可实现混相添加剂筛选和岩心混相驱的装置以及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以实现混相添加试剂筛选及岩心内混相驱的装置，属于石油工程技术领域。
【背景技术】
[0002]二氧化碳驱油是三次采油中最具潜力的提高采收率的方法之一，二氧化碳驱分为混相驱和非混相驱，混相驱的驱油效果好于非混相驱。关于混相驱效果评价及如何更好地在矿场实现混相驱存在两方面问题:一方面，在矿场中二氧化碳驱的理想状况是混相驱的比例越大越好，但完全混相驱的效果怎样，目前矿场试验还给不出具体的试验评价，为了客观评价储层中混相驱的效果，需要进行相关二氧化碳室内实验。矿场注采井距一般都在百米以上，二氧化碳与原油有充分的接触时间，但室内实验岩心较短，一般至多几十厘米，驱替过程中二氧化碳在岩心中的时间较短，而二氧化碳与原油混相需要一段时间，尚未达到混相已流出岩心出口端，所以目前室内实验短岩心完全混相实验存在技术困难，需要克服才能准确评价完全混相驱的效果。另一方面，我国很多油田鉴于原油重质成分高等因素导致测得的最小混相压力偏高，甚至超过破裂压力，使得混相驱难以实现，目前较为有潜力的方式是注入添加试剂，改变原油或二氧化碳的性质达到降低其最小混相压力的目的。目前二氧化碳驱室内实验研宄主要包括二氧化碳混相驱实验和细管测试最小混相压力实验，细管实验测试最小混相压力的问题在于目前采用的是填砂管进行实验，填砂管用石英砂填充而成，孔隙度与实际储层相比过大，填砂管的孔喉尺寸与实际岩心孔喉尺寸不是一个数量级，这就导致该装置测试的最小混相压力不够准确，也就是说在填砂管这种比实际储层岩心孔喉大十倍甚至百倍条件下测出的结果与实际情况相差甚远，大孔喉条件下二氧化碳与原油接触面积更大，机会更多，混相可能大幅增大，在实际岩心小孔喉时两者接触大幅变少，即使在相同的压力下混相难度大幅增大，所以目前的细管实验的仪器孔喉需要向实际岩心孔喉尺寸接近。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本发明提供了一种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置并同时给出该装置重要部件的制作方法，该装置是一套可以在实际岩心孔喉尺寸下测试二氧化碳与原油最小混相压力的装置，该装置不仅可以测试最小混相压力，也可以实现降低二氧化碳与原油最小混相压力添加试剂的筛选，更重要的是该装置可以实现在室内实验小岩心条件下的混相驱，解决了本领域的技术难题。
[0004]本发明的技术方案是:该种可实现混相添加试剂筛选和岩心混相驱的装置，包括如下组成部件，即细管排液阀、岩心实验控制阀、饱和油细管阀门、排液阀、憋压阀门、细管阀门、外接设备连接器、添加试剂恒压恒速泵、活塞容器、添加试剂存储罐、添加试剂流量积算仪、二氧化碳流量积算仪、高温高压可视化装置、常规可视化细管、细管混相监测器、岩心混相监测器、饱和油细管混相监测器、混相监测器、天然岩心、岩心压力监测器、细管压力监测器、压力调节器、液体计量器、气体计量器、恒温装置、三通、四通、六通、二氧化碳恒压恒速泵以及特制可视化细管；
其中，上述所有组成部件之间均通过管线连接，添加试剂恒压恒速泵的出口端连接到添加试剂存储罐的入口端，添加试剂存储罐的出口端与添加试剂流量积算仪的入口端连接，添加试剂流量积算仪的出口端连接高温高压可视化装置的一个液体入口端，二氧化碳恒压恒速泵出口端与活塞容器的入口端相连接，活塞容器的出口端与二氧化碳流量积算仪的入口端相连接，二氧化碳流量积算仪的出口端与高温高压可视化装置的气体入口端相连接；高温高压可视化装置的出口端与三通的入口连接，三通的其中一端出口通过排液阀与六通的I号端口相连接，三通的另一端出口通过细管阀门与常规可视化细管的入口端相连接，常规可视化细管的出口端通过细管混相监测装置后与四通的入口端相连接，通过四通后引出三个分支，其一，通过细管排液阀与六通的2号端口相连接；其二，通过岩心实验控制阀与天然岩心的入口端相连接，天然岩心的出口端通过岩心压力监测器与岩心混相监测器的入口端相连接，岩心混相监测器的出口端通过憋压阀门与压力调节器的入口端相连接，压力调节器的出口端连接六通的3号端口 ；其三，通过饱和油细管阀门与特制可视化细管的入口端相连接，通过外接设备连接器将特制可视化细管与混相监测器相连接，其中混相监测器的入口端与外接设备连接器的排液口相连接，混相监测器的出口端关闭，特制可视化细管的出口端通过饱和油细管混相监测器与细管压力监测器的入口端相连接，细管压力监测器的出口端连接六通的4号端口，六通的5号端口和6号端口分别连接液体计量器和气体计量器；从三通之后管线上连接的所有组成部件均放在恒温装置中；
所述常规可视化细管和特制可视化细管的内填充物和外管壁均采用可模拟实际岩心孔喉比、配位数和孔喉尺寸等相关参数的耐高温高压透明有机材质聚碳酸酯制成；
常规可视化细管和特制可视化细管均具有入口端和出口端，此外，特制可视化细管还具有与外接设备连接器连接的接入端，所述接入端为一块嵌入所述特制可视化细管管壁内的电木板，所述电木板上开有带内螺纹的贯穿管壁的直孔；所述接入端距离特制可视化细管入口端的距离与天然岩心的长度相同；
外接设备连接器为一个四方形的空心腔体，在所述空心腔体的上端紧贴固定有一块顶部紧固螺纹板，顶部紧固螺纹板的中央开有第一螺纹孔；在所述空心腔体的顶端对应所述第一螺纹孔的位置开有第二螺纹孔；空心螺纹杆螺纹连接于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内，空心螺纹杆的顶端可旋入所述电木板上的直孔内，空心螺纹杆的底端固定连接闸板；在所述空心腔体的下端紧贴固定有一块底部紧固螺纹板，底部紧固螺纹板的中央开有第三螺纹孔；在所述空心腔体的底端对应所述第三螺纹孔的位置开有第四螺纹孔；实心螺纹管螺纹连接于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内，实心螺纹管顶端凸起的形状与闸板的内部凹陷的形状相配合，从而实现对经空心螺纹杆流入液体的通断控制，实心螺纹管的底端连接螺旋手柄；排液口位于空心腔体的底部。
[0005]上述装置中的常规可视化细管和特制可视化细管的制作方法由如下步骤组成，:
(1)选取细管内部填充物质及细管外部材料均为耐高温高压的透明有机材质聚碳酸醋；
(2)用扫描机器确定所制作岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等储层结构参数；
I)所使用的天然岩心是均质岩心，截取天然岩心，取一小块圆柱形天然岩心作为以下测试的岩心样品；
2)用GELight Speed Plus CT扫描机扫描上述岩心样品，扫描岩心后在计算机上显示该样品的三维立体图像；
3)利用步骤2)中得到的三维立体图像并使用计算机确定天然岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等基本储层结构参数；
4)根据实际岩心的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数确定细管模型的孔喉比、配位数、孔喉尺寸等相关参数；
(3)利用所得参数及图像制作细管内部岩心；
1)通过得到该样品的三维立体图像与其对应的具体参数，计算机将这些信息传送给与之相连的3D岩心打印设备与激光雕刻设备，岩心打印设备使用的打印材料为透明聚碳酸酯材料，岩心打印设备将所得的三维立体图像自动划分成无数个微米级的小薄层，激光雕刻设备自动识别各层的孔喉；
2)输入所要制作岩心的直径与长度，岩心打印设备开始逐层打印；在岩心打印设备逐层打印的同时，激光雕刻设备根据每层的孔喉情况将每小层岩心雕刻成与实际岩心相同参数的孔喉；
3)当打印程序和激光雕刻结束时，形成所需要形状的岩心，此时岩心的内部结构已经形成，细管内部岩心已制作完成；
(4)常规可视化细管外部结构的制作；
将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；
(5)特制可视化细管外部结构的制作；
将上述得到的岩心进行浇铸，确定要浇铸的耐高温高压的透明有机材质的厚度，对该岩心进行浇铸；在浇铸前，在距离细管入口端一定距离处固定一块电木板，距离细管入口端的距离与天然岩心的长度相等，电木板的厚度较细管岩心外部的浇铸厚度大，浇铸完成后，在电木板中间位置钻孔，在其内部形成螺纹，通过该电木板可将细管与其他仪器相连接；
(6)将浇铸完的细管岩心放在冷却装置中进行烘干冷却，可视化细管制作完成。
[0006]本发明具有如下有益效果:本发明所使用的可视化细管是特别设计的，其孔喉比、孔隙度、孔喉半径等结构参数是根据实际岩心的结构参数雕刻出来的，能够完全模拟实际的天然岩心；细管的制作材料为有机材质聚碳酸酯制成，聚碳酸酯是一种新型的热塑性塑料，透明度达90%，可以观测二氧化碳与原油混相的全过程；该装置可以实现混相添加试剂的筛选，可