一種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置及其測(cè)量方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在低濃度的聚合物溶液中加入交聯(lián)劑和穩(wěn)定劑生成凝膠顆粒，預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒驅(qū)油是一種將凝膠顆粒作為驅(qū)油介質(zhì)的驅(qū)油方法。該技術(shù)相較于傳統(tǒng)的聚合物驅(qū)，能夠有效地解決油藏的強(qiáng)非均質(zhì)性問題，進(jìn)一步提高采收率。然而，預(yù)交聯(lián)凝膠體系在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，這是因?yàn)轭A(yù)交聯(lián)凝膠顆粒具有吸水膨脹性，進(jìn)入孔喉時(shí)在擠壓作用下會(huì)發(fā)生部分脫水現(xiàn)象，從而變形通過孔喉，重新進(jìn)入大孔隙后又可吸水恢復(fù)原狀，表現(xiàn)出“變形蟲”特性。這種運(yùn)移方式導(dǎo)致預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的粒徑在運(yùn)移過程中會(huì)不斷發(fā)生變化，深入研究預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中的粒徑變化規(guī)律對(duì)于更好地認(rèn)識(shí)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的調(diào)剖機(jī)理具有重要意義。
[0003]目前，測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑的方法多為靜態(tài)法，即直接測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒靜置吸水后的粒徑，并不能反映出其在多孔介質(zhì)中運(yùn)移過程中的粒徑變化特征，也不能滿足實(shí)時(shí)測(cè)量的要求，具有很大的局限性。
[0004]因此，為了更好地認(rèn)識(shí)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的調(diào)剖機(jī)理，有必要設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0006]本發(fā)明還提供了上述實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)量方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置，包括地層水源、預(yù)交聯(lián)凝膠體系源、巖心管、恒溫箱、回壓閥、產(chǎn)出液收集器、手搖栗、預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述地層水源、所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系源分別連接巖心管的入口端，所述巖心管安裝在所述恒溫箱中，所述巖心管的出口端通過所述回壓閥連接所述產(chǎn)出液收集器及所述手搖栗，所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)連接所述巖心管上部，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接巖心管的入口端；
[0009]所述回壓閥通過手搖栗控制回壓；
[0010]所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)用于收集測(cè)量過程中所述巖心管流出的流體；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器、計(jì)算機(jī)及激光粒徑儀，所述壓力傳感器連接巖心管的入口端；
[0012]所述壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)巖心管入口端的壓差；所述激光粒度儀用于測(cè)量收集到的流體中預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述地層水源包括盛裝地層水的中間容器及平流栗，所述盛裝地層水的中間容器底部連接所述平流栗，所述盛裝地層水的中間容器上部通過三通閥連接所述巖心管的入口端。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系源包括盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器及所述平流栗，所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器底部連接所述平流栗，所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器上部通過三通閥連接所述巖心管的入口端。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)包括四通閥和收集器皿，所述四通閥連接所述收集器皿，所述巖心管上部的入口端出液口、中間位置出液口和出口端出液口通過管線連接所述四通閥。
[0016]上述實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)量方法，具體步驟包括:
[0017](I)將60-120目石英砂填充所述巖心管；
[0018](2)對(duì)步驟⑴填砂后的所述巖心管抽真空；
[0019](3)通過地層水源對(duì)步驟(2)抽真空后的所述巖心管飽和地層水，飽和地層水的體積即所述巖心管的孔隙體積，即Ipv ;
[0020](4)通過所述恒溫箱對(duì)步驟(3)得到的所述巖心管進(jìn)行加熱，恒溫至地層溫度；
[0021](5)控制手搖栗，調(diào)節(jié)回壓閥的壓力至模擬地層壓力；
[0022](6)通過預(yù)交聯(lián)凝膠體系源向所述巖心管注入預(yù)交聯(lián)凝膠體系，連通所述巖心管與所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)，所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)開始收集所述巖心管流出的流體；實(shí)時(shí)記錄所述壓力傳感器采集到的壓力數(shù)據(jù)，即所述巖心管入口端的壓力；
[0023](7)通過地層水源向步驟(6)處理后的所述巖心管注入地層水；
[0024](8)開啟所述激光粒度儀，將收集到的流體裝入所述激光粒度儀中，測(cè)量流體中預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑，測(cè)量完成后，保存數(shù)據(jù)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，對(duì)步驟(I)填砂后的所述巖心管通過真空機(jī)抽真空(3?4)小時(shí)，所述真空機(jī)負(fù)壓為0.1MPa0
[0026]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，調(diào)節(jié)所述三通閥，開啟所述平流栗，將所述盛放地層水的中間容器中的地層水栗入所述巖心管。
[0027]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟￠)中，調(diào)節(jié)所述三通閥，開啟所述平流栗，將所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器中的(0.2?2)pv的預(yù)交聯(lián)凝膠體系以(0.2?0.6)ml/min的速度栗入所述巖心管，注入完成后，關(guān)閉平流栗。
[0028]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟￠)中，調(diào)節(jié)所述四通閥，使所述巖心管上部入口端出液口、中間位置出液口和出口端出液口中的任意一個(gè)出液口與所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系收集裝置連通，注入預(yù)交聯(lián)凝膠體系完成并且所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)收集所述巖心管流出的流體完成后，關(guān)閉四通閥。
[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(7)中，調(diào)節(jié)所述三通閥，開啟所述平流栗，將(I?3)PV所述盛放地層水的中間容器中的地層水以(0.5?l)ml/min的速度栗入所述巖心管，對(duì)注入預(yù)交聯(lián)凝膠體系的所述巖心管進(jìn)行后續(xù)水驅(qū)；步驟(8)中，取出(2-5)ml所述收集器皿收集的流體，裝入所述激光粒度儀的樣品池中，靜置(l_5)min，再通過在所述計(jì)算機(jī)上操作，打開所述激光粒度儀自帶軟件Mastersizer 2000測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑，測(cè)量完成后，保存數(shù)據(jù)。
[0030]本發(fā)明的有益效果為:
[0031]1、本發(fā)明所述實(shí)驗(yàn)裝置中的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)能夠獨(dú)立地、實(shí)時(shí)地獲得在多孔介質(zhì)中運(yùn)移至不同位置處的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒，結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以得到不同位置處的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑，更好地認(rèn)識(shí)了預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的調(diào)剖機(jī)理，為分析其在多孔介質(zhì)運(yùn)移過程中的粒徑變化規(guī)律及滲流特征提供了模擬工具和技術(shù)支持。
[0032]2、本發(fā)明所述實(shí)驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，為更好地認(rèn)識(shí)預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的調(diào)剖機(jī)理提供支持。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明所述實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖1中，1、盛裝地層水的中間容器，2、盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器，3、三通閥，4、巖心管，5、恒溫箱，6、四通閥，7、收集器皿，8、激光粒度儀，9、平流栗，10、壓力傳感器，
11、產(chǎn)出液收集器，12、回壓閥，13、手搖栗，14、計(jì)算機(jī)。
[0035]圖2為實(shí)施例2中測(cè)得的巖心管入口端預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑分布圖；
[0036]圖2中，橫坐標(biāo)為預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒直徑大小，單位為ym ;縱坐標(biāo)為相應(yīng)直徑大小的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的分布頻率；
[0037]圖3為實(shí)施例2中測(cè)得的巖心管入口端、中間位置及出口端位置處預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑分布圖；
[0038]圖3中，橫坐標(biāo)為預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒直徑大小，單位為ym ;縱坐標(biāo)為相應(yīng)直徑大小的預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒的分布頻率。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明，但不限于此。
[0040]實(shí)施例1
[0041]—種動(dòng)態(tài)測(cè)量預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒在多孔介質(zhì)中粒徑分布的實(shí)驗(yàn)裝置，包括地層水源、預(yù)交聯(lián)凝膠體系源、巖心管4、恒溫箱5、回壓閥12、產(chǎn)出液收集器11、手搖栗13、預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述地層水源、所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系源分別連接巖心管4的入口端，所述巖心管4安裝在所述恒溫箱5中，所述巖心管4的出口端通過所述回壓閥12連接所述產(chǎn)出液收集器11及所述手搖栗13，所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)連接所述巖心管4上部，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接巖心管4的入口端；
[0042]所述回壓閥12通過手搖栗13控制回壓；
[0043]所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)用于收集測(cè)量過程中所述巖心管4流出的流體；
[0044]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括依次連接的壓力傳感器10、計(jì)算機(jī)14及激光粒徑儀8，所述壓力傳感器10連接巖心管4的入口端；
[0045]所述壓力傳感器10用于監(jiān)測(cè)巖心管4入口端的壓差；所述激光粒度儀8用于測(cè)量收集到的流體中預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒粒徑。
[0046]所述地層水源包括盛裝地層水的中間容器I及平流栗9，所述盛裝地層水的中間容器4底部連接所述平流栗9，所述盛裝地層水的中間容器I上部通過三通閥3連接所述巖心管4的入口端。
[0047]所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系源包括盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器2及平流栗9，所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器2底部連接所述平流栗9，所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器2上部通過三通閥3連接所述巖心管4的入口端。
[0048]所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)包括四通閥6和收集器皿7，所述四通閥6連接所述收集器皿?，所述巖心管4上部的入口端出液口、中間位置出液口和出口端出液口通過管線連接所述四通閥6。
[0049]實(shí)施例2
[0050]上述實(shí)施例1所述實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)量方法，具體步驟包括:
[0051](I)將60-120目石英砂填充所述巖心管4 ;
[0052](2)對(duì)步驟(I)填砂后的所述巖心管4通過真空機(jī)抽真空4小時(shí)，所述真空機(jī)負(fù)壓為 0.1MPa ；
[0053](3)調(diào)節(jié)所述三通閥3，開啟所述平流栗9，將所述盛放地層水的中間容器I中的地層水栗入步驟(2)抽真空后的所述巖心管4至飽和，飽和地層水的體積即所述巖心管4的孔隙體積，即Ipv ;
[0054](4)通過所述恒溫箱5對(duì)步驟(3)得到的所述巖心管4進(jìn)行加熱，恒溫至地層溫度75 0C ；
[0055](5)控制手搖栗13，調(diào)節(jié)回壓閥12的壓力至模擬地層壓力1MPa ;
[0056](6)調(diào)節(jié)所述三通閥3，開啟所述平流栗9，將所述盛裝預(yù)交聯(lián)凝膠體系的中間容器2中的0.4pv的預(yù)交聯(lián)凝膠體系以0.4ml/min的速度栗入所述巖心管4中，調(diào)節(jié)所述四通閥6，使所述巖心管4上部入口端出液口與所述預(yù)交聯(lián)凝膠體系收集裝置連通，注入預(yù)交聯(lián)凝膠體系完成并且所述預(yù)交聯(lián)凝膠顆粒體系收集系統(tǒng)收集所述巖心管4流出的流體完成后，關(guān)閉平流栗9，關(guān)閉四通閥6