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一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压梯度的系统

阅读:719发布:2020-05-14

专利汇可以提供一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压梯度的系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于油藏空气驱开采领域,具体涉及一种测定渗透率突变处 泡沫 生成的临界压 力 梯度的系统。包括填砂管、供液装置、供气装置、与填砂管连接的 数据采集 装置,填砂管设有注入端与流出端,填砂管内设有两段不同粒径的填充介质,粒径较小的填充介质靠近注入端填充形成前填砂段,粒径较大的填充介质靠近流出端填充形成后填砂段,填砂管为透明 钢 化玻璃管,填充介质为黑色玻璃珠,还包括观测装置,观测装置包括正对填砂管的外圆周面的 显微镜 、与显微镜连接的计算机,显微镜上设有摄像头。本发明的系统能够测定渗透率突变处泡沫的 临界压力 梯度,而且将泡沫置于多孔介质环境中研究,真实反应非均质油藏中渗透率发生突变对泡沫生成的影响。,下面是一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压梯度的系统专利的具体信息内容。

1.一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压梯度的系统,其特征在于,包括填砂管、供液装置、供气装置、与填砂管连接的数据采集装置,其中填砂管设有注入端与流出端,填砂管内设有两段不同粒径的填充介质,粒径较小的填充介质靠近注入端填充形成前填砂段,粒径较大的填充介质靠近流出端填充形成后填砂段,前填砂段与后填砂段相接,供液装置、供气装置分别经恒压与注入端连通。
2.根据权利要求1所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征在于,所述填砂管为透明化玻璃管,填充介质为黑色玻璃珠。
3.根据权利要求1或2所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征在于,注入端与流出端的端口处设有筛网,筛网的孔径小于填充介质的粒径。
4.根据权利要求1所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征在于,前填砂段与后填砂段的长度比为1:1~2:1。
5.根据权利要求1所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征在于,所述数据采集装置包括若干压力传感器、与压力传感器连接的压力数据采集器、与压力数据采集器连接的计算机,填砂管上设有密封孔,压力传感器穿过密封孔伸入填砂管内,压力传感器沿填砂管的长度方向均匀分布。
6.根据权利要求5所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征子在于,在填砂管的两段填充介质的分界线的两侧各设有一个压力传感器。
7.根据权利要求2所述的测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,其特征在于,还包括观测装置,观测装置包括正对填砂管的外圆周面的显微镜、与显微镜连接的计算机,显微镜上设有摄像头。
8.一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的方法,包括以下步骤:
(1)介质渗透率测定:选用透明的钢化玻璃管作为填砂管,在填砂管内填满小直径的黑色玻璃珠,抽真空填砂管,然后加饱和填砂管内的孔隙,将填砂管加热至目标油藏温度测定渗透率,更换直径较大的黑色玻璃珠填充填砂管并测定渗透率;
(2)系统组装:在填砂管的注入端一侧填充步骤(1)中小直径的黑色玻璃珠而形成前填砂段,紧接着填充步骤(1)中大直径的黑色玻璃珠而形成后填砂段,将填砂管的注入端经恒压泵与供液装置、供气装置连通,将填砂管的流出端与积液筒连接,将数据采集装置、观测装置与填砂管连接,得到测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,测试系统气密性;
(3)注入发泡液:将0.4wt%的а-烯磺酸盐溶液作为发泡液注入填砂管,注入数8~10 PV;
(4)绘制关系曲线图:保持发泡液注入流速不变,经供气装置注入气体,待填砂管压力稳定后采集填砂管内各部位的压力值,并记录泡沫的形态变化,逐步增加气体的压力至气体流速减小10倍,绘制压力梯度随气体流速变化的关系曲线图,其中压力梯度为填砂管上任意一段前后两部位的压力差与该段填砂管长度的比值;
(5)获得临界压力梯度:找到步骤(4)中所得关系曲线图上出现的拐点,且对应的前填砂段与后填砂段分界处泡沫密度增大,则拐点对应的压力梯度值为临界压力梯度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤(1)中的黑色玻璃珠先通过环树脂在填砂管的内壁表面粘结形成玻璃珠层,然后在填充剩余的玻璃珠。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,测试系统的气密性的方法为将系统置于2 MPa的压力下试压30min不漏气。

说明书全文

一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压梯度的系统

技术领域

[0001] 本发明属于油藏空气驱开采领域,具体涉及一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统。

背景技术

[0002] 泡沫流体具有较高的视粘度和较好的封堵性能,不仅可以作为堵剂,提高波及体积,改善注剖面,还可以作为驱油剂提高非均质油层的驱油效率。实际矿场一般将气体和发泡剂体系同时注入地层,二者在地层中混合形成泡沫进而发挥作用。泡沫在多孔介质中存在一个最小的压力梯度,即临界压力梯度。当地层压力梯度小于临界压力梯度时生成气泡尺寸较大并且比较疏松、气体流速高的弱泡沫;当地层压力梯度大于临界压力梯度时生成气泡尺寸较小、液膜数量密度大、气体流动性较低的强泡沫。弱泡沫对孔隙的封堵能力很差,强泡沫的封堵能力较强。临界压力梯度的存在对于泡沫驱提高原油采收率的应用是不利的,影响泡沫生成的临界压力梯度大小与注入的气相和液相的速度、多孔介质的孔隙形状、含油饱和度表面活性剂的类型和浓度等密切相关。
[0003] 发泡剂溶液和气体从低渗层向高渗层渗流时,渗透率的突增有利于泡沫的生成。目前的室内实验主要采用发泡装置将发好的泡沫作为驱替剂注入多孔介质,然后研究泡沫的阻力系数;或者研究不同因素对生成的泡沫的性能的影响。这些研究都是以泡沫已经生成为前提,没有考虑在渗透率突增的边界处的渗透率极差对泡沫生成的影响。另外现存的对生成泡沫的形态的观测一般是取样后移至显微镜下观察,或者在岩心出口端连接中空采样器,泡沫脱离多孔介质环境,因此不能真实的反应实际非均质油藏中渗透率发生突变时对泡沫生成的影响。

发明内容

[0004] 针对现有的实验室泡沫驱实验方未考虑渗透率突变对泡沫生成的影响的问题,本发明的目的在于提供一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,考虑渗透率突变对泡沫生成的影响,能测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度,而且将泡沫置于多孔介质环境中研究,真实反应非均质油藏中渗透率发生突变对泡沫生成的影响。
[0005] 本发明另一个目的为提供一种利用上述系统测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的方法。
[0006] 本发明提供如下的技术方案:一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,包括填砂管、供液装置、供气装置、与填砂管连接的数据采集装置,其中填砂管设有注入端与流出端,填砂管内设有两段不同粒径的填充介质,粒径较小的填充介质靠近注入端填充形成前填砂段,粒径较大的填充介质靠近流出端填充形成后填砂段,前填砂段与后填砂段相接,供液装置、供气装置分别经恒压与注入端连通。
[0007] 本发明的系统包括填砂管、供液装置、供气装置、数据采集装置,供液装置与供气装置提供发泡液与气体在填充管内混合形成泡沫,在填砂管内设有的前填砂段与后填砂段形成两段渗透率不同的非均质介质填充段,而且由于前填砂段的直径小,后填砂段的直径大,使前填砂段的渗透率小于后填砂段的渗透率,发泡液与气体从前填砂段流向后填砂段的过程中由于渗透率的突变更容易形成泡沫。数据采集装置采集填砂管内压力的变化从而计算出泡沫生成的临界压力梯度,充分考虑渗透率突增的边界处的渗透率极差对泡沫生成的影响,提高临界压力梯度的计算精度
[0008] 作为本发明的一种改进,所述填砂管为透明化玻璃管,填充介质为黑色玻璃珠。通过设置透明钢化玻璃管可以观察填砂管内泡沫的生成状态,通过黑色玻璃珠强化对比效果。
[0009] 作为本发明的一种改进,注入端与流出端的端口处设有筛网,筛网的孔径小于填充介质的粒径。增强填充介质的稳定性
[0010] 作为本发明的一种改进,前填砂段与后填砂段的长度比为1:1~2:1。保证流体在前填砂段充分流动。
[0011] 作为本发明的一种改进,所述数据采集装置包括若干压力传感器、与压力传感器连接的压力数据采集器、与压力数据采集器连接的计算机,填砂管上设有密封孔,压力传感器穿过密封孔伸入填砂管内,压力传感器沿填砂管的长度方向均匀分布。可以测定填砂管中各段的压力损失,并判断压力损失主要发生在哪个部位。
[0012] 作为本发明的一种改进,填砂管的两段填充介质的分界线的两侧各设有一个压力传感器。检测渗透率突变处两侧的压力变化,判定有无泡沫生成。
[0013] 作为本发明方法的一种改进,还包括观测装置,观测装置包括正对填砂管的外圆周面的显微镜、与显微镜连接的计算机,显微镜上设有摄像头。清晰观察泡沫的形态和运移规律,特别是渗透率突变前后泡沫的形态变化,通过对泡沫的统计分析得到能反映泡沫性能的参数。
[0014] 一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的方法,包括以下步骤:(1)介质渗透率测定:选用透明的钢化玻璃管作为填砂管,在填砂管内填满小直径的黑色玻璃珠,抽真空填砂管,然后加水饱和填砂管内的孔隙,将填砂管加热至目标油藏温度测定渗透率,更换直径较大的黑色玻璃珠填充填砂管并测定渗透率;
(2)系统组装:在填砂管的注入端一侧填充步骤(1)中小直径的黑色玻璃珠而形成前填砂段,再填充大直径的黑色玻璃珠而形成后填砂段,将填砂管的注入端经恒压泵与供液装置、供气装置连通,将填砂管的流出端与积液筒连接,将数据采集装置、观测装置与填砂管连接,得到测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,测试系统的气密性;
(3)注入发泡液:将0.4wt%的а-烯磺酸盐溶液作为发泡液注入填砂管,注入数8~10 PV;
(4)绘制关系曲线图:保持发泡液注入流速不变,经供气装置注入气体,待填砂管压力稳定后采集填砂管内各部位的压力值,并记录泡沫的形态变化,逐步增加气体的压力至气体流速减小10倍,绘制压力梯度随气体流速变化的关系曲线图,其中压力梯度为填砂管上任意一段前后两部位的压力差与该段填砂管长度的比值;
(5)获得临界压力梯度:找到步骤(4)中所得关系曲线图上出现的拐点,且对应的前填砂段与后填砂段分界处泡沫密度增大,则拐点对应的压力梯度值为临界压力梯度。
[0015] 在透明的钢化玻璃管中填充两种不同目数的黑色玻璃珠,在前半部分填充目数较小的黑色玻璃珠,形成渗透率较小的多孔介质,在后半部分填充较大目数的黑色玻璃珠,形成渗透率较大的多孔介质。在整个玻璃管上均匀分布多个测压点,其中在渗透率发生突变的边界,即高、低渗连接端面两侧各分布一个测压点,从低渗端开始注入气体和发泡剂溶液,检测各测压点压力变化,驱替压差发生突变的部分即为发生泡沫生成的位置。将泡沫置于多孔介质环境中研究,通过钢化玻璃管外壁和观测装置实时观测是否有泡沫生成及泡沫的形态,对拍摄的图像进行统计分析,得到能反映泡沫性能的参数,真实反应非均质油藏中渗透率发生突变对泡沫生成的影响,最终根据压差变化和泡沫的性能参数得到临界压力梯度和渗透率极差对泡沫生成界限影响。
[0016] 作为本发明方法的一种改进,步骤(1)中的黑色玻璃珠先通过环树脂在填砂管的内壁表面粘结形成玻璃珠层,然后填充剩余的黑色玻璃珠。防止注入的发泡液与气体在钢化玻璃管的壁面发生窜流。
[0017] 作为本发明方法的一种改进,测试系统的气密性的方法为将系统置于2 MPa的压力下试压30min不漏气。保证系统的气密性良好。
[0018] 本发明的有益效果如下:本发明的系统能够测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度,而且将泡沫置于多孔介质环境中研究,真实反应非均质油藏中渗透率发生突变对泡沫生成的影响。
附图说明
[0019] 图1是本发明的系统的结构图。
[0020] 图2是本发明方法的实验组1的压力梯度与气体流速的关系曲线图。
[0021] 图3是本发明方法的实验组1中压力梯度为0.030MPa/m时的泡沫形态图。
[0022] 图4是本发明方法的实验组1中压力梯度为0.078MPa/m时的泡沫形态图。
[0023] 图5是本发明方法的实验组2的压力梯度与气体流速的关系曲线图。
[0024] 图中:1、填砂管,11、前填砂段,12、后填砂段,2、供液装置,3、供气装置,31、气体流量计,32、单向,4、数据采集装置,41、压力传感器,42、压力采集器,43、计算机,5、观测装置、51、显微镜,6、恒压泵,7、积液筒。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图就本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0026] 如附图1所示,一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,包括填砂管1、供液装置2、供气装置3、与填砂管连接的数据采集装置4和观测装置5,其中填砂管设有注入端与流出端,填砂管内设有两段不同粒径的填充介质,粒径较小的填充介质靠近注入端填充形成前填砂段11,粒径较大的填充介质靠近流出端填充形成后填砂段12,前填砂段与后填砂段相接,前填砂的与后填砂段的长度比为1:1~2:1,优选为2:1,供液装置、供气装置分别经恒压泵6与注入端连通,供气装置与恒压泵之间的管路上设有气体流量计31,在气体流量计与恒压泵之间设有单向阀32,流出端与积液筒7连通。
[0027] 填砂管为透明钢化玻璃管,玻璃管的内径2~5cm,长度为30~60cm,填充介质为黑色玻璃珠,注入端与流出端的端口处设有筛网,数据采集装置包括若干压力传感器41、与压力传感器连接的压力数据采集器42、与压力数据采集器连接的计算机43,填砂管上设有密封孔,压力传感器穿过密封孔伸入填砂管内,压力传感器沿填砂管的长度方向均匀分布,压力传感器的精度为0.001MPa,优选设有5个压力传感器,包括在填砂管的两段填充介质的分界线的两侧各设有一个压力传感器、在填砂管的注入端的端口与流出端的端口各设一个压力传感器,观测装置包括正对填砂管的外圆周面的显微镜51、与显微镜连接的计算机,显微镜上设有摄像头,显微镜型号为MBL2000,光学分辨率为480倍,摄像头为七百万像素的CCD摄像头。
[0028] 一种测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的方法,包括以下步骤:(1)介质渗透率测定:选用透明的钢化玻璃管作为填砂管,在填砂管内填满小直径的黑色玻璃珠,抽真空填砂管,然后加水饱和填砂管内的孔隙,水的注入数为1 PV,然后将填砂管加热至目标油藏温度测定渗透率,更换直径较大的黑色玻璃珠填充填砂管并测定渗透率,在填充黑色玻璃珠时,先用环氧树脂在填砂管的内壁表面粘结黑色玻璃珠而形成玻璃珠层,然后再继续填充余下的黑色玻璃珠;
(2)系统组装:在填砂管的注入端一侧填充步骤(1)中小直径的黑色玻璃珠而形成前填砂段,紧接着填充大直径的黑色玻璃珠而形成后填砂段,将填砂管的注入端经恒压泵与供液装置、供气装置连通,将填砂管的流出端与积液筒连接,将数据采集装置、观测装置与填砂管连接,得到测定渗透率突变处泡沫生成的临界压力梯度的系统,测试系统的气密性,测试方法为将系统置于2 MPa的压力下试压30min不漏气;
(3)注入发泡液:将0.4wt%的а-烯烃磺酸盐溶液作为发泡液注入填砂管,注入数8~10 PV;
(4)绘制关系曲线图:保持发泡液注入流速不变,经供气装置注入气体,待填砂管压力稳定后采集填砂管内各部位的压力值,并记录泡沫的形态变化,逐步增加气体的压力至气体流速减小10倍,绘制压力梯度随气体流速变化的关系曲线图,其中压力梯度为填砂管上任意一段前后两部位的压力差与该段填砂管长度的比值,优选填砂管的注入端与流出端之间的压力差与填砂管管长的比值;
(5)获得临界压力梯度:找到步骤(4)中所得关系曲线图上出现的拐点,且该拐点所在时刻前填砂段与后填砂段分界处泡沫密度增大,则拐点对应的压力梯度值为临界压力梯度。
[0029] 测试数据实验组1:前填砂段中黑色玻璃珠的直径为0.15mm,渗透率为1.2D,后填砂段中黑色玻璃珠的直径为0.42mm,渗透率为6.1D,前填砂段与后填砂段的渗透率极差为5.08,注液速度为0.7m/d,对所得压力梯度和气体流速作图得图2,临界压力梯度为0.072MPa/m,即为图2中A点对应的纵坐标的值,其中压力梯度为0.030MPa/m时所得泡沫形态见图3,压力梯度为
0.078MPa/m时所得泡沫形态见图4。从图3、图4对比可知,压力梯度小于临界压力梯度时,泡沫形态疏松且尺寸较大,当压力梯度大于临界压力梯度时,泡沫形态致密,气泡尺寸较小。
[0030] 实验组2:前填砂段中黑色玻璃珠的直径为0.084mm,渗透率为0.5D,后填砂段中黑色玻璃珠的直径为0.59mm,渗透率为8.6D,前填砂段与后填砂段的渗透率极差为17.2,注液速度为0.7m/d,所得压力梯度和气体流速的关系曲线见图5,临界压力梯度为0.020MPa/m,即为图5中B点对应的纵坐标的值。
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