CN117740631A - 一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样及刻度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样及刻度方法，属于油气田开发技术领域。包括：泵入系统，用于将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；无磁多孔介质，用于模拟乳状液渗流环境，并使电信号仅通过无磁多孔介质内的流体传播；样本收集器，用于收集无磁多孔介质中产出的乳状液；测量设备，包括精密电阻率仪和粒度分析仪，精密电阻率仪用于测量无磁多孔介质中径向对称的电极探头间的电阻率；粒度分析仪用于测量乳状液样本的粒径和油水比。本发明能够同时监测实验过程中不同时刻、不同位置的乳状液分布，实现了对乳状液粒径在多孔介质中动态演化的过程监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样及刻度方法，属于油气田开发技术领域。
背景技术
稠油资源高效开发是保障我国能源安全的重要途径，以水溶性化学降粘剂替代加热降粘是国内外稠油开发的新方向，是稠油油藏实现绿色、高效开发的变革性技术。降粘剂驱油是通过向稠油油藏注入水溶性降黏剂与原油接触，在孔喉剪切力作用下乳化成粒径为1-100μm左右的乳状液液滴。乳状液液滴粒径是决定降粘剂驱油效果的重要参数。乳状液属于不稳定体系，通过不断地乳化和聚并达到一种动态稳定状态。
目前，针对乳状液在油藏中的动态演化机制研究，主要通过一维岩心模型驱替实验进行。在实验过程中，将原油与水溶性降粘剂一起注入岩心模型中，原油与水溶性降粘剂溶液在油藏中靠孔喉处剪切作用发生乳化，随着流动距离的增加，乳状液粒径不断演化。但是，驱替实验过程中，乳状液粒径在岩心内部的分布无法监测，难以实现对乳状液粒径变化规律的定量分析。研究表明，乳状液粒径分布不同，其电阻率不同，但在岩心中乳状液体系电阻率还受到多孔介质结构、流体分布等参数的影响。因此，在此领域还缺乏在多孔介质受限空间条件中对乳状液粒径监测的电阻率进行刻度的标样和刻度方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样及刻度方法。
本发明的技术方案如下：
一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，包括：
泵入系统，用于将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
无磁多孔介质，用于模拟乳状液渗流环境，并使电信号仅通过无磁多孔介质内的流体传播；
样本收集器，用于收集无磁多孔介质中产出的乳状液；
测量设备，包括精密电阻率仪和粒度分析仪，精密电阻率仪用于测量无磁多孔介质中径向对称的电极探头间的电阻率；粒度分析仪用于测量乳状液样本的粒径和油水比。
根据本发明优选的，所述泵入系统包括第一驱替泵、第二驱替泵、盛装有原油的容器、盛装有乳化剂溶液的容器；所述第一驱替泵、第二驱替泵分别连接所述盛装有原油的容器及所述盛装有乳化剂溶液的容器，通过所述第一驱替泵、第二驱替泵将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质。
根据本发明优选的，所述无磁多孔介质表面距端面不同位置分别布有乳状液样本接头和径向对称的电极探头；所述无磁多孔介质中心位置两端布有入口接头、出口接头；
所述乳状液样本接头通过管线连接所述样本收集器；通过管线将无磁多孔介质中产出的乳状液收集到样本收集器中；所述电极探头连接所述精密电阻率仪；
所述入口接头通过管线连接所述泵入系统，所述出口接头通过管线将无磁多孔介质中产出的原油和乳化剂溶液产出。
根据本发明优选的，所述无磁多孔介质为圆柱体结构。
根据本发明优选的，所述无磁多孔介质为内、外同心构造，内层为多孔介质结构，外层为不可渗透层。
根据本发明优选的，所述无磁多孔介质孔喉尺寸为1~100μm，配位数为1.0~5.0，孔隙度为0.1~0.4，耐压不小于5.0MPa。
根据本发明优选的，所述乳化剂溶液包括盐水和乳化剂。
根据本发明优选的，所述无磁多孔介质采用3D打印技术进行加工，所述无磁多孔介质的材料为无磁的光敏树脂。
一种上述测量乳状液粒径的电信号刻度标样的刻度方法，包括：
加工准备若干个不同孔隙度的无磁多孔介质；
选择某一孔隙度的无磁多孔介质，通过泵入系统将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
待泵入系统驱替压力稳定后，测量距端面某一位置所布的径向对称的电极探头间的电阻率，并通过相同位置处布置的乳状液样本接头采集乳状液样本，采用粒度分析仪测量乳状液样本的粒径和油水比，并测量其它位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
改变原油和乳化剂溶液注入速度，改变注入的原油与乳化剂溶液的比例，测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
更换其它孔隙度的无磁多孔介质，继续测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
采用多元回归方法建立电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式；
通过建立的电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式，在已知孔隙度和油水比的前提下，根据电阻率即确定乳状液粒径。
根据本发明优选的，电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式如下：
式中，ρ为电阻率；d 50为乳状液粒径；R ow 为油水比；a、b、c、e、f、g为多元回归公式待定系数。
进一步优选的，调节第一驱替泵、第二驱替泵改变原油和乳化剂溶液的注入速度，第一驱替泵、第二驱替泵注入速度范围为0.01~1.0 mL/min，每次调节后待驱替压力稳定后，测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比。
本发明的有益效果为：
1、基于乳状液粒径分布与流体电阻率存在一定的定量关系，通过电信号监测能够实现多孔介质中乳状液粒径分布的测量，实现了实验过程的拟可视化；
2、该发明能够同时监测实验过程中不同时刻、不同位置的乳状液分布，实现了对乳状液粒径在多孔介质中动态演化的过程监测。
附图说明
图1是测量乳状液粒径的电信号刻度标样的结构示意图；
1、多孔介质结构，2、电极探头，3、精密电阻率仪，4、入口接头，5、出口接头，6、乳状液样本接头，7、样本收集器，8、管线，9、盛装有原油的容器，10、盛装有乳化剂溶液的容器，11、乳状液液滴，12、不可渗透层，13、第一驱替泵，14、第二驱替泵。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，包括：
泵入系统，用于将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
无磁多孔介质，用于模拟乳状液渗流环境，并使电信号仅通过无磁多孔介质内的流体传播；防止电信号沿固体骨架传播；
样本收集器7，用于收集无磁多孔介质中产出的乳状液；
测量设备，包括精密电阻率仪3和粒度分析仪，精密电阻率仪3用于测量无磁多孔介质中径向对称的电极探头2间的电阻率；粒度分析仪用于测量乳状液样本的粒径和油水比。
实施例2
根据实施例1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其区别在于：
如图1所示，泵入系统包括第一驱替泵13、第二驱替泵14、盛装有原油的容器9、盛装有乳化剂溶液的容器10；第一驱替泵13、第二驱替泵14分别连接盛装有原油的容器9及盛装有乳化剂溶液的容器10，通过第一驱替泵13、第二驱替泵14将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质。
无磁多孔介质表面距端面不同位置分别布有乳状液样本接头6和径向对称的电极探头2；无磁多孔介质中心位置两端布有入口接头4、出口接头5；
乳状液样本接头6通过管线8连接样本收集器7；通过管线8将无磁多孔介质中产出的乳状液收集到样本收集器7中；电极探头2连接精密电阻率仪3；
入口接头4通过管线8连接泵入系统，出口接头5通过管线8将无磁多孔介质中产出的原油和乳化剂溶液产出。
无磁多孔介质为圆柱体结构。圆柱体的直径为3.0 cm，圆柱体的高度为20~30cm。
无磁多孔介质为内、外同心构造，内层为多孔介质结构1，采用电脑根据孔喉尺寸和配位数的要求设计，直径为2.5cm，外层为不可渗透层12。厚度为0.25cm，两端面外层中心位置分别开孔，圆柱体外层距端面不同位置处分别开三孔，其中两孔呈径向对称分布，距端面不同位置孔间距不小于5cm。无磁多孔介质两端面外层中心位置的开孔分别与入口接头4和出口接头5连接，无磁多孔介质的外层径向对称分布的两孔分别与电极探头2连接，另一孔与乳状液样本接头6连接。
无磁多孔介质孔喉尺寸为1~100μm，配位数为1.0~5.0，孔隙度为0.1~0.4，耐压不小于5.0MPa。
乳化剂溶液包括盐水和乳化剂。盐水和乳化剂采用一定浓度混合配置，乳化剂为石油磺酸盐、烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱或其他可以乳化原油形成乳状液的化合物。
无磁多孔介质采用3D打印技术进行加工，无磁多孔介质的材料为无磁的光敏树脂。
实施例3
实施例2所述的测量乳状液粒径的电信号刻度标样的刻度方法，包括：
加工准备孔隙度分别为0.1、0.2、0.3、0.4的无磁多孔介质；
选择某一孔隙度的无磁多孔介质，通过泵入系统将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
待泵入系统（第一驱替泵13、第二驱替泵14）驱替压力稳定（第一驱替泵13、第二驱替泵14驱替压力停止上升，并稳定在一定数值）后，测量距端面某一位置所布的径向对称的电极探头2间的电阻率，并通过相同位置处布置的乳状液样本接头6采集乳状液样本，采用粒度分析仪测量乳状液样本的粒径和油水比，并测量其它位置电极探头2间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
调节第一驱替泵13、第二驱替泵14改变原油和乳化剂溶液的注入速度，第一驱替泵13、第二驱替泵14注入速度范围为0.01~1.0 mL/min，每次调节后待驱替压力稳定后，测量不同位置电极探头2间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
更换其它孔隙度的无磁多孔介质，采用上述相同方法，继续测量不同位置电极探头2间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
采用多元回归方法建立电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式；电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式如下：
式中，ρ为电阻率；d 50为乳状液粒径；R ow 为油水比；a、b、c、e、f、g为多元回归公式待定系数。本实施例中，a=0.000164，b=0.0012，c=0.0854，e=0.0111，f=0.005，g=1.7235。
通过建立的电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式，在已知孔隙度和油水比的前提下，根据电阻率即确定乳状液粒径。
电阻率与多孔介质内乳状液粒径、多孔介质孔隙度和油水比之间的关系公式系数与盐水矿化度有关，针对不同矿化度的盐水，制作一系列不同乳状液液滴11粒径分布的电信号刻度标样，分别建立关系公式，在使用孔隙度和油水比一定的情况下，根据电阻率即可确定乳状液粒径。表1为各测点乳状液粒径分析结果表。
表1
。
Claims (10)
1.一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，包括：
泵入系统，用于将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
无磁多孔介质，用于模拟乳状液渗流环境，并使电信号仅通过无磁多孔介质内的流体传播；
样本收集器，用于收集无磁多孔介质中产出的乳状液；
测量设备，包括精密电阻率仪和粒度分析仪，精密电阻率仪用于测量无磁多孔介质中径向对称的电极探头间的电阻率；粒度分析仪用于测量乳状液样本的粒径和油水比。
2.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述泵入系统包括第一驱替泵、第二驱替泵、盛装有原油的容器、盛装有乳化剂溶液的容器；所述第一驱替泵、第二驱替泵分别连接所述盛装有原油的容器及所述盛装有乳化剂溶液的容器，通过所述第一驱替泵、第二驱替泵将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质。
3.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述无磁多孔介质表面距端面不同位置分别布有乳状液样本接头和径向对称的电极探头；所述无磁多孔介质中心位置两端布有入口接头、出口接头；
所述乳状液样本接头通过管线连接所述样本收集器；通过管线将无磁多孔介质中产出的乳状液收集到样本收集器中；所述电极探头连接所述精密电阻率仪；
所述入口接头通过管线连接所述泵入系统，所述出口接头通过管线将无磁多孔介质中产出的原油和乳化剂溶液产出。
4.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述无磁多孔介质为圆柱体结构。
5.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述无磁多孔介质为内、外同心构造，内层为多孔介质结构，外层为不可渗透层。
6.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述无磁多孔介质孔喉尺寸为1~100μm，配位数为1.0~5.0，孔隙度为0.1~0.4，耐压不小于5.0MPa。
7.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述乳化剂溶液包括盐水和乳化剂。
8.根据权利要求1所述的一种测量乳状液粒径的电信号刻度标样，其特征在于，所述无磁多孔介质采用3D打印技术进行加工，所述无磁多孔介质的材料为无磁的光敏树脂。
9.一种权利要求1-8任一所述的测量乳状液粒径的电信号刻度标样的刻度方法，其特征在于，包括：
加工准备若干个不同孔隙度的无磁多孔介质；
选择某一孔隙度的无磁多孔介质，通过泵入系统将原油和乳化剂溶液注入无磁多孔介质；
待泵入系统驱替压力稳定后，测量距端面某一位置所布的径向对称的电极探头间的电阻率，并通过相同位置处布置的乳状液样本接头采集乳状液样本，采用粒度分析仪测量乳状液样本的粒径和油水比，并测量其它位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
改变原油和乳化剂溶液注入速度，改变注入的原油与乳化剂溶液的比例，测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
更换其它孔隙度的无磁多孔介质，继续测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比；
采用多元回归方法建立电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式；
通过建立的电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式，在已知孔隙度和油水比的前提下，根据电阻率即确定乳状液粒径。
10.根据权利要求9所述的测量乳状液粒径的电信号刻度标样的刻度方法，其特征在于，电阻率与孔隙度、乳状液粒径、油水比的关系公式如下：
;
式中，ρ为电阻率；d 50为乳状液粒径；R ow 为油水比；a、b、c、e、f、g为多元回归公式待定系数；
调节第一驱替泵、第二驱替泵改变原油和乳化剂溶液的注入速度，第一驱替泵、第二驱替泵注入速度范围为0.01~1.0 mL/min，每次调节后待驱替压力稳定后，测量不同位置电极探头间的电阻率和乳状液样本粒径和油水比。
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| CN117740631B (zh) | 2024-05-03 |
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