CN213041814U

CN213041814U - 一种岩心驱替实验装置

Info

Publication number: CN213041814U
Application number: CN202021646525.XU
Authority: CN
Inventors: 曹晓龙; 王耀国
Original assignee: Ningbo Fengcheng Nanotechnology Co ltd
Current assignee: Ningbo Fengcheng Nanotechnology Co ltd
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2030-08-10

Abstract

本申请公开了一种岩心驱替实验装置，所述装置包括流体注入系统、岩心夹持器、流量测量模块和压力测量模块；流体注入系统至少包括油容器、驱替剂混合注入系统，油容器和驱替剂混合注入系统分别通过管路与岩心夹持器的入口端连接；岩心夹持器的出口端通过管路与流量测量模块连接；压力测量模块用于测量岩心夹持器内部及两端压力。本申请装置通过采用驱替剂混合注入系统，可以快速混合多种流体，并确定各介质注入的流量，减少了实验次数，节约了实验时间，降低了实验成本，为化学剂研发改进与油田应用提供参考。

Description

一种岩心驱替实验装置

技术领域

本申请涉及一种岩心驱替实验装置，属于油气开采技术领域。

背景技术

在油气开采领域，纳米采油属于前沿技术。将由含纳米的驱油剂、降阻剂、堵水剂等组成纳米复合驱油剂注入地层，通过纳米复合剂对地层中的原油直接作用，改善原油在地层中的流动性，从而提高油井原油的产量。依靠纳米特有的性质对高含水、低渗透、稠油、致密、页岩储层、深层等非常规油气藏的提高采收率和高效开发提供突破性思路，并带来光明前景。

传统的驱替实验装置通常使用高压气瓶与管路直接连接注入岩心。当采用不同流体介质进行混合注入时，一般通过实验前配制或者阀门切换注入来实现，实际操作极为繁琐。且通过阀门切换的混合注入方式，不仅增加了多次切换阀门的操作容易出错，也不能保证注入介质混合均匀，无法满足高精度要求的试验。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种岩心驱替实验装置和实验方法，通过设置驱替剂混合注入系统，保证了注入岩心的介质混合均匀，提高了驱替实验的精度。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请提出了一种岩心驱替实验装置，所述装置包括流体注入系统、岩心夹持器、流量测量模块和压力测量模块；

流体注入系统至少包括油容器、驱替剂混合注入系统，油容器和驱替剂混合注入系统分别通过管路与岩心夹持器的入口端连接；

岩心夹持器的出口端通过管路与流量测量模块连接；

压力测量模块用于测量岩心夹持器内部及入口端、出口端的压力。

优选地，油容器上设置有温度调控装置，用于调控原油温度，更好地模拟地藏油温下的驱替实验过程。具体地，可以在油容器外设置恒温箱。

可选地，驱替剂混合注入系统至少包括驱替剂容器、流体容器和流体混合注入容器；

驱替剂容器和流体容器的出口均与流体混合注入容器入口通过管路连接，流体混合注入容器出口通过管路与岩心夹持器的入口端连接。

可选地，流体混合注入容器包括壳体；

壳体顶部设置有上端盖，上端盖贯穿设置有驱替液出口，驱替液出口与岩心夹持器的入口端通过管路连接；

壳体底部设置有下端盖；

壳体侧壁上设置有驱替液入口；

驱替剂容器和流体容器的出口分别通过管路经驱替液入口与流体混合注入容器管路连接。

可选地，壳体内设置有填充物；

可选地，填充物为光滑球形；

可选地，壳体与所述上端盖、下端盖之间均设置有密封圈。

具体地，驱替液入口根据所要混入的流体数量，可以设置有多个。

可选地，流体混合注入容器出口处设置有流量计。

可选地，驱替剂混合注入系统还包括动力泵，动力泵为油容器、驱替剂容器和流体容器提供物料输送动力。

可选地，流量测量模块包括液样采集器，液样采集器入口与岩心夹持器的出口端通过管路连接，管路上设置有油水分离器。

可选地，压力测量模块包括压力测量器，压力测量器至少分别设置在岩心夹持器内部及入口端、出口端。

优选地，岩心夹持器内部沿流体流动方向至少设置有三个压力测量器。

本申请能产生的有益效果包括：

本申请驱替实验装置通过采用驱替剂混合注入系统，可以快速混合多种流体，并确定各种介质注入的流量，减少了实验次数，节约了实验时间，降低了实验成本，为化学剂研发改进与油田应用提供参考。

附图说明

图1为本申请一种实施方式中岩心驱替实验装置流程示意图；

图2为流体混合注入容器结构示意图。

部件和附图标记列表：

1、第一恒压恒速泵；2、第二恒压恒速泵；3、第三恒压恒速泵；4、油容器；5、驱替剂容器；6、流体容器；7、流体混合注入容器；71、壳体；72、上端盖；73、下端盖；74、密封圈；75、驱替液出口；76、驱替液入口；77、填充物；8、流量计；9、岩心；10、第一压力测量器；11、第二压力测量器1；12、第三压力测量器；13、第四压力测量器；14、第五压力测量器；15、油水分离器；16、液样采集器；17、注入系统；18、模型本体；19、流量测量模块；20、压力测量模块；a1、b1、c1、a2、b2、c2、d1、e1、d2、e2均为阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

本申请一种实施例中岩心驱替实验装置的结构，如图1所示，包括流体注入系统17、模型本体18、流量测量模块19和压力测量模块20；

模型本体18包括岩心夹持器和位于其中的岩心9，岩心夹持器的入口端和出口端分别设置有阀门e1、d2。

压力测量模块20用于检测岩心夹持器出入口端和内部的压力变化，包括第一压力测量器10、第二压力测量器11、第三压力测量器12、第四压力测量器13、第五压力测量器14。

第一压力测量器10、第二压力测量器11分别位于岩心夹持器的入口端和出口端管路上；第三压力测量器12、第四压力测量器13、第五压力测量器14，在岩心夹持器内沿流体流动方向依次设置。

流体注入系统17包括油容器4、驱替剂容器5、流体容器6和流体混合注入容器7；

油容器4、驱替剂容器5、流体容器6通过管路分别与第一恒压恒速泵1、第二恒压恒速泵2和第三恒压恒速泵3连接，且管路上分别设置有阀门a1、b1、c1。

油容器4的出口端与岩心夹持器的入口端通过管路连接，油容器4的出口端设置有阀门a2。油容器4外设置有恒温箱。

流体混合注入容器7的结构，如图2所示，包括壳体71，壳体71顶部设置有上端盖72，上端盖72贯穿设置有驱替液出口75，驱替液出口75与岩心夹持器的入口端通过管路连接；

壳体71底部设置有下端盖73；

壳体71与上端盖72、下端盖73之间均设置有密封圈74；

壳体71侧壁上设置有驱替液入口76；

壳体71内设置有光滑球形填充物77；

驱替剂容器5和流体容器6的出口分别通过管路经驱替液入口76与流体混合注入容器7连接，所述管路上分别设置有阀门b2、c2。

驱替液出口75与岩心夹持器的入口端通过管路连接，管路上沿流体流动方向依次设置有流量计8和阀门d1。

流量测量模块19包括液样采集器16，液样采集器16入口与岩心夹持器的出口端通过管路连接，管路上盐流体流动方向依次设置有阀门e2和油水分离器15。

本申请利用上述实验装置进行驱替实验的方法，包括以下步骤：

1、准备岩心

按照SY/T5336-2006标准执行，使用气体渗透率测试仪对烘干的岩心进行测定。记录气体流量和压差，重复实验三次，误差(一般小于5％)。

渗透率计算公式(1-1)：

式中，K_g为气测渗透率，mD；L为岩心长度，cm；A为岩心横截面积，cm²；C为系数；Q_0r为注入速度，cm³/s；h_w为水银高度，cm。

通过测得的岩心气测渗透率挑选后续实验要求中所需相应渗透率的岩心。

2、抽真空

将符合实验要求的岩心放入岩心夹持器并接入实验装置，检验实验装置密封性能。若实验装置完好，将恒温箱温度设定为油藏温度，关闭岩心夹持器入口端阀门，打开岩心夹持器出口端阀门，打开真空泵进行抽真空12小时以上，关闭岩心夹持器出口端阀门；

3、饱和地层水

打开岩心夹持器入口端阀门及出口端阀门，打开恒速恒压泵以恒定的低速(0.2mL/min)注入模拟地层水驱替进行饱和地层水，当压力不再变化时，记录此时的平衡压力值，关掉岩心夹持器两端阀门与注入泵；

4、岩心孔隙体积及孔隙度测定

从岩心夹持器中取出饱和好地层水的岩心，将湿岩心用天平称量并做好记录并用以下公式(1-2)计算岩心孔隙体积(PV)：

式中，V_P为孔隙体积，cm³；W₂为饱和水后岩心质量，g；W₁为饱和水前岩心质量，g；ρ_W为模拟地层水的密度，g/cm³。

岩心孔隙度计算公式(1-3)：

式中，φ为孔隙度，以百分数表示；V_b为岩心总体积，cm³。

利用所得岩心孔隙体积，在后续纳米注入阶段可以据此调整注入量。

5、水测渗透率

将测完湿重的岩心放回岩心夹持器中，连接好管线继续以恒速0.2mL/min的速度分别向岩心中注水，压力稳定后，记录流量和压差，根据达西公式计算岩心的水测渗透率，测完渗透率后关闭岩心夹持器入口端阀门。

水测渗透率公式(1-4)：

式中，K为初始水测渗透率，mD；Q为在P下通过岩心的流量，m³/s；μ为水的粘度，Pa·S；L为岩心的长度，m；A为岩心的截面积，m²；P为水通过岩心时的压力，Pa。

水测渗透率与气测渗透率同为岩心筛选条件，具体以实验研究方向侧重不同而定。

6、饱和原油

关闭地层水的中间容器，连接原油的中间容器，打开岩心夹持器入口端阀门，以0.2mL/min注入原油驱替，建立束缚水，当压差稳定时，记录此时的压差及从岩心中驱替出的累计水量，把驱出水的体积作为饱和原油的体积，关闭岩心夹持器两端阀门。

7、水驱

在地层水中间容器连接岩心夹持器之前，先排空容器及管线中的空气与流体，再接入岩心夹持器中。将驱油剂以0.2mL/min的速度，驱替至模型出口综合含水90％以上，10分钟一次记录岩心出口端的水量和油量，计算水驱采收率，通过压力采集系统记录压差变化。

8、纳米材料驱

将纳米材料按照实际实验研发要求配制成纳米材料驱替剂，恒速注入1PV的驱替剂进入流体混合注入容器，以0.2mL/min的速度驱替至模型出口综合含水95％以上，10分钟一次记录实验过程中的注入速度、产液量、进口压力、温度及驱替时间，见水后要加密记录；并计算产油量、产水量、压差进而计算采收率及采油指数。随着产油量的不断下降，可以适当加长记录的时间间隔。

9、焖井

恒速注入纳米材料驱替剂，当压力达到2MPa后，焖井24小时。

10、后续水驱

将2PV地层水以0.2mL/min的渗流速度驱替至模型出口综合含水95％以上，记录岩心出口端的水量和油量，计算水驱最终采收率，通过压力采集系统记录压力变化。

传统注入在水饱和阶段，并未采取抽真空措施，使得水饱和阶段内地层水夹带空气进入岩心，可能导致岩心内部孔道变化，使得气测渗透率数据失真。而通过抽真空，则避免了这一干扰问题。而加入的焖井工序，使驱替剂在岩心中波及范围增大，反应更加充分，能进一步提高采收率。

焖井前后对采收率影响数据对比，如下表所示：

使用本申请装置，可以精确调整步骤8中纳米材料驱替剂的用量与其他介质混合注入比例，分别得到不同实验结果，确保溶液混合均匀，出液精准。以最终采收率高低，确认适合的驱替注入比例。考虑到实际油田情况复杂，可以协同参考气测渗透率、水测渗透率，孔隙度、纳米材料与其他介质混合比例、压力、采收率等数据，选出合适的实验条件，为实际注入提供理论基础。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims

1.一种岩心驱替实验装置，其特征在于，所述装置包括流体注入系统、岩心夹持器、流量测量模块和压力测量模块；

所述流体注入系统至少包括油容器、驱替剂混合注入系统，所述油容器和所述驱替剂混合注入系统分别通过管路与所述岩心夹持器的入口端连接；

所述岩心夹持器的出口端通过管路与所述流量测量模块连接；

所述压力测量模块用于测量所述岩心夹持器内部及入口端、出口端的压力。

2.根据权利要求1所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述驱替剂混合注入系统至少包括驱替剂容器、流体容器和流体混合注入容器；

所述驱替剂容器和所述流体容器的出口均与所述流体混合注入容器入口通过管路连接，所述流体混合注入容器出口通过管路与所述岩心夹持器的入口端连接。

3.根据权利要求2所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述流体混合注入容器包括壳体；

所述壳体顶部设置有上端盖，所述上端盖贯穿设置有驱替液出口，所述驱替液出口与所述岩心夹持器的入口端通过管路连接；

所述壳体底部设置有下端盖；

所述壳体侧壁上设置有驱替液入口；

所述驱替剂容器和所述流体容器的出口分别通过管路经驱替液入口与所述流体混合注入容器连接。

4.根据权利要求3所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述壳体内设置有填充物。

5.根据权利要求4所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述填充物为光滑球形。

6.根据权利要求3所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述壳体与所述上端盖、所述下端盖之间均设置有密封圈。

7.根据权利要求2所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述流体混合注入容器出口处设置有流量计。

8.根据权利要求2所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述驱替剂混合注入系统还包括动力泵，动力泵为所述油容器、所述驱替剂容器和所述流体容器提供物料输送动力。

9.根据权利要求1所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述流量测量模块包括液样采集器，所述液样采集器入口与所述岩心夹持器的出口端通过管路连接，所述管路上设置有油水分离器。

10.根据权利要求1所述的岩心驱替实验装置，其特征在于，所述压力测量模块包括压力测量器，所述压力测量器至少分别设置在所述岩心夹持器内部及入口端、出口端。