CN204374167U - 一种泡沫性能评价系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种泡沫性能评价系统，包括填充有多孔介质的泡沫发生装置，所述泡沫发生装置开设有进剂口和进气口；与所述泡沫发生装置连通的泡沫评价装置，所述评价装置开设有观察窗；所述泡沫发生装置和所述泡沫评价装置上均套设有加热套；压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵、储气罐和三通阀，所述三通阀包括与所述储气罐连通的进口端、通过所述进气口与所述泡沫发生装置连通的第一出口端和与所述泡沫评价装置连通的第二出口端。本实用新型的一种泡沫性能评价系统集中通过压力调节装置对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制，从而使结构更加简单。

Description

一种泡沫性能评价系统

技术领域

本实用新型属于泡沫驱油技术领域，尤其涉及一种泡沫性能评价系统。

背景技术

随着油气田的开发，油井边底水不再活跃，天然能量逐渐降低，依靠油藏自身的天然能量已不可能完成原油的采收任务，此时需借助外力采油，即注水/气配合泵采方式。

注水增压是保持地层能量所采用的一项措施，其本质是在油田开发中后期阶段采取水驱油的开采方式，将地下水或原油中分离出来的游离水注入到油层中，其作用主要是维持地下油层压力，保证注采平衡，即通过注入水来填充采出油的空间。但其缺点是当油井进入了高含水的减产期，含水率上升快，导致采收率较低。注气已被证明是一种高效的采收技术，尤其是在稠油热采技术领域。其中常见的效率较高的热采工艺是蒸汽辅助重力泄油(steam assisted gravity drainage，SAGD)，其原理是向地下连续注入蒸汽加热油层，将原油驱至周围生产井中，然后采出。但是实施SAGD开采稠油最关键的技术之一，是在地面要产生成本较低的过热蒸汽，且为了保证热采效率，最终注入地层的过热蒸汽要经过必要的处理，使其具有一定的干度，从而导致成本较高。

常规注水/汽等二次采油技术存在的问题是：油田在驱替后仍有残余储量。其原因是由于地层渗透率的宏观非均质性、孔隙结构的微观非均质性以及注入流体与地层原油的粘度差，使得注入的流体不可能波及到整个油藏，即使在注入流体所波及的区域内，原油也不可能被完全驱替出来。为了对残余储量进行开发，业者致力于三次采油技术的开发，其中泡沫驱以其良好的渗流和驱油性能，受到人们的重视。

泡沫具有驱油作用的主要原因在于泡沫在多孔介质内的渗流特性，泡沫首先进入流动阻力较小的高渗透大孔道，随着泡沫的聚集产生贾敏效应，迫使后续的泡沫进入低渗透小孔道，使泡沫在高、低渗透层内均匀推进，从而提高驱替的波及面积。

利用泡沫在油藏中所特有的渗流特性和降低油水界面张力的特性，通过扩大驱替流体的波及效率和提高驱替流体的驱油效率来提高原油的采收率，是一种高效的采油技术。因此研究和评价泡沫性能，对提高泡沫驱油的效果具有十分重要理论意义和实际应用价值。

目前常用的静态评价泡沫性能的装置及其方法主要有以下三种：

Waring Blender高速搅拌器：主要由一个透明量杯和一个搅拌装置组成，将一定体积的发泡液倒入带有刻度的透明量杯内，高速搅拌一定时间，记录停止搅拌时泡沫体积V和从泡沫中分离出一半体积的发泡液所需要的时间t_1/2(半分液期)，用泡沫体积V和半分液期t_1/2来分别评价发泡剂的发泡性和所形成的泡沫的稳定性；

罗氏泡沫仪：主要由滴液管和量筒组成，量筒垂直固定，滴液管安装在量筒顶端，工作原理是：一定量的发泡液从滴液管下端流入预先装有定量发泡液的量筒内，通过液流的冲击作用在量筒内形成泡沫，用冲击刚完成时所形成的泡沫高度和冲击完成一段时间后所形成的泡沫高度来分别评价发泡剂的发泡性和所形成的泡沫的稳定性；

气流法评价装置：主要由有机玻璃套管和置于其内部的油管组成，将定量的发泡液溶液注入有机玻璃管内，然后以一定速度向管内鼓入空气，并用计量泵补充发泡液。在启动泵的同时计时，以一定时间内泡沫携带出液体的体积数综合评价发泡剂性能。

需要指出的是，泡沫驱油是在含油的地层中实现的，而实际地层是一个非均质的多孔介质，且实际地层中温度和压力也不是一层不变的。泡沫驱油过程中泡沫的形成方式是，发泡液和气体采用交替注入或同时注入的方式进入地层，在通过地层这个多孔介质的过程中，气体和发泡液不断混合形成泡沫。可以看出，泡沫驱油过程中实际的泡沫形成方式是气体和液体不断混合通过多孔介质，在不同的温度及压力条件下形成泡沫。反观上述三种泡沫评价装置，存在一个共同问题，即发泡方式和成泡条件均与泡沫驱油过程中实际情况偏离过大。事实上，上述的三种评价泡沫评价方法适用于常温常压条件下，并不符合地层驱油实际情况。中国专利第201110391299.4号，专利号为CN102507879A的实用新型专利公开了《泡沫剂评价实验装置及方法》，通过高压气体输出组件输出高压气体，高压气体与发泡液同时输入泡沫生成系统中，由于泡沫生成系统和泡沫性能测量系统都放置于一个高温烘箱中，使得高压气体和发泡液在泡沫生成系统中能产生高温高压泡沫，从而可模拟高温高压地层条件；且泡沫性能测量系统由于同置于高温烘箱中，使得泡沫性能测量系统可在高温环境下测量高温高压 泡沫，从而实现在模拟地层温度和压力的情况下，完成对泡沫评价。但该泡沫剂评价实验装置需通过压力输出系统和备压系统分别对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制，且使用高温烘箱来模拟高温环境时，高温烘箱需对泡沫生成系统和泡沫性能测量系统进行加热，不仅使加热面积增大，而且采用高温烘箱这一加热装置，导致其结构复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种泡沫性能评价系统，该泡沫性能评价系统在真实模拟地层温度、压力的条件下，整体结构更加简单。

为实现上述目的，本实用新型提供一种泡沫性能评价系统技术方案如下：

一种泡沫性能评价系统，所述泡沫性能评价系统包括：

填充有多孔介质的泡沫发生装置，所述泡沫发生装置开设有进剂口和进气口；

与所述泡沫发生装置连通的泡沫评价装置，所述评价装置开设有观察窗；

所述泡沫发生装置和所述泡沫评价装置上均套设有加热套；

压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵、储气罐和三通阀，所述三通阀包括与所述储气罐连通的进口端、通过所述进气口与所述泡沫发生装置连通的第一出口端，和与所述泡沫评价装置连通的第二出口端。

如上所述的泡沫性能评价系统，所述压力调节装置包括设置在所述储气罐和所述三通阀之间的减压器，所述三通阀通过所述减压器与所述储气罐连通。

如上所述的泡沫性能评价系统，所述进气口与所述第一出口端之间设置有流控器，所述泡沫评价装置与所述第二出口端之间设置有回压器。

如上所述的泡沫性能评价系统，所述泡沫发生装置和所述泡沫评价装置的加热套外设置有保温套。

如上所述的泡沫性能评价系统，包括发泡液供给装置，所述发泡液供给装置包括两个并联的发泡液储器和与所述两个并联的发泡液储器连接的平流泵，所述发泡液储器通过所述进剂口与所述泡沫发生装置连通，所述平流泵能为所述发泡液储器中的发泡剂进入所述泡沫发生装置提供动力。

如上所述的泡沫性能评价系统，所述发泡液储器与所述泡沫发生装置之间设置有加热装置，所述加热装置能为所述发泡液储器进入所述泡沫发生装置的发泡液进行预 加热。

一种泡沫性能评价系统，所述泡沫性能评价系统包括：

内设有多孔介质的泡沫发生装置，所述泡沫发生装置开设有进剂口和进气口，所述泡沫发生装置上套设有加热套，所述加热套外设置有保温层；

具有两个并联的发泡液储器和与所述两个并联的发泡液储器连接的平流泵的发泡液供给装置，所述两个并联的发泡液储器通过所述进剂口与所述泡沫发生装置连通，所述平流泵能为所述发泡液储器中的发泡剂进入所述泡沫发生装置提供动力；

与所述泡沫发生装置连通的泡沫评价装置，所述泡沫评价装置上套设有加热套，所述加热套外设置有保温层；

压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵、储气罐、减压器和三通阀，所述三通阀包括与所述减压器连通的进口端、通过所述进气口与所述泡沫发生装置连通的第一出口端，和与所述泡沫评价装置连通的第二出口端。

针对现有技术在泡沫评价时，评价装置结构复杂的问题，本实用新型提供一种泡沫性能评价系统。该泡沫性能评价系统集中通过压力调节装置对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制，替代了现有技术的泡沫性能评价系统中通过压力输出系统和备压系统分别对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制；且取消高温烘箱，通过在泡沫发生装置和泡沫评价装置上套设加热套，从而使本实用新型的一种泡沫性能评价系统结构更加简单；

此外，通过填充有多孔介质的泡沫发生装置来模拟真实地层，并通过加热套和压力调节装置模拟发泡剂在地层中的发泡条件，从而使评价结果更加贴近实际。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的一种泡沫性能评价系统的结构流程图；

图2为图1中泡沫发生装置的结构示意图；

图3为图1中泡沫评价装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请一并参见图1至图3。一种泡沫性能评价系统，所述泡沫性能评价系统包括：

填充有多孔介质21的泡沫发生装置202，所述泡沫发生装置202开设有进剂口23和进气口22；与所述泡沫发生装置202连通的泡沫评价装置201，所述评价装置201开设有观察窗13；所述泡沫发生装置202和所述泡沫评价装置201上均套设有加热套，具体地，所述泡沫发生装置202上套设加热套25，所述泡沫发生装置201上套设加热套17；压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵43、储气罐44和三通阀46，所述三通阀46包括与所述储气罐44连通的进口端、通过所述进气口22与所述泡沫发生装置202连通的第一出口端，和与所述泡沫评价装置201连通的第二出口端。

本实施方式的一种泡沫性能评价系统集中通过压力调节装置对泡沫发生装置202和泡沫评价装置201进行压力控制，替代了现有技术的泡沫性能评价系统中通过压力输出系统和备压系统分别对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制；且取消高温烘箱，通过在泡沫发生装置和泡沫评价装置上套设加热套，从而使本实用新型的一种泡沫性能评价系统结构更加简单。

此外，通过填充有多孔介质21的泡沫发生装置来202模拟真实地层，并通过加热套25和压力调节装置模拟发泡剂在地层中的发泡条件，从而使评价结果更加贴近实际。

本实施方式中，由于储气罐44内压力较高，而实际所需压力却较小，为了调节泡沫发生装置202及泡沫评价装置201中的气体压力，需要把储存在储气罐44内的较高压力的气体降为低压气体，并应保证所需的工作压力自始至终保持稳定状态。因此本实施方式采用了减压器，即所述压力调节装置包括设置在所述储气罐44和所述三通阀46之间的减压器45，所述三通阀46通过所述减压器45与所述储气罐44连通，通过减压器45将储气罐44中的高压气体降低至实际所需的压力；且由于实际所 需压力不同，减压器45还能实现调节气压的功能，从而扩大了本实施方式的一种泡沫性能评价系统的使用范围。由于减压器45自带有高压表和低压表，实现气压的调节可直观的从高压表和低压表上观察。此外，为了稳定泡沫发生装置202和泡沫评价装置201中的压力，在所述进气口22与所述第一出口端之间设置有流控器47，在所述泡沫评价装置201与所述第二出口端之间设置有回压器48，通过减压器45和流控器47控制输入泡沫发生装置202的气体压力和流量；通过回压器48稳定泡沫评价装置201中的泡沫压力，即一旦泡沫评价装置201中的压力超过设定值，回压器48打开，使泡沫评价装置201中的泡沫经回压器48流出，直到泡沫评价装置201中的压力值降至回压器48设定的压力值时，回压器48关闭，以此使泡沫评价装置201中的压力始终保持在设定的压力下。在泡沫发生装置202连通泡沫评价装置201之间设有压力表403，储气罐44上同样设置有压力表404，通过压力表直观观察设备压力，保证设备在产生和评价泡沫的过程中始终处于设定的压力下运行。

请参见图2。所述泡沫发生装置202内填充有多孔介质21，所述多孔介质21可采用玻璃珠、石英砂或陶瓷粒，所述泡沫发生装置202开设有进剂口23和进气口22，经进剂口23进入的发泡剂与经进气口22进入的气体在多孔介质21处充分混合后产生即可泡沫，且在进剂口23和进气口22前的管路上设置单向阀，单向阀可以避免由于压力不平衡而导致的气、液窜流，保证输入气体和发泡液只流向泡沫发生装置202，阻止经进剂口23和进气口22进入的发泡剂和气体回流。所述泡沫发生装置202还设置有可供泡沫输出的出泡口24，所述泡沫发生装置202外套设有加热套25，加热套25外设置有保温层26，且在所述泡沫发生装置202设置有伸入其内部的温度探头27，所述温度探头27能实时检测产生泡沫的温度。

请参见图3。所述泡沫评价装置201是整体沿纵长方向延伸的柱体，其内部开设有空腔，在泡沫评价装置201侧壁开设有沿三个观察窗13，三个观察传13分别位于所述泡沫评价装置201纵长方向的中部和两端，通过观察窗13能直观的观察泡沫评价装置201中的泡沫，本实施方式中，使用摄像设备对准观察窗13进行摄像，并将摄像设备得到的照片讯息传至计算机中的显微摄像软件，根据所拍摄的照片计算泡沫尺寸。所述泡沫评价装置201在其一端的端部设置有可供泡沫进入的进泡口15，所述进泡口15与所述出泡口24连通，经泡沫发生装置202处产生的泡沫输送至泡沫评价装置201进行评价；另一端设置有出口14，所述回压器48通过所述出口14与泡 沫评价装置201连通，实验结束后，泡沫评价装置201中的泡沫经出口14和回压器48排出消泡；所述泡沫评价装置201外套设有加热套17，加热套17外设置有保温层19，且在所述泡沫评价装置201设置有伸入其内部的温度探头12，所述温度探头12能实时检测泡沫的温度。

请参见图1。所述泡沫性能评价系统包括发泡液供给装置40，所述发泡液供给装置40包括两个并联的发泡液储器401和与所述两个并联的发泡液储器401连接的平流泵402，所述发泡液储器501通过所述进剂口23与所述泡沫发生装置202连通，所述平流泵402能为所述发泡液储器401中的发泡剂进入所述泡沫发生装置202提供动力。

在所述发泡液储器401与所述泡沫发生装置202之间设置有加热装置41，所述加热装置41能为所述发泡液储器401进入所述泡沫发生装置202的泡沫进行预加热。

请一并参见图1至图3。作为本实用新型一种泡沫性能评价系统的最佳实施方式，所述泡沫性能评价系统包括：

内设有多孔介质21的泡沫发生装置202，所述泡沫发生装置202开设有进剂口23和进气口22，所述泡沫发生装置202上套设有加热套25，所述加热套25外设置有保温层26；

具有两个并联的发泡液储器401和与所述两个并联的发泡液储器401连接的平流泵402的发泡液供给装置40，所述两个并联的发泡液储器401通过所述进剂23口与所述泡沫发生装置202连通，所述平流泵402能为所述发泡液储器401中的发泡剂进入所述泡沫发生装置202提供动力；

与所述泡沫发生装置202连通的泡沫评价装置201，所述泡沫评价装置201上套设有加热套17，所述加热套17外设置有保温层19；

压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵43、储气罐44、减压器45和三通阀46，所述三通阀46包括与所述减压器45连通的进口端、通过所述进气口22与所述泡沫发生装置202连通的第一出口端，和与所述泡沫评价装置201连通的第二出口端。

本实施方式中，集中通过压力调节装置对泡沫评价装置201和泡沫发生装置202进行压力控制，替代了现有技术的泡沫性能评价系统中通过压力输出系统和备压系统分别对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制，从而使实施方式的一种泡沫性能 评价系统结构更加简单。

下面以本实施方式的一种泡沫性能评价系统测定0.3％浓度的泡沫驱油助排剂在20MPa、120℃下的泡沫产生情况，说明本实用新型的使用过程：

1、打开机柜总电源，启动增压泵43工作，观察储气罐44上的压力表404达到其上限值时，关闭机柜电源，开启减压器45；

2、打开阀门405，调节减压器45加压，观察压力表403，使泡沫发生装置202和泡沫评价装置201的压力达到20MPa，然后关闭阀门405；设置温度，将温度提升至120℃；

3、将0.3％浓度的泡沫驱油助排剂装入两并联的发泡液储器401，打开其中一个发泡液储器401两端的阀门，关闭另一个发泡液储器401两端的阀门，设置平流泵402的液体流量为10mL/min，流控器47的气体流量为10mL/min，当气、液压力达到20MPa时，气体和发泡剂分别经进剂口23和进气口22进入泡沫发生装置202混合产生泡沫。当泡沫评价装置201内压力大于20MPa时，回压器48打开，泡沫评价装置201中的泡沫经回压器48流出，保持系统内压力稳定在20MPa；

4、打开显微摄像系统，调价摄像头对准观察窗13，打开计算机，运行显微摄像软件，调节摄像头焦距，对产生的气泡进行摄像，并根据所拍摄的照片计算泡沫尺寸；

5、当发泡液储器401内的发泡剂消耗完后，关闭其两端的阀门，打开另一个发泡液储器401两端的阀门，继续实验；

6、实验结束后，关闭机柜总电源，泄去系统中的压力，实验中产生的泡沫最终由回压器48排出。

本实用新型的一种泡沫性能评价系统集中通过压力调节装置对泡沫发生装置202和泡沫评价装置201进行压力控制，替代了现有技术的泡沫性能评价系统中通过压力输出系统和备压系统分别对泡沫发生装置和泡沫评价装置进行压力控制；且取消高温烘箱，通过在泡沫发生装置202和泡沫评价装置201上套设加热套，从而使本实用新型的一种泡沫性能评价系统结构更加简单；

此外，通过填充有多孔介质的泡沫发生装置来模拟真实地层，并通过加热套和压力调节装置模拟发泡剂在地层中的发泡条件，从而使评价结果更加贴近实际。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (7)

1.一种泡沫性能评价系统，其特征在于，所述泡沫性能评价系统包括：

填充有多孔介质的泡沫发生装置，所述泡沫发生装置开设有进剂口和进气口；

与所述泡沫发生装置连通的泡沫评价装置，所述评价装置开设有观察窗；

所述泡沫发生装置和所述泡沫评价装置上均套设有加热套；

压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵、储气罐和三通阀，所述三通阀包括与所述储气罐连通的进口端、通过所述进气口与所述泡沫发生装置连通的第一出口端和与所述泡沫评价装置连通的第二出口端。

2.如权利要求1所述的泡沫性能评价系统，其特征在于：所述压力调节装置包括设置在所述储气罐和所述三通阀之间的减压器，所述三通阀通过所述减压器与所述储气罐连通。

3.如权利要求2所述的泡沫性能评价系统，其特征在于：所述进气口与所述第一出口端之间设置有流控器，所述泡沫评价装置与所述第二出口端之间设置有回压器。

4.如权利要求1所述的泡沫性能评价系统，其特征在于：所述泡沫发生装置和所述泡沫评价装置的加热套外设置有保温套。

5.如权利要求1所述的泡沫性能评价系统，其特征在于：包括发泡液供给装置，所述发泡液供给装置包括两个并联的发泡液储器和与所述两个并联的发泡液储器连接的平流泵，所述发泡液储器通过所述进剂口与所述泡沫发生装置连通，所述平流泵能为所述发泡液储器中的发泡剂进入所述泡沫发生装置提供动力。

6.如权利要求5所述的泡沫性能评价系统，其特征在于：所述发泡液储器与所述泡沫发生装置之间设置有加热装置，所述加热装置能为所述发泡液储器进入所述泡沫发生装置的发泡液进行预加热。

7.一种泡沫性能评价系统，其特征在于，所述泡沫性能评价系统包括：

内设有多孔介质的泡沫发生装置，所述泡沫发生装置开设有进剂口和进气口，所述泡沫发生装置上套设有加热套，所述加热套外设置有保温层；

具有两个并联的发泡液储器和与所述两个并联的发泡液储器连接的平流泵的发泡液供给装置，所述两个并联的发泡液储器通过所述进剂口与所述泡沫发生装置连通，所述平流泵能为所述发泡液储器中的发泡剂进入所述泡沫发生装置提供动力；

与所述泡沫发生装置连通的泡沫评价装置，所述泡沫评价装置上套设有加热套，所述加热套外设置有保温层；

压力调节装置，所述压力调节装置包括依次连接的增压泵、储气罐、减压器和三通阀，所述三通阀包括与所述减压器连通的进口端、通过所述进气口与所述泡沫发生装置连通的第一出口端，和与所述泡沫评价装置连通的第二出口端。