CN211287650U - 一种脉冲作用下渗吸实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种脉冲作用下渗吸实验装置，装置包括供水部、脉冲部、渗吸部、分离部，将岩心装入渗吸部的渗吸装置中，调节进口螺丝长度，使岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间；连接所有实验装置，供水部的中间容器中加满水，分离部的分离瓶中通过排水管加入适量的水，用于油水分离；控制脉冲部的脉冲控制器设定脉冲信号，打开平流泵，开始脉冲注水；测量渗吸作用驱出的油的体积，计算脉冲作用下渗吸驱油采收率。本实用新型在传统渗吸实验的基础上增加脉冲装置，既考虑了压力波动和传播对渗吸的影响，又可去除驱替驱油量对渗吸的大幅度干预，既可用于脉冲作用下渗吸驱油采收率的研究，还可实现自然渗吸和连续注水渗吸驱油效果评价。

Description

一种脉冲作用下渗吸实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种脉冲作用下渗吸实验装置，属于物理脉冲渗吸驱油提高采收率研究技术领域。

背景技术

渗吸是多孔介质由于毛管力作用自发的吸入某种润湿液体的过程。对于亲水油藏来说，水是润湿相，油是非润湿相，水相会由于毛管力作用，沿着孔隙喉道进入岩石基质将里面的原油驱替出来，增加油藏采收率。低渗透裂缝性油藏注水开发的主要机理就是通过渗吸作用将裂缝中的水吸入岩石基质，置换出里面的原油，所以，对于低渗透裂缝油藏来说，合理利用渗吸方法采油对改善开发效果具有重要的意义。

脉冲注水通过周期性的改变注水量，在地层中造成不稳定的压力状态，地层中压力周期性的升高和降低，造成地层中的压力场不稳定分布，受毛管力和水动力效应，地层中流体的流动使被锁孔道打开，残余油被驱替出来。由于地层的非均质性，在脉冲注水的一个注水周期内，除驱替压差使得原油被驱出，注水压力的周期性变化会使得会部分原油也会不断的被从低渗层置换到高渗透通道，提高油藏的采收率。同时，脉冲注水方式也被看作是一种有效提高渗吸驱油动力的开发手段。然而，脉冲注水是一个动态过程，驱替和渗吸作用同时发生，如何更好研究脉冲动态作用对渗吸的影响程度是室内研究的技术瓶颈。目前，渗吸作用主要通过自然静态渗吸方式和装置开展，没有考虑注水过程中压力波波动和传播对渗吸作用效果的影响，造成室内实验下不同注水开发方式对渗吸作用影响计量存在较大误差。因此，本实用新型建立了一种涉及脉冲作用下渗吸实验装置及方法，可用于研究脉冲注水提高渗吸作用程度，从而得到最优的脉冲注水参数，最大限度的提高低渗透裂缝油藏渗吸采油效果，也可为室内其他注水方式下研究渗吸效果提供更精准更符合开发实际的方法。

目前室内测试渗吸采油主要通过自然渗吸方式进行计量，没有考虑注水过程中压力波波动和传播对渗吸作用效果的影响，造成室内实验下不同注水开发方式对渗吸作用影响计量存在较大误差。其中专利文件“压力脉冲提高注入水渗吸驱油效率和确定脉冲次数的方法，申请号：201811320793.X”该文件中应用的岩心驱替方法(岩心驱替必须设置围压，才能在注入和采出端形成有效驱替)，在脉动岩心驱替过程中驱油效率包含脉动注水过程中驱油量、间歇脉冲过程中压力波动及传播过程中由于压力变化产生渗吸采油量，而该文件并没有精细区分驱替驱油量和渗吸驱油量，而是把驱替和渗吸驱油混在一起，这样会造成计算误差及参数优化的不准确性，另外精确核磁共振成本高，计算机处理数据复杂，且费时费力，也不可能有效实现所有岩心测试。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种脉冲作用下渗吸实验装置。该装置可以实现不同脉冲注水频率、脉冲注水振幅下渗吸驱油效果评价，计算不同脉冲注水条件下的渗吸驱油采收率。可在没有驱替压差下更精准有效计量渗吸采油量，在传统自然渗吸的装置的基础上，既考虑了压力的波动和传播对渗吸的影响，又可去除驱替驱油量对渗吸的大幅度干预，且室内操作简单成本较低。

本实用新型的技术方案如下：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，包括供水部、脉冲部、渗吸部、分离部；

所述供水部包括平流泵和中间容器，中间容器内盛有液体；

所述脉冲部包括脉冲控制器、脉冲电磁阀，脉冲电磁阀上连接脉冲控制器，脉冲控制器用于设定脉冲信号；脉冲电磁阀用于执行脉冲控制器设定的脉冲开关信号、使注入水转化为一定周期的脉冲注水；中间容器与脉冲电磁阀通过管道相连；

渗吸部包括渗吸装置、待测岩心和毛细测量管一，渗吸装置包括两端开口的空腔容器，空腔容器一端设有进口螺丝、另一端设有出口螺丝，进口螺丝与空腔容器螺纹连接，进口螺丝端部设有进口岩心槽，出口螺丝与空腔容器螺纹连接，出口螺丝底部设有出口岩心槽，待测岩心位于进口岩心槽与出口岩心槽之间；进口螺丝可以通过螺纹调节进口岩心槽在渗吸装置中移动，从而可将待测岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间；进口螺丝与出口螺丝均贯穿设有通孔，通孔用于液体流通；脉冲电磁阀通过管道与进口螺丝的通孔处相连；

分离部包括相连的分离瓶、排水管，分离瓶用于提供油水分离空间，出口螺丝的通孔处通过软管一与分离瓶相连，排水管用于向分离瓶中排水和加水。

优选的，脉冲部还包括压力传感器，压力传感器一端连接至脉冲电磁阀，压力传感器还有一端连接至脉冲电磁阀与进口螺丝通孔处之间的管道。压力传感器可以读取脉冲注水压力值。

脉冲控制器可以控制脉冲电磁阀的打开与关闭，若控制脉冲电磁阀开2s关2s就可以实现频率为0.25HZ的脉冲注水频率，对应的脉冲注水压力通过压力传感器测量，调节脉冲电磁阀打开与关闭的时间以及注水部的注入速度就可以设定不同频率、不同振幅的脉冲注水，评价不同脉冲频率下渗吸驱油效果，计算对应的采收率。

优选的，空腔容器为透明耐压玻璃容器。耐压的目的是可以承受一定的脉冲注入水的压力和脉冲振幅作用，透明的容器壁可随时观察渗吸装置中渗吸反应情况。

优选的，渗吸装置还包括底座，空腔容器底部设有底座。

优选的，出口岩心槽为铁丝网状结构。防止渗吸作用驱出的油堵塞在出口岩心槽中。

优选的，渗吸装置还包括毛细测量管一，毛细测量管一设于出口螺丝的通孔出口上部，毛细测量管一通过管道与分离瓶连接。其上标有刻度，可进行测量。

优选的，分离部还包括毛细测量管二，分离瓶上部安装有毛细测量管二。毛细测量管二测量渗吸作用驱出的油的体积。

进一步优选的，脉冲注水是动态水不断注入过程，因此为保证动态波动过程对渗吸的影响并保证该过程中渗吸出的油量计算的准确性，设计排水管的高度介于分离瓶与毛细测量管二的高度之间，保证在排水的同时，毛细测量管中的油不会排出，从而测出渗吸作用驱出的油的体积。

优选的，分离瓶中部通过软管一与渗吸部连接，分离瓶底部通过软管二连接排水管。

优选的，脉冲电磁阀与中间容器之间设有三通一，脉冲电磁阀与渗吸装置之间设有三通二，三通一与三通二之间通过管道相连。

供水部与脉冲部、脉冲部与渗吸部之间通过三通一与三通二连接，每个三通上有两个开关，可用于控制不同的注水路线，分别进行自然渗吸实验、连续注水渗吸实验与脉冲注水渗吸实验。

优选的，进口岩心槽、出口岩心槽的直径宽度均大于待测岩心的直径宽度。

进一步优选的，待测岩心直径2.5cm、长7.0cm；进口岩心槽、出口岩心槽的直径均为2.8cm、高1.0cm；空腔容器内径5.0cm、长12.0cm。由于进出口岩心槽的直径略大于岩心直径，渗吸装置在调节进口螺丝将待测岩心控制在进出口岩心槽中时，岩心与进出口岩心槽之间残留一部分空间，即可用于渗吸反应，也可提供脉冲注水振动空间，另外岩心上围压不能形成有效驱替，避免脉冲动态驱油对渗吸作用的影响。

利用上述装置进行脉冲作用下渗吸实验方法时，具体包括以下步骤：

(1)将待测岩心洗净、干燥，先用实验用水饱和待测岩心，再用实验用油驱替，使待测岩心饱和实验用油，测量待测岩心饱和油的体积为V₀；

(2)将饱和实验用油的待测岩心装入渗吸装置中的进口岩心槽中，调节进口螺丝长度，使待测岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间；

(3)连接供水部、脉冲部、渗吸部、分离部，打开三通一的开关二与三通二的开关三，关闭三通一的开关一与三通二的开关四，阻断三通一与三通二之间的直接管道通道，中间容器中加满水，分离瓶中通过排水管加入适量的水，用于油水分离；

(4)控制脉冲控制器设定一定频率的脉冲信号，打开平流泵，开始脉冲注水，通过压力传感器确定脉动压力值；

(5)一段时间后，通过毛细测量管二，测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算脉冲作用下渗吸驱油采收率η_t；

(6)通过脉冲控制器调节不同频率的脉冲注水信号，重复步骤(4)-(6)。

利用上述装置进行自然渗吸实验方法时，与脉冲作用下渗吸实验方法区别在于：

步骤(3)中，装置连接时去掉分离部，去掉软管一及之后装置，连接供水部、脉冲部、渗吸部；打开三通一的开关一与三通二的开关四，打开三通一与三通二之间的直接管道通道，关闭三通一的开关二与三通二的开关三，液体直接由三通一流向三通二、不经过脉冲电磁阀；

步骤(4)中，打开平流泵，将渗吸装置中注满水之后停泵，进行自然渗吸实验；

步骤(5)中，通过毛细测量管一测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算自然渗吸驱油采收率η_t；

利用上述装置进行连续注水渗吸实验方法时，与脉冲作用下渗吸实验方法区别在于：

步骤(3)中，连接供水部、脉冲部、渗吸部、分离部，实验时打开三通一的开关一与三通二的开关四，打开三通一与三通二之间的直接管道通道，关闭三通一的开关二与三通二的开关三，液体直接由三通一流向三通二、不经过脉冲电磁阀；

步骤(4)中，打开平流泵注水进行连续注水渗吸实验；

步骤(5)中，通过毛细测量管二测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算连续自然渗吸驱油采收率η_t；

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供一种脉冲作用下渗吸实验装置，通过改变装置的连接与切换不同的控制管线，不仅可以实现脉冲作用下渗吸驱油效果评价，还可以实现自然渗吸和连续注水渗吸驱油效果评价；在传统渗吸实验的基础上增加脉冲装置，既考虑了压力的波动和传播对渗吸的影响，又可去除驱替驱油量对渗吸的大幅度干预。

(2)本实用新型考虑了开发方式中压力波动及传播对渗吸作用效果的影响，解决单纯自然静态渗吸装置计量渗吸效果存在较大误差的问题，为室内开展不同注水方式下渗吸效果研究提供更精准更符合开发实际的方法。

(3)本实用新型渗吸装置的空腔容器为一透明耐压玻璃，可以承受一定的脉冲注入水的压力和脉冲振幅作用，透明的容器壁可随时观察渗吸装置中渗吸反应情况；进口螺丝可以通过螺纹调节进口岩心槽在渗吸装置中移动，从而可将待测岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间，出口岩心槽为铁丝网状结构，防止渗吸作用驱出的油堵塞在出口岩心槽中；渗吸装置上端的出口部还装有毛细测量管一，其上标有刻度，可进行测量；

(4)本实用新型的分离瓶上部设有毛细测量管二，可测量渗吸作用驱出的油的体积，中部通过软管一与渗吸部连接，尾部通过软管二连接排水管，可进行排水和加水，排水管的高度介于分离瓶与毛细测量管二的高度之间，保证在排水的同时，毛细测量管中的油不会排出，从而测出渗吸作用驱出的油的体积；

(5)本实用新型操作简单、方便，成本较低，能够较准确的测量出渗吸作用驱出的油的体积，更加精准计算多种条件下渗吸驱油采收率，也为其他注水方式下研究渗吸效果提供更精准更符合开发实际的方法。

附图说明

图1为本实用新型的脉冲作用下渗吸实验装置结构图；

图2为本实用新型的渗吸装置结构图；

其中：1.平流泵；2.中间容器；3-1.三通一；3-2.三通二；4-1.开关一；4-2.开关二；4-3.开关三；4-4.开关四；5.脉冲电磁阀；6.压力传感器；7.脉冲控制器；8.渗吸装置；8-1.空腔容器；8-2.进口螺丝；8-3.进口岩心槽；8-4.出口螺丝；8-5出口岩心槽；8-6底座；9.待测岩心；10-1.毛细测量管一；10-2.毛细测量管二；11-1.软管一；11-2.软管二；12.分离瓶；13.排水管。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，包括供水部、脉冲部、渗吸部、分离部。

所述供水部包括平流泵和中间容器，中间容器内盛有液体。

所述脉冲部包括脉冲控制器、脉冲电磁阀，脉冲电磁阀上连接脉冲控制器，脉冲控制器用于设定脉冲信号；脉冲电磁阀用于执行脉冲控制器设定的脉冲开关信号、使注入水转化为一定周期的脉冲注水；中间容器与脉冲电磁阀通过管道相连。

渗吸部包括渗吸装置、待测岩心和毛细测量管一，渗吸装置包括两端开口的空腔容器，空腔容器为透明耐压玻璃容器。耐压的目的是可以承受一定的脉冲注入水的压力和脉冲振幅作用，透明的容器壁可随时观察渗吸装置中渗吸反应情况。

空腔容器一端设有进口螺丝、另一端设有出口螺丝，进口螺丝与空腔容器螺纹连接，进口螺丝端部设有进口岩心槽，出口螺丝与空腔容器螺纹连接，出口螺丝底部设有出口岩心槽，待测岩心位于进口岩心槽与出口岩心槽之间；进口螺丝可以通过螺纹调节进口岩心槽在渗吸装置中移动，从而可将待测岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间；进口螺丝与出口螺丝均贯穿设有通孔，通孔用于液体流通；脉冲电磁阀通过管道与进口螺丝的通孔处相连。

分离部包括相连的分离瓶、排水管，分离瓶用于提供油水分离空间，出口螺丝的通孔处通过软管一与分离瓶相连，排水管用于向分离瓶中排水和加水。

实施例2：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，脉冲部还包括压力传感器，压力传感器一端连接至脉冲电磁阀，压力传感器还有一端连接至脉冲电磁阀与进口螺丝通孔处之间的管道。压力传感器可以读取脉冲注水压力值。

脉冲控制器可以控制脉冲电磁阀的打开与关闭，若控制脉冲电磁阀开2s关2s就可以实现频率为0.25HZ的脉冲注水频率，对应的脉冲注水压力通过压力传感器测量，调节脉冲电磁阀打开与关闭的时间以及注水部的注入速度就可以设定不同频率、不同振幅的脉冲注水，评价不同脉冲频率下渗吸驱油效果，计算对应的采收率。

实施例3：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，渗吸装置还包括底座，空腔容器底部设有底座。

实施例4：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，出口岩心槽为铁丝网状结构。防止渗吸作用驱出的油堵塞在出口岩心槽中。

实施例5：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例2所述，所不同的是，渗吸装置还包括毛细测量管一，毛细测量管一设于出口螺丝的通孔出口上部，其上标有刻度，可进行测量；毛细测量管一通过管道与分离瓶连接。其上标有刻度，可进行测量。

分离部还包括毛细测量管二，分离瓶上部安装有毛细测量管二。毛细测量管二测量渗吸作用驱出的油的体积。

脉冲注水是动态水不断注入过程，因此为保证动态波动过程对渗吸的影响并保证该过程中渗吸出的油量计算的准确性，设计排水管的高度介于分离瓶与毛细测量管二的高度之间，保证在排水的同时，毛细测量管中的油不会排出，从而测出渗吸作用驱出的油的体积。

实施例6：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例5所述，所不同的是，分离瓶中部通过软管一与渗吸部连接，分离瓶底部通过软管二连接排水管。

实施例7：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例5所述，所不同的是，脉冲电磁阀与中间容器之间设有三通一，脉冲电磁阀与渗吸装置之间设有三通二，三通一与三通二之间通过管道相连。

供水部与脉冲部、脉冲部与渗吸部之间通过三通一与三通二连接，每个三通上有两个开关，可用于控制不同的注水路线，分别进行自然渗吸实验、连续注水渗吸实验与脉冲注水渗吸实验。

利用本实施例所述装置进行脉冲作用下渗吸实验方法时，具体包括以下步骤：

(1)将待测岩心洗净、干燥，先用实验用水饱和待测岩心，再用实验用油驱替，使待测岩心饱和实验用油，测量待测岩心饱和油的体积为V₀；

(2)将饱和实验用油的待测岩心装入渗吸装置中的进口岩心槽中，调节进口螺丝长度，使待测岩心控制在进口岩心槽与出口岩心槽之间；

(3)连接供水部、脉冲部、渗吸部、分离部，如图1所示，打开三通一的开关二与三通二的开关三，关闭三通一的开关一与三通二的开关四，阻断三通一与三通二之间的直接管道通道，中间容器中加满水，分离瓶中通过排水管加入适量的水，用于油水分离；

(4)控制脉冲控制器设定一定频率的脉冲信号，打开平流泵，开始脉冲注水(只是形成压力波的波动和传播，不形成驱替)，通过压力传感器确定脉动压力值；

(5)一段时间后，通过毛细测量管二，测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算脉冲作用下渗吸驱油采收率η_t；

其中：

η_t：t时刻采收率，％；

V_t：t时刻渗吸驱油体积，cm³；

V₀：饱和油体积，cm³。

(6)通过脉冲控制器调节不同频率的脉冲注水信号，重复步骤(4)-(6)。

利用本实施例所述装置进行自然渗吸实验方法时，其步骤如上所述，与脉冲作用下渗吸实验方法区别在于：

步骤(3)中，装置连接时去掉分离部，去掉软管一及之后装置，连接供水部、脉冲部、渗吸部；打开三通一的开关一与三通二的开关四，打开三通一与三通二之间的直接管道通道，关闭三通一的开关二与三通二的开关三，液体直接由三通一流向三通二、不经过脉冲电磁阀；

步骤(4)中，打开平流泵，将渗吸装置中注满水之后停泵，进行自然渗吸实验；

步骤(5)中，通过毛细测量管一测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算自然渗吸驱油采收率η_t；

利用本实施例所述装置进行连续注水渗吸实验方法时，其步骤如上所述，与脉冲作用下渗吸实验方法区别在于：

步骤(3)中，连接供水部、脉冲部、渗吸部、分离部，实验时打开三通一的开关一与三通二的开关四，打开三通一与三通二之间的直接管道通道，关闭三通一的开关二与三通二的开关三，液体直接由三通一流向三通二、不经过脉冲电磁阀；

步骤(4)中，打开平流泵注水进行连续注水渗吸实验；

步骤(5)中，通过毛细测量管二测量渗吸作用驱出的油的体积V_t，计算连续注水渗吸驱油采收率η_t；

实施例8：

一种脉冲作用下渗吸实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，进口岩心槽、出口岩心槽的直径宽度均大于待测岩心的直径宽度。

待测岩心直径2.5cm、长7.0cm；进口岩心槽、出口岩心槽的直径均为2.8cm、高1.0cm；空腔容器内径5.0cm、长12.0cm。由于进出口岩心槽的直径略大于岩心直径，渗吸装置在调节进口螺丝将待测岩心控制在进出口岩心槽中时，岩心与进出口岩心槽之间残留一部分空间，即可用于渗吸反应，也可提供脉冲注水振动空间，另外岩心上围压不能形成有效驱替，避免脉冲驱替驱油对渗吸作用的影响。

Claims (10)

1.一种脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，包括供水部、脉冲部、渗吸部、分离部；

所述供水部包括平流泵和中间容器，中间容器内盛有液体；

所述脉冲部包括脉冲控制器、脉冲电磁阀，脉冲电磁阀上连接脉冲控制器，脉冲控制器用于设定脉冲信号；脉冲电磁阀用于执行脉冲控制器设定的脉冲开关信号、使注入水转化为一定周期的脉冲注水；中间容器与脉冲电磁阀通过管道相连；

渗吸部包括渗吸装置、待测岩心和毛细测量管一，渗吸装置包括两端开口的空腔容器，空腔容器一端设有进口螺丝、另一端设有出口螺丝，进口螺丝与空腔容器螺纹连接，进口螺丝端部设有进口岩心槽，出口螺丝与空腔容器螺纹连接，出口螺丝底部设有出口岩心槽，待测岩心位于进口岩心槽与出口岩心槽之间；进口螺丝与出口螺丝均贯穿设有通孔，通孔用于液体流通；脉冲电磁阀通过管道与进口螺丝的通孔处相连；

分离部包括相连的分离瓶、排水管，分离瓶用于提供油水分离空间，出口螺丝的通孔处通过软管一与分离瓶相连，排水管用于向分离瓶中排水和加水。

2.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，脉冲部还包括压力传感器，压力传感器一端连接至脉冲电磁阀，压力传感器还有一端连接至脉冲电磁阀与进口螺丝通孔处之间的管道。

3.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，出口岩心槽为铁丝网状结构。

4.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，空腔容器为透明耐压玻璃容器；渗吸装置还包括底座，空腔容器底部设有底座。

5.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，渗吸装置还包括毛细测量管一，毛细测量管一设于出口螺丝的通孔出口上部，毛细测量管一通过管道与分离瓶连接；

分离部还包括毛细测量管二，分离瓶上部安装有毛细测量管二。

6.根据权利要求5所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，排水管的高度介于分离瓶与毛细测量管二的高度之间。

7.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，分离瓶中部通过软管一与渗吸部连接，分离瓶底部通过软管二连接排水管。

8.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，脉冲电磁阀与中间容器之间设有三通一，脉冲电磁阀与渗吸装置之间设有三通二，三通一与三通二之间通过管道相连。

9.根据权利要求1所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，进口岩心槽、出口岩心槽的直径宽度均大于待测岩心的直径宽度。

10.根据权利要求9所述的脉冲作用下渗吸实验装置，其特征在于，待测岩心直径2.5cm、长7.0cm；进口岩心槽、出口岩心槽的直径均为2.8cm、高1.0cm；空腔容器内径5.0cm、长12.0cm。

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