CN204903490U - 裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器及实验装置 - Google Patents

裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器及实验装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器及一种实验装置。该岩芯夹持器包括外筒，外筒内套设有外围压橡胶筒，外围压橡胶筒的一端内套设有进口端堵头，进口端堵头上设置有内围压注入孔，外围压橡胶筒的另一端内套设有出口端堵头，出口端堵头上设置有内围压排出孔；外筒的一端内套设有进口端堵头压盖，进口端堵头压盖与外围压橡胶筒的一端顶抵，外筒的另一端内套设有出口端堵头压盖，出口端堵头压盖与外围压橡胶筒的另一端顶抵。该实验装置包括该岩芯夹持器。本实用新型的岩芯夹持器及实验装置，能够向裂缝性致密油藏岩芯同时施加内、外围压，解决径向驱替时裂缝与井筒之间的串流问题。

Description

裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器及实验装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于裂缝性致密油藏的岩芯夹持器及一种实验装置，特别是涉及一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，及一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹实验装置。
背景技术
近年来，随着常规油藏储量的不断减少，低渗、特低渗、致密油气藏以及页岩气的开发逐渐受到广泛重视。特别是致密油气藏，由于其资源丰富，储量巨大，已成为国内外勘探开发的热点和亮点。这类油藏渗透率非常低，但自然裂缝发育。裂缝成为这类油气藏油气的主要流动通道。裂缝的存在，使裂缝与井筒之间产生了串流，给室内开发模拟实验的开展带来极大困难。
岩芯夹持器是油田开发实验最常用的实验仪器之一。而目前常用的径向实验岩芯夹持器，无论是主要用于泥浆污染实验的JHR多功能径向岩芯夹持器，还是增加了施加轴向应力功能的泥页岩测试专用三轴岩芯夹持器，当用于裂缝性致密油藏的驱替实验时，都无法解决裂缝与井筒之间的串流问题，因此，都不适用于裂缝性致密油藏岩芯的径向驱替实验。
实用新型内容
为了解决在裂缝性致密油藏径向驱替实验时发生的裂缝与井筒之间的串流问题，本实用新型提供了一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器及实验装置，能够向裂缝性致密油藏岩芯同时施加内、外围压，从而解决径向驱替时裂缝与井筒之间的串流问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，包括外筒，外筒内套设有外围压橡胶筒，外围压橡胶筒的一端内套设有进口端堵头，进口端堵头上设置有内围压注入孔，外围压橡胶筒的另一端内套设有出口端堵头，出口端堵头上设置有内围压排出孔；外筒的一端内套设有进口端堵头压盖，进口端堵头压盖与外围压橡胶筒的一端顶抵，外筒的另一端内套设有出口端堵头压盖，出口端堵头压盖与外围压橡胶筒的另一端顶抵。
外围压橡胶筒内套设有内围压橡胶筒，内围压橡胶筒顶抵于进口端堵头和出口端堵头之间，内围压注入孔和内围压排出孔均与内围压橡胶筒的内腔连通；外围压橡胶筒和内围压橡胶筒之间形成环形的岩芯容置空间。
内围压橡胶筒顶抵进口端堵头的一端设置有密封垫，内围压橡胶筒通过密封垫顶抵进口端堵头，密封垫上设置有通孔，内围压注入孔通过通孔与内围压橡胶筒的内腔连通；进口端堵头上设有与所述岩芯容置空间连通的进液孔。
出口端堵头顶抵于内围压橡胶筒的一端设置有用于容置内围压橡胶筒的另一端的环形容置槽，内围压橡胶筒的另一端插接于环形容置槽内；出口端堵头上设有与所述岩芯容置空间连通的出液孔。
外筒的侧壁的中部设置有用于向外围压橡胶筒和外筒之间施加外围压的外围压孔；在施加外围压前，外围压橡胶筒的外径等于外筒的内径。
进口端堵头邻近出口端堵头的底端面上设置有凹槽，凹槽与进液孔连通。
凹槽包括多个所述环形槽和多个所述径向槽，所述径向槽沿着进口端堵头的径向设置，每个所述环形槽的轴线均与进口端堵头的轴线重合，每一个所述径向槽与每一个所述环形槽连通。
进口端堵头压盖包括自外向内依次连接的第一顶抵段、第一连接段、第一阶梯段和第一外锥段，第一顶抵段顶抵于外筒的一端的端面，第一连接段通过外螺纹连接于外筒的一端的内壁，第一阶梯段上设置有环形的第一应力凹槽，外筒的内壁上设置有与第一阶梯段相对应的第一凹环，第一阶梯段顶抵于第一凹环的壁面上，第一外锥段的顶端顶抵于外围压橡胶筒。
进口端堵头压盖内固定套设有进口端内压盖，进口端内压盖的侧壁顶抵于进口端堵头；出口端堵头压盖内固定套设有出口端内压盖，出口端内压盖的侧壁顶抵于出口端堵头。
本实用新型还包括一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置，包括如前所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，所述裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器还连接有用于施加内围压和外围压的围压泵、用于注入液体的恒速泵和用于计量流出液体的计量器。
本实用新型的有益效果是，能向岩芯同时施加内、外围压，解决了裂缝与井筒之间的串流问题。因此，本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器能够适用于裂缝性致密油藏岩芯的径向驱替实验，同时，也能够适用于裂缝性致密油藏岩芯的一维驱替实验，以及CO2、水吞吐模拟实验及水平井单井模拟实验，用于模拟油藏定压边界。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器的结构示意图。
图2是本实用新型的內围压橡胶筒的结构示意图。
图3是本实用新型的出口端堵头的结构示意图。
图4是本实用新型的进口端堵头压盖的结构示意图。
图5是本实用新型的出口端堵头压盖的结构示意图。
图6是本实用新型的外筒的结构示意图。
图7是本实用新型的进口端堵头的底端面示意图。
图8是本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置的连接示意图。
附图标记说明：
1.外筒，11.外围压孔，12.第一凹环,13.第二凹环,2.外围压橡胶筒，3.内围压橡胶筒，31.密封垫，32.通孔，4.进口端堵头，41.内围压注入孔，42.进液孔，43.凹槽，5.出口端堵头，51.内围压排出孔，52.出液孔，53.环形容置槽，6.进口端堵头压盖，61.第一顶抵段,62.第一连接段,63.第一阶梯段,631.第一应力凹槽,64.第一外锥段,7.出口端堵头压盖，71.第二顶抵段,72.第二连接段,73.第二阶梯段,731.第二应力凹槽,74.第二外锥段,8.进口端内压盖，9.出口端内压盖，10.围压泵，20.恒速泵，30.围压阀，40.围压阀，50.阀门，60.阀门，70.计量器，80.岩芯，90.裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，100.压力表。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90，其包括外筒1，外筒1内套设有外围压橡胶筒2，外围压橡胶筒2的一端内套设有进口端堵头4，进口端堵头4上设置有内围压注入孔41，外围压橡胶筒2的另一端内套设有出口端堵头5，出口端堵头5上设置有内围压排出孔51；外筒1的一端内套设有进口端堵头压盖6，进口端堵头压盖6与外围压橡胶筒2的一端顶抵，外筒1的另一端内套设有出口端堵头压盖7，出口端堵头压盖7与外围压橡胶筒2的另一端顶抵。
实验使用的岩芯80，在中轴部都设置有用于模拟裸眼井眼的孔眼，因此，在对裂缝性致密油藏岩芯饱和油和驱替的过程中，要避免裂缝与井眼之间的串流。现有技术的岩芯夹持器，仅能够向实验中的岩芯施加外围压。本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90中，外围压橡胶筒2与外筒1之间形成了环形的外围压腔，岩芯80的孔眼形成了內围压腔，当进口端堵头压盖6和出口端堵头压盖7分别顶抵于外围压橡胶筒2时，将外围压腔与內围压腔隔开。将围压泵10与所述內围压腔和所述外围压腔同时连接，则打开围压泵10时，岩芯被同时施加内、外围压，裂缝中的油及液体受到压力的作用，而无法在裂缝与井筒之间串流，从而解决了裂缝与井筒之间的串流问题。因此，裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90能够适用于裂缝性致密油藏岩芯的径向驱替实验，同时，也能够适用于裂缝性致密油藏岩芯的一维驱替实验，以及CO2、水吞吐模拟实验及水平井单井模拟实验，用于模拟油藏定压边界。另外，本实用新型不仅适用于裂缝性致密油藏岩芯，也适用于普通岩芯的一维驱替实验、径向驱替实验以及CO2、水吞吐模拟实验和水平井单井模拟实验。
其中，本说明书中的“一端”是指图1中所示的左端，而“另一端”是指图1中所示的右端。
为了确保在通过内围压注入孔41向岩芯的孔眼施加內围压的整个过程中，裂缝与井筒之间不产生任何串流，在外围压橡胶筒2内套设有内围压橡胶筒3，使内围压橡胶筒3顶抵于进口端堵头4和出口端堵头5之间，内围压注入孔41和内围压排出孔51均与内围压橡胶筒3的内腔连通；外围压橡胶筒2和内围压橡胶筒3之间形成环形的岩芯容置空间，从而彻底解决裂缝与井筒之间的串流问题。实验中，岩芯80容置于所述岩芯容置空间中。
如图2所示，本实用新型的內围压橡胶筒3，在其顶抵进口端堵头4的一端设置有密封垫31，内围压橡胶筒3通过密封垫31顶抵进口端堵头4，密封垫31上设置有通孔32，内围压注入孔41通过通孔32与内围压橡胶筒3的内腔连通；进口端堵头4上设有与所述岩芯容置空间连通的进液孔42，以便于向岩芯80内的注入流体。具体的是，进口端堵头4上设有2个进液孔42。当內围压橡胶筒3设置于岩芯80的井眼内后，由进口端堵头4压紧，从而使得内围压注入孔41与内围压橡胶筒3的内腔之间的连通相对于所述岩芯容置空间中的岩芯80为密封的。具体的是，内围压注入孔41、进口端堵头4、内围压橡胶筒3、出口端堵头5和内围压排出孔51同轴心设置。
如图3所示，本实用新型的出口端堵头5，在其顶抵于内围压橡胶筒3的一端设置有用于容置内围压橡胶筒3的另一端的环形容置槽53，内围压橡胶筒3的另一端插接于环形容置槽53内；出口端堵头5上设有与所述岩芯容置空间连通的出液孔5，以便于向岩芯80内的注入流体。具体的是，出口端堵头5上设有2个出液孔52。在施加内围压后，內围压橡胶筒3将岩芯80的井眼与岩芯80的裂缝彻底分隔开，以防止岩芯80内的注入流体通过内围压橡胶筒3的另一端串流至岩芯80的井眼中。
另外，如图1所示，在外筒1的侧壁的中部设置有用于向外围压橡胶筒2和外筒1之间的外围压腔内施加外围压的外围压孔11，以便于在外围压的施加过程中，外围压橡胶筒2能够受压均匀，从而使岩芯80能够受压均匀；在施加外围压前，外围压橡胶筒2的外径等于外筒1的内径。
如图4和图6所示，本实用新型的进口端堵头压盖6包括自外筒1外向外筒1内一体成型的第一顶抵段61、第一连接段62、第一阶梯段63和第一外锥段64，第一顶抵段61顶抵于外筒1的一端的端面，第一连接段62通过外螺纹连接于外筒1的一端的内壁，第一阶梯段63上设置有环形的第一应力凹槽631，第一应力凹槽631内设置有密封橡胶圈，外筒1的内壁上设置有与第一阶梯段63相对应的第一凹环12，第一阶梯段63顶抵于第一凹环12的壁面上，第一外锥段64的另一端顶抵于外围压橡胶筒2，第一外锥段64的外径自第一外锥段64的一端至第一外锥段64的另一端逐渐递减。
如图5和图6所示，本实用新型的出口端堵头压盖7包括自外筒1外向外筒1内一体成型的第二顶抵段71、第二连接段72、第二阶梯段73和第二外锥段74，第二顶抵段71顶抵于外筒1的另一端的端面，第二连接段72通过外螺纹连接于外筒1的另一端的内壁，第二阶梯段73上设置有环形的第二应力凹槽731，第二应力凹槽731内也设置有密封橡胶圈，外筒1的内壁上设置有与第二阶梯段73相对应的第二凹环13，第二阶梯段73顶抵于第二凹环13的壁面上，第二外锥段74的另一端顶抵于外围压橡胶筒2，第二外锥段74的外径自第二外锥段74的一端至第二外锥段74的另一端逐渐递减。
另外，在一个可行的实施方式中，进口端堵头压盖6内固定套设有进口端内压盖8，进口端内压盖8的侧壁顶抵于进口端堵头4；出口端堵头压盖7内固定套设有出口端内压盖9，出口端内压盖9的侧壁顶抵于出口端堵头5；从而使岩芯的两端分别受到进口端堵头4和出口端堵头5的挤压力而稳固设置于所述岩芯容置空间内。不过，进口端堵头4和出口端堵头5也可以采用其他适于实用的结构，能够使岩芯稳固置于所述岩芯容置空间内。
其中，外筒1为钢筒，进口端堵头4的一端位于进口端堵头压盖6内，进口端堵头4的另一端位于外围压橡胶筒2内，出口端堵头5的一端位于出口端堵头压盖7内，出口端堵头5的另一端位于外围压橡胶筒2内。
如图7所示，在进口端堵头4邻近出口端堵头5的底端面上设置有凹槽43，凹槽43与进液孔42连通，用以分散岩芯80内的注入流体。具体的是，凹槽43包括环形槽和径向槽，所述径向槽沿着进口端堵头4的径向设置，所述环形槽通过所述径向槽连通为一体。进液孔42与所述环形槽或所述径向槽或所述环形槽与所述径向槽的连通处相连通。在一个具体的实施方式中，凹槽43包括多个所述环形槽和多个所述径向槽，每个所述环形槽的轴线均与进口端堵头4的轴线重合，每一个所述径向槽与每一个所述环形槽连通，进液孔42与所述环形槽与所述径向槽的连通处相连通。所述岩芯容置空间的一端与凹槽43连通，所述岩芯容置空间的另一端与出液孔51连通。从进液孔42流入凹槽43内的液体经分散后进入岩芯80。
如图8所示，本实用新型还提出了一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置，包括如前所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90，裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90还连接有用于施加内围压和外围压的围压泵10、用于注入液体的恒速泵20和用于计量流出液体的计量器70。具体的是，围压泵10连接内围压注入孔41和外围压孔11，用于向岩芯80施加内、外围压；恒速泵20连接进液孔42，用以向岩芯80注入液体；计量器70连接内围压出液孔51和出液孔52，用以计量实验在开采阶段的产油量和产液量。连接围压泵10与内围压注入孔41的管道上设置有围压阀30，连接围压泵10与外围压孔11的管道上设置有围压阀40，连接恒速泵20与进液孔42的管道上设置有阀门50和压力表100，连接内围压出液孔52与计量器70的管道之间设置有阀门60。
下面举例说明本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90的使用及本实用新型的一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置的工作过程，在进行一维驱替实验的时候，施加的内、外围压高于注入压力1-2MPa。
1、组装裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90。
将外围压橡胶筒2置入外筒1，再将带裂缝的岩芯80置入外围压橡胶筒2内，在外筒1的两端分别旋入进口端堵头压盖6和出口端堵头压盖7并拧紧；将内围压橡胶筒3插入岩芯80的井眼，密封垫31紧贴岩芯80的一端，内围压橡胶筒3的另一端比岩芯80长1.5cm-2cm。将进口端堵头4和出口端堵头插入外围压橡胶筒2的两端，内围压橡胶筒3的另一端插入环形容置槽53，环形容置槽53的直径大约为4毫米，深度大约为20毫米。再次拧紧进口端堵头压盖6和出口端堵头压盖7，将连接外围压孔11的管线和连接内围压注入孔41的管线与围压泵10的出口管线连通，将连接进液孔42的管线与恒压泵30连通，将连接内围压排出孔51的管线和连接出液孔52的管线与计量器70的入口连通。组装完毕。
2、岩芯饱和油。
第一步，组装完毕后，按图8所示连接好各装置，打开围压泵10、围压阀30和围压阀40，同时施加内围压和外围压；
第二步，打开恒速泵20、阀门50和阀门60，将恒速泵20的泵速调节到设定流速，恒速注入5-10PV的模拟油，停止注入；
第三步，关闭围压泵10、围压阀30和围压阀40，卸掉内、外围压，打开裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90，取出岩芯80称重，从而计算饱和油量。
3、注水(吞的过程)
第一步，将饱和油的岩芯80重新装入裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器90，并按图8所示连接好各装置；
第二步，打开围压泵10和围压阀40施加外围压；
第三步，关闭阀门60，打开恒速泵20(驱替泵)和阀门50，将恒速泵20的泵速调节到设定流速，当压力达到设定压力时，停止注入；
第四步，关闭阀门50，按照设定时间保持压力；
4、开采(吐的过程)
打开阀门60，以设定速度产出，记录不同时刻产油量、产液量和压力变化，至不再有液体流出停止实验。
其中，设定流速、设定压力、设定时间及设定速度均取决于实验目的和流体介质。
由上述可知，本实用新型的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，能够向岩芯同时施加内、外围压，解决裂缝与井筒之间的串流问题。因此，所述裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器能够适用于裂缝性致密油藏岩芯的径向驱替实验，以及裂缝性致密油藏岩芯的一维驱替实验，CO2、水吞吐模拟实验及水平井单井模拟实验，用于模拟油藏定压边界。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，所述裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器包括外筒(1)，外筒(1)内套设有外围压橡胶筒(2)，外围压橡胶筒(2)的一端内套设有进口端堵头(4)，进口端堵头(4)上设置有内围压注入孔(41)，外围压橡胶筒(2)的另一端内套设有出口端堵头(5)，出口端堵头(5)上设置有内围压排出孔(51)；外筒(1)的一端内套设有进口端堵头压盖(6)，进口端堵头压盖(6)与外围压橡胶筒(2)的一端顶抵，外筒(1)的另一端内套设有出口端堵头压盖(7)，出口端堵头压盖(7)与外围压橡胶筒(2)的另一端顶抵。
2.根据权利要求1所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，外围压橡胶筒(2)内套设有内围压橡胶筒(3)，内围压橡胶筒(3)顶抵于进口端堵头(4)和出口端堵头(5)之间，内围压注入孔(41)和内围压排出孔(51)均与内围压橡胶筒(3)的内腔连通；外围压橡胶筒(2)和内围压橡胶筒(3)之间形成环形的岩芯容置空间。
3.根据权利要求2所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，内围压橡胶筒(3)顶抵进口端堵头(4)的一端设置有密封垫(31)，内围压橡胶筒(3)通过密封垫(31)顶抵进口端堵头(4)，密封垫(31)上设置有通孔(32)，内围压注入孔(41)通过通孔(32)与内围压橡胶筒(3)的内腔连通；进口端堵头(4)上设有与所述岩芯容置空间连通的进液孔(42)。
4.根据权利要求2所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，出口端堵头(5)顶抵于内围压橡胶筒(3)的一端设置有用于容置内围压橡胶筒(3)的另一端的环形容置槽(53)，内围压橡胶筒(3)的另一端插接于环形容置槽(53)内；出口端堵头(5)上设有与所述岩芯容置空间连通的出液孔(52)。
5.根据权利要求1所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，外筒(1)的侧壁的中部设置有用于向外围压橡胶筒(2)和外筒(1)之间施加外围压的外围压孔(11)；在施加外围压前，外围压橡胶筒(2)的外径等于外筒(1)的内径。
6.根据权利要求3所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，进口端堵头(4)邻近出口端堵头(5)的底端面上设置有凹槽(43)，凹槽(43)与进液孔(42)连通。
7.根据权利要求6所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，凹槽(43)包括多个环形槽和多个径向槽，所述径向槽沿着进口端堵头(4)的径向设置，每个所述环形槽的轴线均与进口端堵头(4)的轴线重合，每一个所述径向槽与每一个所述环形槽连通。
8.根据权利要求1所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，进口端堵头压盖(6)包括自外向内依次连接的第一顶抵段(61)、第一连接段(62)、第一阶梯段(63)和第一外锥段(64)，第一顶抵段(61)顶抵于外筒(1)的一端的端面，第一连接段(62)通过外螺纹连接于外筒(1)的一端的内壁，第一阶梯段(63)上设置有环形的第一应力凹槽(631)，外筒(1)的内壁上设置有与第一阶梯段(63)相对应的第一凹环(12)，第一阶梯段(63)顶抵于第一凹环(12)的壁面上，第一外锥段(64)的顶端顶抵于外围压橡胶筒(2)。
9.根据权利要求1所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，其特征在于，进口端堵头压盖(6)内固定套设有进口端内压盖(8)，进口端内压盖(8)的侧壁顶抵于进口端堵头(4)；出口端堵头压盖(7)内固定套设有出口端内压盖(9)，出口端内压盖(9)的侧壁顶抵于出口端堵头(5)。
10.一种裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置，其特征在于，所述裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯实验装置包括如权利要求1至9中任一项所述的裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器，所述裂缝性致密油藏双围压多功能岩芯夹持器还连接有用于施加内围压和外围压的围压泵(10)、用于注入液体的恒速泵(20)和用于计量流出液体的计量器(70)。
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CN105673003A (zh) * 2015-12-29 2016-06-15 中国石油天然气股份有限公司 一种致密油开采物理模拟试验方法
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