CN116840192A - 一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，基于跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，该装置包括PVT高压物性分析仪、多尺度PVT石英管夹持器、激光发射器、高清摄像机、激光接收器、盛装凝析气的配样器、高压自动泵，计算机数据及图像自动采集系统；结合本发明所提供的测试方法，该方法依赖于油气藏流体相态测试技术以及油气藏流体非平衡相态理论，原理可靠，操作简便，能直观的测试不同压力、不同尺度下的雾状流强度以及弛豫时间。
Description
技术领域
本发明属于石油勘测技术领域，具体涉及一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法。
背景技术
凝析气藏含有丰富的凝析油，在其衰竭式开发过程中，由于压力的降低，使得大量的凝析油析出，反凝析污染严重，造成产量快速递减，衰竭式开发完成之后，地层中还存在大量的残余油。
在一定的条件下，孔隙介质中具有反凝析相变特征的烃类系统的渗流具有非平衡的特点。渗流过程的非平衡性可以理解如下：具有反凝析相变特征的烃类系统在外部条件作用下，有可能改变自身的状态。如果系统状态的变化速度远远小于外部条件的变化速度，那么该过程将是不平衡的。因此，当在外部条件保持恒定的情况下，非平衡系统处于缓慢变化的状态是一种特有的情况。严格地讲，压力传导也是非衡系统的性质，因为在外部条件变化时，与地层边界上的压力或流量的变化相比，压力重新分布的过程进行得相当缓慢。对这种系统进一步研究，其状态重新调整的弛豫时间(也可称为松弛时间)将大大地超过由压力传导所确定出的时间。
在实际的凝析气藏开发过程中，由于近井地带压差很大，压力变化速度比相态平衡转化所需的压降速度大，因此会出现非平衡压降现象，此时反凝析油以微、纳米尺度的微小液滴呈雾状均匀分布在气相中，这种分散态的雾状流由于其相态变化或者遇到孔隙壁或者束缚水膜等会立即被吸附形成连续相。但如果地层中的气相处于高速流动状态时，气、液相来不及达到充分平衡，则凝析油滴以雾状流态随时会被高速的气流带出地层孔隙，这种雾状流就像纯气相开采一样，避免了凝析油的聚集，从而达到了控制反凝析目的。显然，如果在凝析气藏开采过程能充分利用这一现象(即弛豫时间)合理控制气井采速，则可更有效提高凝析油的产率，特别是对于裂缝—孔洞发育型凝析气藏更为有利。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，该方法依赖于油气藏流体相态测试技术以及油气藏流体非平衡相态理论，原理可靠，操作简便，能直观的测试不同压力、不同尺度下的雾状流强度以及弛豫时间。
为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，包括：PVT高压物性分析仪、多尺度PVT石英管夹持器、激光发射器、高清摄像机、激光接收器、盛装凝析气的配样器、高压自动泵，计算机数据及图像自动采集系统；
所述PVT高压物性分析仪包括PVT筒、活塞、压力传感器，PVT高压物性分析仪置于恒温箱中，恒温箱自带温度传感器；所述PVT高压物性分析仪一端通过管线和阀门与盛装凝析气的配样器和多尺度PVT石英管夹持器连接，另一端通过管线和阀门与高压自动泵连接；所述盛装凝析气的配样器另一端通过管线连接高压自动泵；
所述多尺度PVT石英管夹持器包括可拆卸式的前后两块金属夹板和可视化多尺度石英管；多尺度PVT石英管夹持器外部连接有压力传感器，并置于恒温箱中，恒温箱自带温度传感器，多尺度PVT石英管夹持器一端通过管线与PVT高压物性分析仪连接，另一端与液体接收装置相连接；
所述激光发射器可产生单一稳定的光束，放置于多尺度PVT石英管夹持器的正面；
所述激光接收器能够接收光子，放置于多尺度PVT石英管夹持器的背面，并连接计算机数据及图像自动采集系统，记录和分析不同时间、不同压力和不同尺度的光强；
所述高清摄像机实时拍摄多尺度PVT石英管夹持器中的流体乳光现象的相态变化并记录于计算机数据及图像自动采集系统中；
所述高压自动泵能够恒定PVT高压物性分析仪以及多尺度PVT石英管夹持器中的压降速度，并通过管线和信号传输线将压力、排量数据记录于计算机中。
优选的，所述金属夹板上均设置有等距的螺孔，每个螺孔上配套设置有加固金属螺丝，夹板之间设置有可承受高温高压的密封垫圈；
优选的，所述可视化多尺度石英管内部有三个内径大小分别为1mm、10mm和20mm上下贯通的空心部分，以模拟孔隙—裂缝—孔洞发育型的凝析气藏；
优选的，所述高压自动泵工作压力为0MPa～70MPa，流速范围为0.001mL/min～10mL/min。
本发明的另一目的在于，提供一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，包括以下步骤：
S1：将恒温箱的温度升至实验温度，在实验温度、压力条件下，利用高压自动泵将凝析气流体样品缓慢转入PVT筒上部；再利用高压驱替泵将PVT筒中的部分单项凝析气稳定且缓慢的转入到PVT石英管中并使压力恒定至实验压力；
S2：将高压自动泵设置为恒压模式，将PVT筒内压力恒定至露点压力，即开始出现乳光现象雾状反凝析的起始压力点；
S3：给高压自动泵设定压降速度，连续缓慢的降低PVT筒内压力，并将高压自动泵的压力和排量实时记录在计算机数据及图像自动采集系统中；
S4：同时打开高清摄像机实时同步拍摄录制PVT筒内凝析气流体相态变化情况，并通过计算机数据及图像自动采集系统实时记录视频，记录不同压力下的弛豫时间大小；
S5：通过激光发射器产生单一稳定的光束，并在PVT筒背部通过激光接收器接收光束强度，将其连接至计算机数据及图像自动采集系统，同步计录不同时间的、不同压力下的凝析气流体乳光从出现到消退消失过程的光强变化。
优选的，所述S1中凝析气流体样品转入PVT筒上部的转入量为PVT筒体积的1/3左右，并开启搅拌器充分搅拌流体4h左右，使其成为均一的单相。
凝析气流体亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降稳定状态的热力学相变机制：
在可视化高压PVT筒(釜)中的流体相态实验测试显示，对于凝析气流体特别是高含凝析油的近临界凝析气流体，当压力缓慢降低到接近露点压力时，开始形成雾状悬浮流态的相态特征，并出现显著的亚稳态丁达尔乳光现象，这是气相中携带的凝析油分子聚集的微小液滴产生的光散射效应引起的；继续缓慢降低压力并控制压降步长(如1MPa或几个MPa)分多级压降依次缓慢降低到最大反凝析压力，则在每降一级压力级下受碰撞聚集、斯托克斯重力沉降、气溶胶布朗运动及羽流效应等作用的综合影响，雾状微小液滴最终会逐渐沉降到PVT筒(釜)的底部，达到气液两相平衡状态，此时气相中的乳光现象消失而变为透明状态。这一过程所经历的时间即为弛豫时间或松弛时间。弛豫时间或松弛时间的光学可测性的热力学相变机制就是雾状悬浮流态的乳光状态转变到乳光逐渐消失达到透明的气相状态。
本发明的有益效果是：现有的相态实验装置大多都无法模拟真实地层的孔隙结构，或只能模拟单一孔隙结构，并且缺少对于雾状流重力沉降弛豫时间的相关测试方法。本发明提供的一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，可以模拟并直接的观测到不同压力、不同尺度地层微观孔隙结构内的雾状流强度以及弛豫时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置结构示意图；
图2是凝析气流体亚稳态雾状流达到重力沉降平衡态时不同压力(图2-a)、不同尺度下(图2-b)的光强随时间变化曲线；
图3是凝析气流体亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降平衡态弛豫时间随压力变化曲线；
图4是凝析气流体不同压降速度条件下亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降平衡态弛豫时间测试结果。
附图中，各标号所代表的的结构名称是：
1-PVT高压物性分析仪，2-多尺度PVT石英管夹持器，3-激光发射器，4-高清摄像机，5-激光接收器，6-盛装凝析气的配样器，7-高压自动泵一，8-高压自动泵二，9-计算机数据及图像自动采集系统，10-流体接收装置，11-PVT筒，12-活塞，13-多尺度PVT石英管，14-恒温箱，15-压力传感器，16-温度传感器，17～24-阀门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中凝析气流体样品地层压力为90.55MPa，地层温度为165.45℃，露点压力为40.12MPa，气油比为1119m3/m3，衰竭速度为4MPa/h。
凝析气流体亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降平衡态弛豫时间的测试方法中，测试由装置PVT高压物性分析仪1、多尺度PVT石英管夹持器2、激光发射器3、高清摄像机4、激光接收器5、盛装凝析气的配样器6、高压自动泵7～8，计算机9、流体接收装置10、PVT筒11、活塞12、多尺度PVT石英管13、恒温箱14、压力传感器15、温度传感器16以及阀门17～24组成。所述PVT高压物性分析仪1置于恒温箱14中，一端与盛装凝析气的配样器6连接，另一端与高压自动泵8连接；所述盛装凝析气的配样器6另一端又与高压自动泵76；所述激光发射器3、高清摄像机4、激光接收器5、高压自动泵8与计算机数据及图像自动采集系统9连接。
实施例2
一种凝析气流体亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降平衡态弛豫时间的测试方法，依次包括以下步骤：
S1：恒温空气浴14的温度升至165.45℃，使PVT高压物性分析仪1中的温度达到地层温度，随后将管线内的空气排空，使用高压自动泵7将盛装凝析气的配样器6内的压力恒定至高于露点压力以上某一压力如50MPa，随后打开阀门，将凝析气流体样品缓慢转入PVT筒11上部，当转入量为50mL时，停止转入，关闭阀门，打开搅拌器搅拌，使样品成为均一的单相凝析气，并静置稳定4h。
S2：将高压自动泵7的压力限制设置为露点压力40.12MPa，缓慢的将PVT筒11内的压力恒定至40.12MPa，并静置1h。利用高压驱替泵8将PVT筒11中的部分单项凝析气稳定且缓慢的转入到PVT石英管13中，使PVT筒中的压力恒定至40.12MPa。
S3：将高压自动泵8的速度设置为一定的压降速度如4MPa/h，连续缓慢的降低PVT筒11及PVT石英管13内压力，此时将出现雾状悬浮流态现象，每次出现显著雾状悬浮流态现象时，将泵停止，使其开始自然产生重量沉降，然后重复这一过程直到降压过程不再出现雾状现象为止，将泵的压力、排量实时记录于计算机数据及图像自动采集系统9中。
S4：降压开始时，同步打开激光发射器3和激光接收器5，通过激光发射器产生单一稳定的光束，使光束穿过PVT石英管13内的凝析气流体，再通过激光接收器实时接收这些光子，并连接计算机数据及图像自动采集系统9，记录和计算并绘制出不同时间的、不同压力以及不同尺度下的光强及驰豫时间变化曲线(见图2)。
S5：降压开始时，同步打开高清摄像机4，实时拍摄PVT筒11内凝析气流体相态变化情况，并将视频记录于计算机数据及图像自动采集系统9中。
综合S4和S5的信息进行分析处理，可得到不同压力下的弛豫时间并绘图(见图3)。图4为本例1基于计算机数据及图像自动采集系统连续摄像方式测试得到的凝析气流体不同压降速度条件下亚稳态雾状悬浮流态达到重力沉降平衡态弛豫时间测试结果。
Claims (6)
1.一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，其特征在于，包括：PVT高压物性分析仪、多尺度PVT石英管夹持器、激光发射器、高清摄像机、激光接收器、盛装凝析气的配样器、高压自动泵，计算机数据及图像自动采集系统；
所述PVT高压物性分析仪包括PVT筒、活塞、压力传感器，PVT高压物性分析仪置于恒温箱中，恒温箱自带温度传感器；所述PVT高压物性分析仪一端通过管线和阀门与盛装凝析气的配样器和多尺度PVT石英管夹持器连接，另一端通过管线和阀门与高压自动泵连接；所述盛装凝析气的配样器另一端通过管线连接高压自动泵；
所述多尺度PVT石英管夹持器包括可拆卸式的前后两块金属夹板和可视化多尺度石英管；多尺度PVT石英管夹持器外部连接有压力传感器，并置于恒温箱中，恒温箱自带温度传感器，多尺度PVT石英管夹持器一端通过管线与PVT高压物性分析仪连接，另一端与液体接收装置相连接；
所述激光发射器可产生单一稳定的光束，放置于多尺度PVT石英管夹持器的正面；
所述激光接收器能够接收光子，放置于多尺度PVT石英管夹持器的背面，并连接计算机数据及图像自动采集系统，记录和分析不同时间、不同压力和不同尺度的光强；
所述高清摄像机实时拍摄多尺度PVT石英管夹持器中的流体乳光现象的相态变化并记录于计算机数据及图像自动采集系统中；
所述高压自动泵能够恒定PVT高压物性分析仪以及多尺度PVT石英管夹持器中的压降速度，并通过管线和信号传输线将压力、排量数据记录于计算机中。
2.根据权利要求1所述一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，其特征在于，所述金属夹板上均设置有等距的螺孔，每个螺孔上配套设置有加固金属螺丝，夹板之间设置有可承受高温高压的密封垫圈。
3.根据权利要求1所述一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，其特征在于，所述可视化多尺度石英管内部有三个内径大小分别为1mm、10mm和20mm上下贯通的空心部分，以模拟孔隙—裂缝—孔洞发育型的凝析气藏。
4.根据权利要求1所述一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试装置，其特征在于，所述高压自动泵工作压力为0MPa～70MPa，流速范围为0.001mL/min～10mL/min。
5.一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将恒温箱的温度升至实验温度，在实验温度、压力条件下，利用高压自动泵将凝析气流体样品缓慢转入PVT筒上部；再利用高压驱替泵将PVT筒中的部分单项凝析气稳定且缓慢的转入到PVT石英管中并使压力恒定至实验压力；
S2：将高压自动泵设置为恒压模式，将PVT筒内压力恒定至露点压力，即开始出现乳光现象雾状反凝析的起始压力点；
S3：给高压自动泵设定压降速度，连续缓慢的降低PVT筒内压力，并将高压自动泵的压力和排量实时记录在计算机数据及图像自动采集系统中；
S4：同时打开高清摄像机实时同步拍摄录制PVT筒内凝析气流体相态变化情况，并通过计算机数据及图像自动采集系统实时记录视频，记录不同压力下的弛豫时间大小；
S5：通过激光发射器产生单一稳定的光束，并在PVT筒背部通过激光接收器接收光束强度，将其连接至计算机数据及图像自动采集系统，同步计录不同时间的、不同压力下的凝析气流体乳光从出现到消退消失过程的光强变化。
6.根据权利要求5所述一种跨尺度凝析气雾状流重力沉降弛豫时间测试方法，其特征在于，所述S1中凝析气流体样品转入PVT筒上部的转入量为PVT筒体积的1/3，并开启搅拌器充分搅拌流体4h，使其成为均一的单相。
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