本发明涉及一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统和方法，尤其是涉及一种模拟co2乳液对高温高压油井盲端残余油驱替过程的微观可视化系统和方法，属于油气田开发工程技术领域。
背景技术
co2在油中具有很高的溶解度，co2溶于原油后，可以使原油体积膨胀、黏度下降，也可以降低两相的界面张力和最小混相压力。co2驱适用范围广，在显著提高采收率的同时，还可以解决co2的封存问题，有利于环境保护。在高温高压油井条件下，co2一般处于超临界状态下(温度和压力分别处于31.1℃和7.38mpa以上)，co2密度接近液体密度，此时co2-表面活性剂溶液体系相当于液-液分散体系，属于乳状液范畴，因此，co2乳液驱替原油较目前常规的驱替手段有其特殊之处，研究和分析co2乳液驱替原油的过程及相关机理，对于原油的开采具有重要的意义。
在文献《自生co2泡沫驱油室内研究》中，作者通过大量室内试验，研究了温度对自生co2泡沫体系的泡沫性质影响，但是并未对co2乳液驱替高温高压油井盲端残余油驱替效果进行评价，也没有关于相应微观可视化的评价装置及方法。
相关研究表明，co2体积分数、温度、压力、表面活性剂种类和浓度等因素都会对co2乳液驱的驱油效果产生影响。在文献《基于非离子表面活性剂的高压co2泡沫稳定性试验》一文中提到，通过驱替试验对co2泡沫作为驱油剂的封堵和流度控制能力进行测试，考察了不同温度、压力、矿化度对co2泡沫驱油效果的影响。
目前，大部分关于co2乳液对原油的驱替过程及驱替机理的研究与分析，均是针对普通油藏。但是在实际原油开采过程中，经过气驱、水驱或聚合物驱等手段进行原油开采后，还有大量的原油作为残留油滞留在岩心中，其中有相当一部分残留油分布于岩心的盲端中，如何对这部分盲端残余油(盲端油)进行开采，以进一步提高原油采收率，是目前实际生产和理论研究的重点与难点。因此，分析与研究co2乳液对盲端油的驱替机理以进一步提高采收率具有非常重要的意义。但是，目前很少有学者研究co2乳液对油井盲端残余油的驱替机理，也没有一种模拟微观条件下co2乳液对高温高压油井盲端残余油驱替过程的系统和方法。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统和方法，通过模拟微观条件下co2乳液驱替盲端残余油的过程，从而能够对微观条件下co2乳液驱替盲端残余油的效果进行评价与分析，并为co2乳液驱替盲端油提供理论指导和技术支持。
本发明的第一个方面提供一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统，用于对微观岩心模型内的盲端油进行驱替，包括：
用于夹持微观岩心模型的岩心夹持器；
用于将微观岩心模型的温度调节至模拟温度的温度调节装置；
用于将微观岩心模型的压力调节至模拟压力的压力调节装置；
用于向微观岩心模型中注入饱和水的饱和水注入装置；
用于向微观岩心模型中注入原油的原油注入装置；
用于向微观岩心模型中注入co2乳液的乳液注入装置。
进一步地，还包括用于采集co2乳液驱替盲端油过程的图像采集装置。
进一步地，还包括用于收集开采产物的产物收集装置。
具体的，微观岩心模型具有盲端、流体入口和流体出口，流体入口和流体出口分别与盲端连通。
具体的，乳液注入装置包括乳液发生器，以及与乳液发生器连通的co2中间容器和表面活性剂中间容器，
乳液发生器与微观岩心模型连通。
具体的，饱和水注入装置包括饱和水中间容器和平流泵，饱和水中间容器内部设有活塞，平流泵与活塞连接。
具体的，原油注入装置包括原油中间容器和平流泵，原油中间容器内部设有活塞，平流泵与活塞连接。
本发明的第二个方面提供一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的方法，包括如下步骤：
1)将微观岩心模型的温度调节至模拟温度；
2)将微观岩心模型的压力调节至模拟压力；
3)向微观岩心模型中注入饱和水，随后注入原油，直至达到模拟地层状态；
4)向微观岩心模型中注入co2乳液，模拟co2乳液驱替盲端油的过程。
进一步地，利用图像采集装置采集上述co2乳液驱替盲端油的过程。
进一步地，利用产物收集装置收集开采产物。
具体的，co2乳液由co2和表面活性剂水溶液以体积比为(1～10)：1混合并经乳化得到，其中，表面活性剂水溶液的质量浓度为0.1～2.0％。
具体的，co2乳液的注入速度为0.5m/d-1.5m/d。
具体的，模拟温度为20～120℃，模拟压力包括静岩压力和地层压力，静岩压力为0～16mpa；地层压力为0～16mpa。
具体的，微观岩心模型的制备方法包括如下顺序进行的步骤：
在第一有机玻璃上刻蚀第一凹槽以及与第一凹槽连通的第一进口和第一出口；
在第二有机玻璃上刻蚀第二凹槽以及与第二凹槽连通的第二进口和第二出口，第二凹槽、第二进口和第二出口分别与第一凹槽、第一进口和第一出口匹配且相对设置；
将第一有机玻璃和第二有机玻璃相对设置并且粘贴，制得微观岩心模型；
其中，第一凹槽和第二凹槽构成微观岩心模型的盲端，第一进口和第二进口构成微观岩心模型的流体入口，第一出口和第二出口构成微观岩心模型的流体出口。
本发明提供了一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统和方法，能够模拟并观察在微观条件下co2乳液对高温高压油井盲端油的驱替过程，从而能够对co2乳液驱替盲端油的驱替效果和驱替机理进行分析与评价，为实际co2乳液驱替盲端油提供理论指导，以进一步提高原油采收率。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中提供的一种模拟co2乳液对盲端油驱替过程的系统的结构示意图；
图2为本发明一具体实施方式中提供的微观岩心模型的结构示意图。
附图标记说明：
1-微观岩心模型；11-盲端；12-流体入口；
13-流体出口；2-岩心夹持器；21-环压流体腔；
3-温度调节装置；31-控温箱；4-压力控制装置；
41-围压调节器；42-回压调节器；43-回压阀；
5-乳液注入装置；51-乳液发生器；52-co2中间容器；
53-表面活性剂中间容器；54-干燥器；55-流量计；
6-产物收集装置；7-图像采集装置；71-显示装置；
72-照明装置；8-平流泵；91-饱和水中间容器；
92-原油中间容器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明首先提供一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统，用于对微观岩心模型1内的盲端油进行驱替，如图1所示，包括：
用于夹持微观岩心模型1的岩心夹持器2；
用于将微观岩心模型1的温度调节至模拟温度的温度调节装置3；
用于将微观岩心模型1的压力调节至模拟压力的压力调节装置4；
用于向微观岩心模型中注入饱和水的饱和水注入装置(未图示)；
用于向微观岩心模型中注入原油的原油注入装置(未图示)；
用于向微观岩心模型中注入co2乳液的乳液注入装置5。
本发明提供的模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的系统，利用岩心夹持器2将微观岩心模型1予以夹持固定，通过温度调节装置3、压力调节装置4、饱和水注入装置和原油注入装置之间的配合，使微观岩心模型1达到实验条件，并通过乳液注入装置5向微观岩心模型1中注入co2乳液，从而能够模拟co2乳液对盲端油的微观驱替过程。
本发明对于微观岩心模型1的数量不做特别限定，可以是1个或1个以上，可根据具体实验条件合理设置。在实验过程中，所有的微观岩心模型1均被岩心夹持器2所夹持和固定。
如上所述，本发明提供一种用于评价co2乳液对盲端油微观驱替效果的系统，所谓盲端11，是气驱、水驱或聚合物驱等普通驱替手段波及不到的区域，并且盲端11的尺寸为微米级，一般为1～1000微米；所谓盲端油，是指经过了普通驱替，依旧残留在盲端11内的原油，即盲端残余油。
通常情况下，微观岩心模型1具有盲端11、流体入口12和流体出口13，其中，流体入口12和流体出口13分别与盲端11连通，如图2所示。
本发明对于每个微观岩心模型1中盲端11的数量不做特别限定，具体的，每个微观岩心模型1可以有一个盲端11，也可以有两个以上盲端11，可根据模拟的油井盲端实际情况和实验目的合理设置，比如在本发明一具体实施方式中，如图2所示，盲端11的数量为3个。
本发明对于盲端11的形状不做特别限定，比如盲端11的截面可以呈菱形、矩形、三角形或其它形状，可以理解，盲端11的形状与尺寸可根据模拟的油井盲端的实际情况合理设计。在本发明一具体实施方式中，盲端11为圆柱形；在本发明另一具体实施方式中，盲端11的截面形状为多边形，如图2所示。
本发明对于微观岩心模型1的制备方法不做特别限定，可以采用本领域常规的方式制备，比如可采集岩心后经进一步处理得到，也可以采用有机玻璃制得。在本发明一具体实施方式中，微观岩心模型1的制备方法包括如下顺序进行的步骤：
1)在第一有机玻璃上刻蚀第一凹槽以及与第一凹槽连通的第一进口和第一出口；
2)在第二有机玻璃上刻蚀第二凹槽以及与第二凹槽连通的第二进口和第二出口，第二凹槽、第二进口和第二出口分别与第一凹槽、第一进口和第一出口匹配且相对设置；
3)将第一有机玻璃和第二有机玻璃相对设置并且粘贴，制得微观岩心模型1；其中，第一凹槽和第二凹槽构成微观岩心模型1的盲端11，第一进口和第二进口构成微观岩心模型1的流体入口12，第一出口和第二出口构成微观岩心模型1的流体出口13。
本发明对于微观岩心模型1的形状不做严格限定，在本发明具体实施过程中，制备微观岩心模型1所用的第一有机玻璃和第二有机玻璃为矩形，优选正方形。流体入口12和流体出口13的一端与盲端11连通，另一端分别延伸至微观岩心模型1的对角处，如图2所示。
本发明对于温度调节装置3不做特别限定，可采用本领域常规的手段，将微观岩心模型1的温度调节至模拟温度，比如可以选择使用与岩心夹持器2配套的加热装置。在本发明一具体实施方式中，请参考图1，温度调节装置3包括加热保温套(未图示)和温控箱31，其中加热保温套围设在岩心夹持器2的外侧，温控箱32与加热保温套连接，通过调节加热保温套的温度，将微观岩心模型1的温度调节至模拟温度。
本发明对于压力调节装置4也不做特别限定，可采用本领域常规的手段，将微观岩心模型1的压力调节至模拟压力。可以理解，模拟压力应与岩心所处实际地层环境的压力一致。通常情况下，模拟压力包括静岩压力和地层压力。在本发明一具体实施方式中，请参考图1，在微观岩心模型1和岩心夹持器2之间形成环压流体腔21，通过设置与环压流体腔21连通的围压调节器41，比如围压调节器41可以是平流泵，围压调节器41通过环压流体腔21给微观岩心模型1施加围压，即静岩压力。对于地层压力来说，可通过回压调节器42和回压阀43配合实现地层压力的调节与控制。具体的，回压调节器42通过管道与微观岩心模型1连通，回压阀43设置在管道上。
本发明对于饱和水注入装置不做特别限定，其只要能够向微观岩心模型1中注入定量的饱和水即可。在本发明一具体实施方式中，请参考图1，饱和水注入装置包括饱和水中间容器91和平流泵8，饱和水中间容器91内部设有活塞(未图示)，平流泵8与活塞连接。通过平流泵8推动饱和水中间容器91内部设置的活塞，使饱和水中间容器91中的饱和水能够通过微观岩心模型1的流体入口12进入盲端11中，直至微观岩心模型1的盲端11被饱和水填满。
本发明对于上述饱和水的来源不做特别限定。通常情况下，可选择实验模拟的岩心处的地层水。
本发明对于原油注入装置不做特别限定，其只要能够向微观岩心模型1中注入定量的原油即可。在本发明一具体实施方式中，请参考图1，原油注入装置包括原油中间容器92和平流泵8，原油中间容器92内部设有活塞(未图示)，平流泵8与活塞连接。通过平流泵8推动原油中间容器92内部设置的活塞，使原油中间容器92中的原油注入到微观岩心模型1中，模拟岩心被原油驱替至束缚水的状态，即达到模拟地层状态。
本发明对于乳液注入装置5不做特别限定，其只要能够向微观岩心模型1中注入实验量的co2乳液即可。在本发明一具体实施方式中，请参考图1，乳液注入装置5包括乳液发生器51，以及与乳液发生器51连通的co2中间容器52和表面活性剂中间容器53，乳液发生器51与微观岩心模型11连通。
具体的，co2中间容器52中的co2和表面活性剂中间容器53中的表面活性剂水溶液在乳液发生器51中混合并发生乳化，得到co2乳液，然后将co2乳液注入微观岩心模型1中，通过流体入口12进入到盲端11中。
具体的，co2中间容器52内部设有活塞(未图示)，外部设有与活塞连接的平流泵8，平流泵8可推动活塞移动，从而使盛放在co2中间容器52中的co2流体进入到乳液发生器51中，并可通过平流泵8推动活塞的速度控制co2流体的注入速度和注入量；表面活性剂中间容器53内部设有活塞(未图示)，外部设有与活塞连接的平流泵8，平流泵8可推动活塞移动，从而使盛放在表面活性剂中间容器53中的表面活性剂水溶液进入到乳液发生器51中，并可通过平流泵8推动活塞的速度控制表面活性剂水溶液的注入速度和注入量。
进一步地，还可以在co2中间容器52与乳液发生器51之间设置干燥器54，以实现对co2流体的干燥处理，如图1所示。
进一步地，还可以在干燥器54与乳液发生器51之间设置流量计55，以精确计量co2流体的注入速度。
本发明对于开采产物的具体处理方式不做特别限定，可以采用产物收集装置6进行收集后经进一步分离处理，以分析评价不同的co2乳液驱替条件对原油的开采效率的影响。本发明对产物收集装置6的具体结构不做特别限定，只要能收集co2乳液驱替盲端油的开采产物即可。在本发明一具体实施方式中，产物收集装置6与微观岩心模型1的流体出口13连通，如图1所示。具体的，产物收集装置6是通过回压阀43与流体出口13连通，打开回压阀43，即可将开采产物收集到产物收集装置6中。
在本发明一具体实施方式中，上述系统还进一步包括用于采集co2乳液驱替盲端油微观过程的图像采集装置7。通过图像采集法对co2乳液驱替盲端油的过程进行实时采集记录，以对co2乳液驱替盲端油的效果进行评价与分析，比如可利用图像处理软件对所采集到的图像进行处理，即可获得co2乳液对盲端油的驱替效果。
本发明对于图像采集装置7不做特殊限定，其只要能够对co2乳液驱替盲端油的整个过程进行完整采集即可，比如可使用显微摄像头。
进一步地，还包括与图像采集装置7连接的显示装置71，以将co2乳液驱替盲端油的过程进行直观展示。
进一步地，还包括照明装置72，为图像采集装置7提供光源，以得到具有较好清晰度的图像效果。
本发明最后提供一种模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程的方法，包括如下步骤：
1)将微观岩心模型1的温度调节至模拟温度；
2)将微观岩心模型1的压力调节至模拟压力；
3)向微观岩心模型1中注入饱和水，随后注入原油，直至达到模拟地层状态；
4)向微观岩心模型1中注入co2乳液，模拟co2乳液驱替盲端油的过程。
上述步骤1)中的模拟温度，实际上就是模拟岩心所处的地层温度。本发明对于模拟温度不做特别限定，可根据具体实验情况合理设置，通常情况下，模拟温度为20～120℃。在本发明一具体实施方式中，在岩心夹持器2的外侧设置有加热保温套，温控箱32与加热保温套连接，通过调节温控箱32的温度，以控制微观岩心模型1的温度达到地层温度，如80℃左右。
本发明对于模拟压力不做特别限定，可根据具体实验情况合理设置，通常情况下，为了使微观岩心模型1达到实际模拟的地层环境，步骤2)中的模拟压力包括静岩压力和地层压力，其中，静岩压力为0～16mpa；所述地层压力为0～16mpa。在本发明一具体实施方式中，微观岩心模型1和岩心夹持器2之间形成环压流体腔21，通过设置与环压流体腔21连通的围压调节器41，通过环压流体腔21给微观岩心模型1施加围压，使静岩压力达到10.5mpa，稳定约12小时，使环压流体腔21内的压力保持稳定；然后开启与微观岩心模型1连通的回压调节器42，并打开回压阀43，使微观岩心模型1内的地层压力达到10mpa。
当微观岩心模型1的温度和压力分别达到模拟温度和模拟压力后，即可向微观岩心模型1中注入饱和水，使饱和水通过微观岩心模型1内的流体入口12进入盲端11，并填充满盲端11以及流体出口13，然后向微观岩心模型1中注入原油，使原油通过微观岩心模型1内的流体入口12进入盲端11，直至岩心被原油驱替至束缚水状态，即达到模拟地层状态。
在本发明一具体实施方式中，首先打开与饱和水中间容器91连接的平流泵8，使其推动饱和水中间容器91中的活塞，从而将饱和水注入到微观岩心模型1中，使微观岩心模型1内部的盲端11被饱和水填满；然后打开与原油中间容器92连接的平流泵8，使其推动原油中间容器92内的活塞，从而将原油中间容器92中的原油注入到微观岩心模型1中，并控制原油注入速度，比如0.05ml/min左右，直至岩心被原油驱替至束缚水状态。
当微观岩心模型1达到模拟地层状态，即可向微观岩心模型1中注入co2乳液，盲端11内的原油与co2乳液混合后粘度降低，并在压力作用下被开采出来。在本发明一具体实施方式中，打开与co2中间容器52连接的平流泵8，使其推动co2中间容器52内的活塞，使co2流体经过干燥器54干燥后注入到乳液发生器51中，具体的注入量可通过流量计55计量；在此过程中，打开与表面活性剂中间容器53连接的平流泵8，使其推动表面活性剂中间容器53内的活塞，从而将表面活性剂水溶液注入到乳液发生器51中，使co2与表面活性剂水溶液在乳液发生器51中混合并乳化，得到co2乳液。
本发明对如何制备co2乳液的具体工艺不做特别限定，可采用本领域常规的乳化反应得到。在本发明具体实施过程中，co2乳液由co2和表面活性剂水溶液以体积比为(1～10)：1混合，并在乳液发生器51中乳化得到，其中，表面活性剂水溶液的质量浓度为0.1～2.0％。比如，可向乳液发生器51中注入质量浓度为1.0％的二-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸钠水溶液(aot)，并控制表面活性剂水溶液的注入速度为0.01ml/min，同时控制co2流体的注入速度为0.02ml/min，即将co2流体与表面活性剂溶液按照2：1的气液比注入乳化发生器51中进行乳化，然后将产生的co2乳液注入微观岩心模型1中，控制co2乳液的注入速度为0.5m/d-1.5m/d，被开采出的原油等开采产物将通过产物收集装置6收集。
在上述模拟co2乳液对盲端油微观驱替过程中，还可以进一步通过图像采集装置7对整个过程进行记录和采集，比如图像采集装置7可以是显微摄像头，并通过与图像采集装置7连接的显示装置71直观展示整个驱替过程，比如co2乳液在盲端残余油中的稳定性、不同实验条件下对盲端油的驱替效果等，以对co2乳液的稳定性进行评价，并对驱替效果进行对比和评价。同时，还可以观察co2乳液的微观形态(包括co2乳液的排液、聚并、破灭等)以及co2乳液与盲端油的相互作用情况，以分析co2乳液衰变的原理，最终获得co2乳液驱替盲端残余油的机理及最佳驱替工艺，从而能够对采用co2乳液驱替盲端残余油的应用提供指导，提高原油开采效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。