可實(shí)現(xiàn)混相添加劑篩選和巖心混相驅(qū)的裝置以及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以實(shí)現(xiàn)混相添加試劑篩選及巖心內(nèi)混相驅(qū)的裝置，屬于石油工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳驅(qū)油是三次采油中最具潛力的提高采收率的方法之一，二氧化碳驅(qū)分為混相驅(qū)和非混相驅(qū)，混相驅(qū)的驅(qū)油效果好于非混相驅(qū)。關(guān)于混相驅(qū)效果評(píng)價(jià)及如何更好地在礦場(chǎng)實(shí)現(xiàn)混相驅(qū)存在兩方面問題:一方面，在礦場(chǎng)中二氧化碳驅(qū)的理想狀況是混相驅(qū)的比例越大越好，但完全混相驅(qū)的效果怎樣，目前礦場(chǎng)試驗(yàn)還給不出具體的試驗(yàn)評(píng)價(jià)，為了客觀評(píng)價(jià)儲(chǔ)層中混相驅(qū)的效果，需要進(jìn)行相關(guān)二氧化碳室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。礦場(chǎng)注采井距一般都在百米以上，二氧化碳與原油有充分的接觸時(shí)間，但室內(nèi)實(shí)驗(yàn)巖心較短，一般至多幾十厘米，驅(qū)替過程中二氧化碳在巖心中的時(shí)間較短，而二氧化碳與原油混相需要一段時(shí)間，尚未達(dá)到混相已流出巖心出口端，所以目前室內(nèi)實(shí)驗(yàn)短巖心完全混相實(shí)驗(yàn)存在技術(shù)困難，需要克服才能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)完全混相驅(qū)的效果。另一方面，我國(guó)很多油田鑒于原油重質(zhì)成分高等因素導(dǎo)致測(cè)得的最小混相壓力偏高，甚至超過破裂壓力，使得混相驅(qū)難以實(shí)現(xiàn)，目前較為有潛力的方式是注入添加試劑，改變?cè)突蚨趸嫉男再|(zhì)達(dá)到降低其最小混相壓力的目的。目前二氧化碳驅(qū)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研宄主要包括二氧化碳混相驅(qū)實(shí)驗(yàn)和細(xì)管測(cè)試最小混相壓力實(shí)驗(yàn)，細(xì)管實(shí)驗(yàn)測(cè)試最小混相壓力的問題在于目前采用的是填砂管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，填砂管用石英砂填充而成，孔隙度與實(shí)際儲(chǔ)層相比過大，填砂管的孔喉尺寸與實(shí)際巖心孔喉尺寸不是一個(gè)數(shù)量級(jí)，這就導(dǎo)致該裝置測(cè)試的最小混相壓力不夠準(zhǔn)確，也就是說在填砂管這種比實(shí)際儲(chǔ)層巖心孔喉大十倍甚至百倍條件下測(cè)出的結(jié)果與實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)，大孔喉?xiàng)l件下二氧化碳與原油接觸面積更大，機(jī)會(huì)更多，混相可能大幅增大，在實(shí)際巖心小孔喉時(shí)兩者接觸大幅變少，即使在相同的壓力下混相難度大幅增大，所以目前的細(xì)管實(shí)驗(yàn)的儀器孔喉需要向?qū)嶋H巖心孔喉尺寸接近。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)混相添加試劑篩選和巖心混相驅(qū)的裝置并同時(shí)給出該裝置重要部件的制作方法，該裝置是一套可以在實(shí)際巖心孔喉尺寸下測(cè)試二氧化碳與原油最小混相壓力的裝置，該裝置不僅可以測(cè)試最小混相壓力，也可以實(shí)現(xiàn)降低二氧化碳與原油最小混相壓力添加試劑的篩選，更重要的是該裝置可以實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)小巖心條件下的混相驅(qū)，解決了本領(lǐng)域的技術(shù)難題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:該種可實(shí)現(xiàn)混相添加試劑篩選和巖心混相驅(qū)的裝置，包括如下組成部件，即細(xì)管排液閥、巖心實(shí)驗(yàn)控制閥、飽和油細(xì)管閥門、排液閥、憋壓閥門、細(xì)管閥門、外接設(shè)備連接器、添加試劑恒壓恒速泵、活塞容器、添加試劑存儲(chǔ)罐、添加試劑流量積算儀、二氧化碳流量積算儀、高溫高壓可視化裝置、常規(guī)可視化細(xì)管、細(xì)管混相監(jiān)測(cè)器、巖心混相監(jiān)測(cè)器、飽和油細(xì)管混相監(jiān)測(cè)器、混相監(jiān)測(cè)器、天然巖心、巖心壓力監(jiān)測(cè)器、細(xì)管壓力監(jiān)測(cè)器、壓力調(diào)節(jié)器、液體計(jì)量器、氣體計(jì)量器、恒溫裝置、三通、四通、六通、二氧化碳恒壓恒速泵以及特制可視化細(xì)管；
其中，上述所有組成部件之間均通過管線連接，添加試劑恒壓恒速泵的出口端連接到添加試劑存儲(chǔ)罐的入口端，添加試劑存儲(chǔ)罐的出口端與添加試劑流量積算儀的入口端連接，添加試劑流量積算儀的出口端連接高溫高壓可視化裝置的一個(gè)液體入口端，二氧化碳恒壓恒速泵出口端與活塞容器的入口端相連接，活塞容器的出口端與二氧化碳流量積算儀的入口端相連接，二氧化碳流量積算儀的出口端與高溫高壓可視化裝置的氣體入口端相連接；高溫高壓可視化裝置的出口端與三通的入口連接，三通的其中一端出口通過排液閥與六通的I號(hào)端口相連接，三通的另一端出口通過細(xì)管閥門與常規(guī)可視化細(xì)管的入口端相連接，常規(guī)可視化細(xì)管的出口端通過細(xì)管混相監(jiān)測(cè)裝置后與四通的入口端相連接，通過四通后引出三個(gè)分支，其一，通過細(xì)管排液閥與六通的2號(hào)端口相連接；其二，通過巖心實(shí)驗(yàn)控制閥與天然巖心的入口端相連接，天然巖心的出口端通過巖心壓力監(jiān)測(cè)器與巖心混相監(jiān)測(cè)器的入口端相連接，巖心混相監(jiān)測(cè)器的出口端通過憋壓閥門與壓力調(diào)節(jié)器的入口端相連接，壓力調(diào)節(jié)器的出口端連接六通的3號(hào)端口 ；其三，通過飽和油細(xì)管閥門與特制可視化細(xì)管的入口端相連接，通過外接設(shè)備連接器將特制可視化細(xì)管與混相監(jiān)測(cè)器相連接，其中混相監(jiān)測(cè)器的入口端與外接設(shè)備連接器的排液口相連接，混相監(jiān)測(cè)器的出口端關(guān)閉，特制可視化細(xì)管的出口端通過飽和油細(xì)管混相監(jiān)測(cè)器與細(xì)管壓力監(jiān)測(cè)器的入口端相連接，細(xì)管壓力監(jiān)測(cè)器的出口端連接六通的4號(hào)端口，六通的5號(hào)端口和6號(hào)端口分別連接液體計(jì)量器和氣體計(jì)量器；從三通之后管線上連接的所有組成部件均放在恒溫裝置中；
所述常規(guī)可視化細(xì)管和特制可視化細(xì)管的內(nèi)填充物和外管壁均采用可模擬實(shí)際巖心孔喉比、配位數(shù)和孔喉尺寸等相關(guān)參數(shù)的耐高溫高壓透明有機(jī)材質(zhì)聚碳酸酯制成；
常規(guī)可視化細(xì)管和特制可視化細(xì)管均具有入口端和出口端，此外，特制可視化細(xì)管還具有與外接設(shè)備連接器連接的接入端，所述接入端為一塊嵌入所述特制可視化細(xì)管管壁內(nèi)的電木板，所述電木板上開有帶內(nèi)螺紋的貫穿管壁的直孔；所述接入端距離特制可視化細(xì)管入口端的距離與天然巖心的長(zhǎng)度相同；
外接設(shè)備連接器為一個(gè)四方形的空心腔體，在所述空心腔體的上端緊貼固定有一塊頂部緊固螺紋板，頂部緊固螺紋板的中央開有第一螺紋孔；在所述空心腔體的頂端對(duì)應(yīng)所述第一螺紋孔的位置開有第二螺紋孔；空心螺紋桿螺紋連接于所述第一螺紋孔和第二螺紋孔內(nèi)，空心螺紋桿的頂端可旋入所述電木板上的直孔內(nèi)，空心螺紋桿的底端固定連接閘板；在所述空心腔體的下端緊貼固定有一塊底部緊固螺紋板，底部緊固螺紋板的中央開有第三螺紋孔；在所述空心腔體的底端對(duì)應(yīng)所述第三螺紋孔的位置開有第四螺紋孔；實(shí)心螺紋管螺紋連接于所述第三螺紋孔和第四螺紋孔內(nèi)，實(shí)心螺紋管頂端凸起的形狀與閘板的內(nèi)部凹陷的形狀相配合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)空心螺紋桿流入液體的通斷控制，實(shí)心螺紋管的底端連接螺旋手柄；排液口位于空心腔體的底部。
[0005]上述裝置中的常規(guī)可視化細(xì)管和特制可視化細(xì)管的制作方法由如下步驟組成，:
(1)選取細(xì)管內(nèi)部填充物質(zhì)及細(xì)管外部材料均為耐高溫高壓的透明有機(jī)材質(zhì)聚碳酸醋；
(2)用掃描機(jī)器確定所制作巖心的孔喉比、配位數(shù)、孔喉尺寸等儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)參數(shù)；
I)所使用的天然巖心是均質(zhì)巖心，截取天然巖心，取一小塊圓柱形天然巖心作為以下測(cè)試的巖心樣品；
2)用GELight Speed Plus CT掃描機(jī)掃描上述巖心樣品，掃描巖心后在計(jì)算機(jī)上顯示該樣品的三維立體圖像；
3)利用步驟2)中得到的三維立體圖像并使用計(jì)算機(jī)確定天然巖心的孔喉比、配位數(shù)、孔喉尺寸等基本儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)參數(shù)；
4)根據(jù)實(shí)際巖心的孔喉比、配位數(shù)、孔喉尺寸等相關(guān)參數(shù)確定細(xì)管模型的孔喉比、配位數(shù)、孔喉尺寸等相關(guān)參數(shù)；
(3)利用所得參數(shù)及圖像制作細(xì)管內(nèi)部巖心；
1)通過得到該樣品的三維立體圖像與其對(duì)應(yīng)的具體參數(shù)，計(jì)算機(jī)將這些信息傳送給與之相連的3D巖心打印設(shè)備與激光雕刻設(shè)備，巖心打印設(shè)備使用的打印材料為透明聚碳酸酯材料，巖心打印設(shè)備將所得的三維立體圖像自動(dòng)劃分成無數(shù)個(gè)微米級(jí)的小薄層，激光雕刻設(shè)備自動(dòng)識(shí)別各層的孔喉；
2)輸入所要制作巖心的直徑與長(zhǎng)度，巖心打印設(shè)備開始逐層打?。辉趲r心打印設(shè)備逐層打印的同時(shí)，激光雕刻設(shè)備根據(jù)每層的孔喉情況將每小層巖心雕刻成與實(shí)際巖心相同參數(shù)的孔喉；
3)當(dāng)打印程序和激光雕刻結(jié)束時(shí)，形成所需要形狀的巖心，此時(shí)巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，細(xì)管內(nèi)部巖心已制作完成；
(4)常規(guī)可視化細(xì)管外部結(jié)構(gòu)的制作；
將上述得到的巖心進(jìn)行澆鑄，確定要澆鑄的耐高溫高壓的透明有機(jī)材質(zhì)的厚度，對(duì)該巖心進(jìn)行澆鑄；
(5)特制可視化細(xì)管外部結(jié)構(gòu)的制作；
將上述得到的巖心進(jìn)行澆鑄，確定要澆鑄的耐高溫高壓的透明有機(jī)材質(zhì)的厚度，對(duì)該巖心進(jìn)行澆鑄；在澆鑄前，在距離細(xì)管入口端一定距離處固定一塊電木板，距離細(xì)管入口端的距離與天然巖心的長(zhǎng)度相等，電木板的厚度較細(xì)管巖心外部的澆鑄厚度大，澆鑄完成后，在電木板中間位置鉆孔，在其內(nèi)部形成螺紋，通過該電木板可將細(xì)管與其他儀器相連接；
(6)將澆鑄完的細(xì)管巖心放在冷卻裝置中進(jìn)行烘干冷卻，可視化細(xì)管制作完成。
[0006]本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明所使用的可視化細(xì)管是特別設(shè)計(jì)的，其孔喉比、孔隙度、孔喉半徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)是根據(jù)實(shí)際巖心的結(jié)構(gòu)參數(shù)雕刻出來的，能夠完全模擬實(shí)際的天然巖心；細(xì)管的制作材料為有機(jī)材質(zhì)聚碳酸酯制成，聚碳酸酯是一種新型的熱塑性塑料，透明度達(dá)90%，可以觀測(cè)二氧化碳與原油混相的全過程；該裝置可以實(shí)現(xiàn)混相添加試劑的篩選，可