CN211785237U - 一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，相邻两个注水腔体之间通过连接底座连接，连接底座上开设有用于使相邻注水腔体连通的液流通道口，连接底座上还设有用于控制所述液流通道口开启或关闭的控制阀门；每个注水腔体中均设有岩心样品，每个注水腔体上均设有围压阀；若干依次相连的注水腔体连接为封闭结构，位于一端的注水腔体的端部设有注水口，供液系统和计量系统均与注水口相连，注水口设有压力表。本发明能够利用核磁共振注水吞吐物理模拟，系统研究注水升压、焖井渗吸、降压开采三个阶段内岩石内流体运移规律，利用本发明装置与实验方法获得的物理模拟结果可为后续吞吐工艺方案优化及矿场实施提供重要借鉴。
Description
技术领域
本实用新型属于水平井注水补充地层能量领域的研究，具体涉及一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置。
背景技术
随着常规优质资源的减少，以特低渗-致密油资源为代表的非常规资源已成为我国油田开发的重要接替力量，水平井大规模体积缝网压裂改造是特低渗-致密油资源开发的重要手段，由于该类储集层往往具有三低(低孔、低渗、低压)的特征，依靠自然能量开发产量递减迅速(递减率约为40～90％)，一次采油采收率也仅为5～10％。
水平井注水吞吐技术是在水平井产量下降后，向采油井进行大规模注水，闷井渗吸一段时间后开井生产的过程，其包括注水升压、焖井渗吸、降压开采三个阶段。目前，多轮次注水吞吐已在我国特低渗-致密油水平井区块取得了较好的实施效果，由于储集层岩石物理性质复杂，注水升压、焖井渗吸、降压开采三个阶段内岩石内流体运移规律不清晰，导致了矿场注水吞吐效果差异明显。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型目的是提出一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，本实用新型能够用于核磁共振注水吞吐物理模拟，系统研究注水升压、焖井渗吸、降压开采三个阶段内岩石内流体运移规律，利用本实用新型装置获得的物理模拟结果可为后续吞吐工艺方案优化及矿场实施提供重要借鉴。
本实用新型所采用的技术解决方案是：
一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，包括供液系统、计量系统与分段注水系统；
分段注水系统包括若干依次相连的注水腔体，相邻两个注水腔体之间通过连接底座连接，连接底座上开设有用于使相邻注水腔体连通的液流通道口，连接底座上还设有用于控制所述液流通道口开启或关闭的控制阀门；每个注水腔体中均设有岩心样品，每个注水腔体上均设有围压阀；
若干依次相连的注水腔体连接为封闭结构，位于一端的注水腔体的端部设有注水口，供液系统和计量系统均与注水口相连，注水口设有压力表。
若干依次相连的注水腔体中，位于一端的注水腔体为有一个底面的圆筒结构，其余的注水腔体为无底面的圆筒结构，注水腔体与连接底座之间通过螺纹连接；位于一端的注水腔体的一端设有注水腔体堵头，注水口设置于注水腔体堵头的中部。
连接底座为圆筒状，连接底座的两端均设有与注水腔体连接的内螺纹，中部设置有密封挡板，液流通道口开设于密封挡板上。
用于控制所述液流通道口开启或关闭的控制阀门包括阀门螺杆，阀门手轮、阀门螺母、固定垫圈、螺杆固定块、螺杆导向块和阀门闸板，密封挡板中设有滑动内腔，阀门闸板设置于所述滑动内腔中并能沿滑动内腔滑动，阀门闸板在滑动过程中能够关闭或打开所述液流通道口；阀门螺杆的一端穿入密封挡板中与阀门闸板之间可转动连接，阀门螺杆的另一端延伸至连接底座外部，螺杆导向块套设于阀门螺杆上并与连接底座固定连接，螺杆固定块套设在螺杆导向块上并与螺杆导向块固定连接，固定垫圈套设于阀门螺杆上并与螺杆固定块以及螺杆导向块之间固定连接，阀门螺母套设于阀门螺杆上并与固定垫圈固定连接，阀门螺母与阀门螺杆之间螺纹连接，阀门手轮安装于阀门螺杆。
围压阀设置于各注水腔体的中部。
计量系统包括量筒与排液阀门，排液阀门通过管线与注水口连接，压力表设置于该管线上。
供液系统包括恒速泵、中间容器与进液阀门，恒速泵出口与中间容器入口连接，中间容器出口设置进液阀门，进液阀门的通过管线连接至注水口；压力表设置于该管线上，用于测量管线内液体压力。
本实用新型的有益技术效果是：
本实用新型的核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置中，相邻两个注水腔体之间通过连接底座连接，连接底座上开设有用于使相邻注水腔体连通的液流通道口，连接底座上还设有用于控制所述液流通道口开启或关闭的控制阀门，因此利用控制阀门和液流通道口能够实现对各注水腔体都能注入、保压以及降压，利用供液系统能够实现对各注水腔体能够以预设压力进行注入，模拟注水升压过程，利用计量系统能够在降压过程中收集由于注水腔体的降压而排出的水；综上所述，本实用新型的核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置能够用于模拟研究注水升压、焖井渗吸、降压开采三个阶段；设置若干注水腔体能够同时队多种岩心样品进行实验提高实验效率。
进一步的，注水腔体采用圆筒结构，与连接底座之间通过螺纹连接，位于一端的注水腔体的一端设有注水腔体堵头，注水口设置于注水腔体堵头的中部，因此便于安装与拆卸，提高实验效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例实验装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型中实施例注水腔体结构示意图；
图3为本实用新型实施例注水腔体连接底座平面示意图；
图4为本实用新型实施例实验方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步的说明。
参照图1，本实用新型核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，包括供液系统1、计量系统3与分段注水系统2；分段注水系统2包括若干依次相连的注水腔体(注水腔体根据实验需要选择)，相邻两个注水腔体之间通过连接底座12连接，连接底座12上开设有用于使相邻注水腔体连通的液流通道口38，连接底座12上还设有用于控制所述液流通道口38开启或关闭的控制阀门；每个注水腔体中均设有岩心样品，每个注水腔体上均设有围压阀；若干依次相连的注水腔体连接为封闭结构，位于一端的注水腔体的端部设有注水口29，供液系统1和计量系统3均与注水口29相连，注水口29设有压力表7。岩心样品可为裂缝性岩心或不含裂缝的纯基质岩心，岩心物性可依据实验要求选择特低渗、超低渗、致密等不同物性岩石样品。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，若干依次相连的注水腔体中，位于一端的注水腔体为有一个底面的圆筒结构，其余的注水腔体为无底面的圆筒结构，注水腔体与连接底座12之间通过螺纹连接；位于一端的注水腔体的一端设有注水腔体堵头30，注水口29设置于注水腔体堵头30的中部。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1和图3，连接底座12为圆筒状，连接底座12的两端均设有与注水腔体连接的内螺纹，中部设置有密封挡板40，液流通道口38开设于密封挡板上。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图2和图3，用于控制所述液流通道口38开启或关闭的控制阀门包括阀门螺杆31，阀门手轮32、阀门螺母33、固定垫圈34、螺杆固定块35、螺杆导向块36和阀门闸板39，密封挡板40中设有滑动内腔，阀门闸板39设置于所述滑动内腔中并能沿滑动内腔滑动，阀门闸板39在滑动过程中能够关闭或打开所述液流通道口38；阀门螺杆31的一端穿入密封挡板40中与阀门闸板39之间可转动连接，阀门螺杆31的另一端延伸至连接底座12外部，螺杆导向块36套设于阀门螺杆31上并与连接底座12固定连接，螺杆固定块35套设在螺杆导向块36上并与螺杆导向块36固定连接，固定垫圈34套设于阀门螺杆31上并与螺杆固定块35以及螺杆导向块36之间固定连接，阀门螺母33套设于阀门螺杆31上并与固定垫圈34固定连接，阀门螺母33与阀门螺杆31之间螺纹连接，阀门手轮32安装于阀门螺杆31。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1～图3，围压阀设置于各注水腔体的中部，能够保证注入相对均匀，以及也能够满足一定的降压排水作用。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，计量系统3包括量筒8与排液阀门9，排液阀门9通过管线与注水口29连接，压力表7设置于该管线上。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1，供液系统1包括恒速泵4、中间容器5与进液阀门6，恒速泵4出口与中间容器5入口连接，中间容器5出口设置进液阀门6，进液阀门6的通过管线连接至注水口29；压力表7设置于该管线上，用于测量管线内液体压力。供液系统的中间容器可为多个，中间容器内可为地层水、去离子水、表面活性剂、改性纳米颗粒等溶液。恒速泵4可采用ISCO泵。
作为本实用新型优选的实施方案，注水腔体、连接底座12以及控制阀门由耐压的PASMO材料制成，各注水腔体可放置于核磁共振检测仪中。
参照图4，利用本实用新型的核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置进行实验的方法，包括如下步骤：
S1，测量岩心样品的孔隙度与渗透率；
S2，对岩心样品进行束缚水及核磁共振检测；
S3，在注水腔体中装入岩心样品；
S4，利用所述核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置对岩心样品进行核磁共振注水吞吐模拟，模拟过程包括注水升压、焖井渗吸和降压开采；
S5，根据S1、S2和S4的结果，对采收率与岩心样品可动流体标定，获得注水吞吐采出程度以及注水升压、焖井渗吸和降压开采过程中，岩心样品可动流体变化规律。
作为本实用新型上述实验方法优选的实施方案，S2的过程包括：
将岩心样品抽真空饱和地层水后，放入核磁检测仪内，记录饱和水时的弛豫时间T2图谱；
将老化后岩心样品放入岩心夹持器内，利用白油驱替饱和水后的岩心样品，待模拟油注入量超过5PV且夹持器两端压力稳定时，停泵老化72h后将岩心样品从夹持器中取出，放置于核磁共振检测仪内，记录岩心样品束缚水时刻的弛豫时间T2图谱。
作为本实用新型上述实验方法优选的实施方案，S4中，注水升压模拟过程包括如下步骤：
S4.1.1，使各注水腔体的围压保持在预设值；
S4.1.2，控制控制阀门，打开所有液流通道口38，利用供液系统1向各注水腔体进行恒速注水，待注水压力稳定在预设值时，记录注水量Vw，停止向各注水腔体注水，控制控制阀门，关闭所有液流通道口38；
S4.1.3，将各注水腔体依次置于核磁共振检测仪中，测量环境压力为S4.1.2中所述预设值时刻，注水腔体内各岩心样品的弛豫时间T2图谱；
S4.1.4，重复进行S4.1.2-S4.1.3，每次重复时，注水压力稳定的预设值大于前一次重复时的预设值，得到多组注水腔体内各岩心样品的弛豫时间T2图谱。
作为本实用新型上述实验方法优选的实施方案，S4中，焖井渗吸模拟过程包括如下过程：
控制控制阀门，关闭所有液流通道口38，对各注水腔体进行保压，保压预设时间后，将各注水腔体依次放置于核磁共振检测仪中，测量各注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱。
作为本实用新型上述实验方法优选的实施方案，S4中，降压开采模拟过程包括如下过程：
S4.2.1，控制控制阀门，打开所有液流通道口38，从注水口29以预设压力排水；排水时利用计量系统3计量排水的体积；
S4.2.2，排水结束后，控制控制阀门，关闭所有液流通道口38，再将各注水腔体依次置于核磁共振检测仪中，当环境压力与每次预设排水压力相同时，测量该时刻时注水腔体内各岩心样品的弛豫时间T2图谱；
S4.2.3，重复进行S4.2.1-S4.2.2，每次重复时，从注水口29排水的预设压力低于前一次的预设压力。
作为本实用新型上述实验方法优选的实施方案，S5中：
根据注水吞吐采油量与各饱和油体积比，计算注水吞吐采出程度；
根据各岩心样品注水吞吐前，饱和水弛豫时间T2图谱、饱和油弛豫时间T2图谱，与注水升压阶段，对应不同环境压力时刻弛豫时间T2图谱，以及降压采油阶段对应不同环境压力时刻弛豫时间T2图谱，常压时刻弛豫时间T2图谱，剖析注水升压、焖井渗吸和降压开采过模拟程中，岩石样品可动流体变化规律。
实施例
如图1-图3所示，本实施例的核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，包括供液系统1、计量系统3与分段注水系统2组成，三个系统通过管线连接、阀门控制。所述的供液系统包括恒速泵4、中间容器5、进液阀门6与压力表7。计量系统包括量筒8与排液阀门9。组合式注水系统包括1号注水腔体10、2号注水腔体13、3号注水腔体16、4号注水腔体19与5号注水腔体22。5个注水腔体通过1号腔体的连接底座12、2号腔体连接底座15、3号腔体连接底座18、4号腔体连接底座21通过的螺纹连接。1-5号注水腔体内分别放置具有1号岩心样品24、2号岩心样品25、3号岩心样品26、4号岩心样品27与5号岩心样品28。1-5号注水腔体内分别设有围压阀11、围压阀14、围压阀17、围压阀20与围压阀23。所述的1号注水腔体包括上设有注水口29与注水腔体堵头30，所述的5号腔体22为半封闭式结构。所叙的注水腔体连接底座具有液流通道口38、螺纹连接口37，液流通道口38的开启与关闭是由阀门闸板39和阀门螺杆31进行控制的。旋转阀门螺杆31能够使得阀门螺杆31将液流通道口38进行封堵或者是导通。
如图4所示，本实施例核磁共振用的组合式注水吞吐实验方法，包括以下步骤：
步骤一、岩心预处理与物性测量：
将多个钻取的标准岩心样品(直径2.5cm、长度5cm)洗净烘干后，测试各岩心样品的孔隙度与渗透率参数并对各岩心样品进行编号。
步骤二、岩石样品束缚水及核磁共振检测：将岩心样品抽真空饱和地层水后，放入核磁检测仪内，记录饱和水时的弛豫时间T2图谱。将老化后岩心放入岩心夹持器内，利用白油驱替饱和水后的岩心样品，待模拟油注入量超过5PV且夹持器两端压力稳定时，停泵老化72h后将岩心从夹持器中取出，放置于核磁共振检测仪内，记录岩心样品束缚水时刻的弛豫时间T2图谱。
步骤三、设备连接：利用管线将多个注水腔体与计量系统、供液系统连接，检查气密性后将编号后的岩心样品依次放置于各注水腔体内，通过螺纹连接的方式将注水系统内各注水腔体连接紧密。
步骤四、核磁共振注水吞吐模拟：
(1)注水升压-核磁共振：①利用手摇泵将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5的围压保持在20MPa，打开注水腔体之间连接的连接底座12内的液流通道口38。②利用ISCO泵向进行恒速注水，待压力表读数稳定置5MPa时，记录注水量Vw，关闭进液阀门6。③将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量环境压力5MPa时刻，注水腔体内各岩心样品的弛豫时间T2图谱；④打开进液阀9，利用ISCO泵向进行恒速注水，待压力表7读数稳定置10MPa时，关闭进液阀门；⑤将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量10MPa时刻，注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；⑥打开进液阀，利用ISCO泵向进行恒速注水，待压力表读数稳定置15MPa时，关闭进液阀门；⑦将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量15MPa时刻，注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；
(2)停注渗吸-核磁共振：保持1-5号注水腔体内压力为15MPa，稳定72h后，将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；
(3)降压开采-核磁共振：①打开排液阀门，控制回压10MPa，用量筒计量吞吐油采油量Vo1，将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量10MPa时刻，注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；②控制回压5MPa，用量筒计量吞吐油采油量Vo2，将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量5MPa时刻，注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；③控制回压0MPa，用量筒计量吞吐油采油量Vo3，将1号注水腔体1、2号注水腔体2、3号注水腔体3、4号注水腔体4与5号注水腔体5依次放置于核磁共振检测仪中，测量常压时刻，注水腔体内各岩石样品的弛豫时间T2图谱；
步骤五、采收率与岩石可动流体标定：根据注水吞吐采油量Vo与各岩石饱和油体积比，计算注水吞吐采出程度；根据编号1-5号岩石样品注水吞吐前，饱和水弛豫时间T2图谱、饱和油弛豫时间T2图谱，与注水升压阶段，环境压力5MPa时刻弛豫时间T2图谱、环境压力10MPa时刻弛豫时间T2图谱，环境压力15MPa时刻弛豫时间T2图谱，及降压采油阶段环境压力10MPa时刻弛豫时间T2图谱、环境压力5MPa时刻弛豫时间T2图谱，常压时刻弛豫时间T2图谱，剖析注水吞吐注水升压，焖井渗吸，降压开采三个过程中，岩石样品可动流体变化规律。
实验结束后，可将岩石用于CT扫描，研究注水吞吐后岩石样品内剩余油赋存状态。
1、本实用新型实验后的岩心样品进行可进行CT扫描，剖析注水吞吐后岩石样品内剩余油赋存特征。
2、本实用新型注水腔体个数可以根据实验要求进行选择。
3、本实用新型中间容器可为多个，中间容器内可存放地层水、去离子水。表面活性剂溶液、研究不同注入流体对逐级分段注水吞吐效果的影响。
上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现，本实用新型可用于模拟水平井注水吞吐采油规律方面的研究。
需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，包括供液系统(1)、计量系统(3)与分段注水系统(2)；
分段注水系统(2)包括若干依次相连的注水腔体，相邻两个注水腔体之间通过连接底座(12)连接，连接底座(12)上开设有用于使相邻注水腔体连通的液流通道口(38)，连接底座(12)上还设有用于控制所述液流通道口(38)开启或关闭的控制阀门；每个注水腔体中均设有岩心样品，每个注水腔体上均设有围压阀；
若干依次相连的注水腔体连接为封闭结构，位于一端的注水腔体的端部设有注水口(29)，供液系统(1)和计量系统(3)均与注水口(29)相连，注水口(29)设有压力表(7)。
2.根据权利要求1所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，若干依次相连的注水腔体中，位于一端的注水腔体为有一个底面的圆筒结构，其余的注水腔体为无底面的圆筒结构，注水腔体与连接底座(12)之间通过螺纹连接；位于一端的注水腔体的一端设有注水腔体堵头(30)，注水口(29)设置于注水腔体堵头(30)的中部。
3.根据权利要求2所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，连接底座(12)为圆筒状，连接底座(12)的两端均设有与注水腔体连接的内螺纹，中部设置有密封挡板(40)，液流通道口(38)开设于密封挡板上。
4.根据权利要求1所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，用于控制所述液流通道口(38)开启或关闭的控制阀门包括阀门螺杆(31)，阀门手轮(32)、阀门螺母(33)、固定垫圈(34)、螺杆固定块(35)、螺杆导向块(36)和阀门闸板(39)，密封挡板(40)中设有滑动内腔，阀门闸板(39)设置于所述滑动内腔中并能沿滑动内腔滑动，阀门闸板(39)在滑动过程中能够关闭或打开所述液流通道口(38)；阀门螺杆(31)的一端穿入密封挡板(40)中与阀门闸板(39)之间可转动连接，阀门螺杆(31)的另一端延伸至连接底座(12)外部，螺杆导向块(36)套设于阀门螺杆(31)上并与连接底座(12)固定连接，螺杆固定块(35)套设在螺杆导向块(36)上并与螺杆导向块(36)固定连接，固定垫圈(34)套设于阀门螺杆(31)上并与螺杆固定块(35)以及螺杆导向块(36)之间固定连接，阀门螺母(33)套设于阀门螺杆(31)上并与固定垫圈(34)固定连接，阀门螺母(33)与阀门螺杆(31)之间螺纹连接，阀门手轮(32)安装于阀门螺杆(31)。
5.根据权利要求1所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，围压阀设置于各注水腔体的中部。
6.根据权利要求1所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，计量系统(3)包括量筒(8)与排液阀门(9)，排液阀门(9)通过管线与注水口(29)连接，压力表(7)设置于该管线上。
7.根据权利要求1所述的一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置，其特征在于，供液系统(1)包括恒速泵(4)、中间容器(5)与进液阀门(6)，恒速泵(4)出口与中间容器(5)入口连接，中间容器(5)出口设置进液阀门(6)，进液阀门(6)的通过管线连接至注水口(29)；压力表(7)设置于该管线上，用于测量管线内液体压力。
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| CN201922492499.3U CN211785237U (zh) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | 一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110967364A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-07 | 西安石油大学 | 一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置与实验方法 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922492499.3U patent/CN211785237U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110967364A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-07 | 西安石油大学 | 一种核磁共振用的组合式注水吞吐实验装置与实验方法 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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