析部分由高温高压可视窗11、摄像头13和图像分析模块15组成,其中高温高压可视窗11置于第三加热套18中,高温高压可视窗11由下盖板21、上盖板22、下视窗23、上视窗24、椭圆密封圈25、进液口26、第一螺栓28和第二螺栓29组成,下视窗23、椭圆密封圈25、进液口26和出液口27内嵌于下盖板21中,上视窗24内嵌于上盖板22中,下盖板21和上盖板22通过第一螺栓28和第二螺栓29固定;所述回压产出部分由手摇泵19和量筒20组成;所述温压控制部分由前测压点10、后测压点12、温压控制模块14、第一加热套16、第二加热套17和第三加热套18组成,其中,前测压点10位于泡沫发生部分和进液口26之间,后测压点12位于出液口27和回压产出部分之间,温压控制模块14通过管线与前测压点10、后测压点12连接并实时监测压力,温压控制模块14通过管线与第一加热套16、第二加热套17、第三加热套18连接,可实时设置和监测实验温度;所述装置可模拟均质、非均质高温高压地层条件下多种气体和生泡体系在多孔介质中的生泡情况,可评价生泡效果,可分析泡沫与不同驱油体系在多孔介质中的协同关系。
所述一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的方法包括以下步骤:
步骤一:将盛模拟水中间容器2、盛泡沫体系中间容器3、盛气体a中间容器4、盛气体b中间容器5和盛化学驱油体系6分别装入相应介质,分别在高渗填砂管7、中渗填砂管8和低渗填砂管9模型中填入不同目数石英砂并气测渗透率;
步骤二:依次连接泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分,打开驱替泵1、盛模拟水中间容器2、高渗填砂管7、中渗填砂管8、低渗填砂管9、高温高压可视窗11间阀门,对流程进行排空处理并检测密封性,打开温压控制模块14和图像分析模块15,进行相应调试和校准;
步骤三:通过温压控制模块14设定第一加热套16、第二加热套17和第三加热套18的温度至油藏地层温度,恒温预热4h;通过手摇泵19注水给高温高压可视窗11的出液口27增压至油藏地层压力,由温压控制模块14监测后测压点12的压力;
步骤四:根据实验设计方案,依据实验需求,打开盛泡沫体系中间容器3、盛气体a中间容器4、盛气体b中间容器5、盛化学驱油体系6中间容器中与方案要求对应的中间容器,打开高渗填砂管7、中渗填砂管8、低渗填砂管9模型中与方案要求对应的求填砂管模型,打开驱替泵,设置实验需求驱替速度,通过微管可视分析部分的摄像头13实时记录观察并记录泡沫体系在高温高压均质、非均质地层条件下生成的泡沫和化学驱油体系通过高温高压可视窗11时的泡沫生成情况及形态,通过图像分析模块15对摄像头13实时记录的图像中泡沫气泡数量、分布、稳定性以及泡沫与化学驱油体系间的界面行为进行分析,进而分析泡沫在均质、非均质高温高压地层条件泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系;
步骤五:实验结束后,关闭摄像头13和图像分析模块15,停止驱替泵1,通过温压控制模块14对第一加热套16、第二加热套17和第三加热套18进行降温处理至室温,通过手摇泵19卸去流程回压,依次拆卸1泡沫发生部分、2微管可视分析部分、3回压产出部分和4温压控制部分实验装置,并进行清洗和保养。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述,应该说明的是,在不脱离本发明的核心的情况下,任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的装置,其特征在于:包括泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分;
所述泡沫发生部分由驱替泵、盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器、盛化学驱油体系中间容器、高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管组成;盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器和盛化学驱油体系中间容器置于第一加热套中;高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管模型置于第二加热套中;各中间容器分别与驱替泵相连通,各中间容器分别与各填砂管相连通;
所述微观可视分析部分由高温高压可视窗、摄像头和图像分析模块组成,其中高温高压可视窗置于第三加热套中,高温高压可视窗由下盖板、上盖板、下视窗、上视窗、椭圆密封圈、进液口、出液口、第一螺栓和第二螺栓组成,下视窗、椭圆密封圈、进液口和出液口内嵌于下盖板中,上视窗内嵌于上盖板中,下盖板和上盖板通过第一螺栓和第二螺栓固定;
所述回压产出部分由手摇泵和量筒组成;
所述温压控制部分由前测压点、后测压点、温压控制模块、第一加热套、第二加热套和第三加热套组成,其中,前测压点位于泡沫发生部分和进液口之间,后测压点位于出液口和回压产出部分之间,温压控制模块通过管线与前测压点、后测压点连接并实时监测压力,温压控制模块通过管线与第一加热套、第二加热套和第三加热套连接,可实时设置和监测实验温度。
2.一种利用如权利要求1所述的装置模拟地层条件泡沫动态生泡效果评价的方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:将盛模拟水中间容器、盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器和盛化学驱油体系中间容器分别装入相应介质,分别在高渗填砂管、中渗填砂管和低渗填砂管模型中填入不同目数石英砂并气测渗透率;
步骤二:依次连接泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分,打开驱替泵、盛模拟水中间容器、高渗填砂管、中渗填砂管、低渗填砂管、高温高压可视窗间阀门,对流程进行排空处理并检测密封性,打开温压控制模块和图像分析模块,进行相应调试和校准;
步骤三:通过温压控制模块设定第一加热套、第二加热套和第三加热套的温度至油藏地层温度,恒温预热4h;通过手摇泵注水给高温高压可视窗的出液口增压至油藏地层压力,由温压控制模块监测后测压点的压力;
步骤四:根据实验设计方案,依据实验需求,打开盛泡沫体系中间容器、盛气体a中间容器、盛气体b中间容器、盛化学驱油体系中间容器中与方案要求对应的中间容器,打开高渗填砂管、中渗填砂管、低渗填砂管模型中与方案要求对应的填砂管模型,打开驱替泵,设置实验需求驱替速度,通过微观可视分析部分的摄像头实时记录观察并记录泡沫体系在高温高压均质、非均质地层条件下生成的泡沫和化学驱油体系通过高温高压可视窗时的泡沫生成情况及形态,通过图像分析模块对摄像头实时记录的图像中泡沫气泡数量、分布、稳定性以及泡沫与化学驱油体系间的界面行为进行分析,进而分析泡沫在均质、非均质高温高压地层条件泡沫的生成效果及泡沫与化学驱油体系之间的协同关系;
步骤五:实验结束后,关闭摄像头和图像分析模块,停止驱替泵,通过温压控制模块对第一加热套、第二加热套和第三加热套进行降温处理至室温,通过手摇泵卸去流程回压,依次拆卸泡沫发生部分、微观可视分析部分、回压产出部分和温压控制部分实验装置,并进行清洗和保养。
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