一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于：它包括一注入装置、一恒温箱、一冷凝器、一环压控制装置、一回压控制装置和一数据采集与处理装置。本发明采用在岩心加持器连接盘管，并在岩心加持器外设置恒温箱，此种设置使得流经岩心的煤油或蒸汽充分加热达到实验所需温度，且保持岩心夹持器与恒温箱的温度相同，通过恒温箱的温度即可计算岩心夹持器内岩心的温度，进而准确换算煤油粘度，计算出岩心渗透率，有效保证了所得岩心渗透率数据的准确性。本发明可以广泛用于石油勘探开发过程中注汽开采对岩心污染程度的室内研究方面。
【专利说明】一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种岩心污染评价装置，特别是关于一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置。
【背景技术】
[0002]稠油热采时注入油藏的高温高压蒸汽(温度高达300°C以上，压力高达6?8MPa)与储层岩石发生强烈的水岩反应，使岩石及粘土矿物溶解、转化，造成储层渗透率与孔隙度降低而损害储层。此外，在注蒸汽过程中油藏介质条件的变化容易引起浙青质在地层中沉积，堵塞孔喉或引起岩石润湿性反转，致使储层孔渗性能严重变差，尤其是在井眼附近，往往导致油井产量大幅度降低。开展稠油油藏注蒸汽开采过程中储层物性变化规律及储层伤害机理研究，将有助于对稠油油藏注蒸汽开发的效果进行深入认识，在油藏开发效果预测过程中考虑注蒸汽储层伤害的机理可以更为准确地反映实际的生产状况，使得预测开发效果更加合理。
[0003]通常评价岩心污染程度的方法为在现场注汽前取回一批岩心，在室内测定渗透率，注汽后再取回另一批岩心测定其渗透率，通过渗透率的变化来衡量岩心污染程度，由于前后取回的岩心并非同一块，污染前后的对比性不强，因此不足以说明岩心污染的准确度。在常规的测量方法中，采用在岩心夹持器外面设定一些加热管，以此来提供测量渗透率实验所需的温度，但是由于其它连接管线处在温室下，极易造成流经岩心的煤油仅仅依靠岩心夹持器自身的温度加热，煤油温度经常达不到实验温度，造成根据实验温度推算煤油粘度的不准确，进而造成计算出的岩心渗透率不准确。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在室内模拟高温高压蒸汽对储层伤害的高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:它包括一注入装置、一恒温箱、一冷凝器、一环压控制装置、一回压控制装置和一数据采集与处理装置；所述注入装置包括一平流泵、一第一阀门、一活塞容器、一第二阀门、一第一放空阀、一第二放空阀、一第三阀门、一蒸汽发生器、一第四阀门和一第三放空阀；所述平流泵具有通讯接口，所述平流泵的进口连接一水槽，所述平流泵的出口分成两个并联的支路，其中一支路依次连接所述第一阀门、所述活塞容器和所述第二阀门，另一支路依次连接所述第三阀门、所述蒸汽发生器和所述第四阀门，两个支路合并为所述注入装置的出口 ；所述第一放空阀设置在所述第一阀门与所述活塞容器之间的管路上；所述第二放空阀设置在所述活塞容器与所述第二阀门之间的管路上；所述第三放空阀设置在所述蒸汽发生器与所述第三阀门之间的管路上；所述恒温箱内部包括一盘管、一第五阀门、一第六阀门、一第七阀门、一第八阀门和一岩心夹持器；所述盘管的进口连接所述注入装置的出口，所述盘管的出口分成两个并联的支路，其中一个支路依次连接所述第五阀门和所述第六阀门，另一个支路依次连接所述第七阀门和所述第八阀门，两个支路合并为所述恒温箱的出口并与所述冷凝器的进口连接；在所述第五阀门和所述第六阀门之间的管路上连接所述岩心夹持器一端，在所述第七阀门和所述第八阀门之间的管路上连接所述岩心夹持器另一端；所述环压控制装置包括一第九阀门、一手动环压泵、一第十阀门和一第四放空阀；所述第九阀门的出口连通所述岩心夹持器，所述第九阀门的进口依次连接所述手动环压泵和所述第十阀门，所述第十阀门的进口连接所述水槽；所述第四放空阀并联在所述第九阀门与所述岩心夹持器之间的管路上；所述回压控制装置包括一回压阀、一缓冲容器、一第十一阀门、一手动回压泵、一第十二阀门和一第五放空阀；所述冷凝器的出口连接所述回压阀的进口，所述回压阀的压力施加口连接所述缓冲容器的出口，所述缓冲容器的进口依次连接所述第十一阀门、所述手动回压泵和所述第十二阀门，所述第十二阀门的进口连接所述水槽；所述缓冲容器还连接所述第五放空阀；所述数据采集与处理装置包括一进口压力传感器、一出口压力传感器、一环压压力表、一回压压力表、一计量电子天平、一温度传感器和一计算机；所述进口压力传感器设置在所述恒温箱的进口端管路上，所述出口压力传感器设置在所述恒温箱的出口端管路上，所述环压压力表设置在所述第九阀门的出口端管路上，所述回压压力表设置在所述缓冲容器的进口端管路上，所述计量电子天平设置在所述回压阀的出口端管路上，所述温度传感器的探头设置在所述恒温箱内部，所述计算机分别电连接所述进口压力传感器、所述出口压力传感器、所述环压压力表、所述回压压力表、所述计量电子天平和所述温度传感器；所述计算机还具有接收所述平流泵信息的通讯接口和一操作界面，通过所述操作界面控制所述平流泵开启条件和流量以及显示岩心渗透率。
[0006]在所述第五阀门和所述第六阀门之间的管路上通过一快速接头连接所述岩心夹持器一端，在所述第七阀门和所述阀门之间的管路上通过另一快速接头连接所述岩心夹持
器另一端。
[0007]所述岩心夹持器包括一筒体、一第一接头、一第二接头、一中空堵头、一中空螺母、一环压管线接口和一基座；所述筒体支撑在所述基座上，其两端为法兰结构；所述第一接头和所述第二接头均为带颈法兰结构，所述第一接头和所述第二接头的颈部分别插设在所述筒体的两端并与所述筒体内壁过盈配合，所述第一接头和所述第二接头的法兰盘则分别通过周向设置的若干螺栓与所述筒体两端的法兰结构紧固连接；所述第一接头的中心沿轴向开设有一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空堵头；所述第二接头的中心也沿轴向开设另一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空螺母；在所述筒体的筒壁上还设置有与所述筒体相连通的所述环压管线接口，所述环压管线接口连接所述第九阀门。
[0008]在位于所述第二接头一侧的所述筒体内设置一用于调整所述岩心夹持器内岩心
位置的一活塞。
[0009]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明采用在岩心夹持器前连接盘管，并在岩心夹持器外设置恒温箱，确保岩心夹持器与恒温箱的温度相同，通过恒温箱的温度即可得到岩心夹持器内流经岩心的煤油温度，进而准确换算煤油粘度，计算出岩心渗透率，有效保证了所得岩心渗透率数据的准确性。2、本发明由于在盘管和冷凝器之间设置两条包裹岩心夹持器两端的并列管路，并在相应的两条管路上各设置两个阀门，从而有效控制煤油和高温高压蒸汽通过岩心夹持器的走向，得以实现采用简单的阀门即可实现同一块的岩心正向驱替和反向污染实验。采用此种方式有效弥补了传统测定岩心渗透率的方法中，前后取回的岩心并非同一块的缺陷，更准确的测定高温高压蒸汽对岩心的污染程度。3、本发明采用在岩心外套设铅套进行密封，相对传统的采用胶套密封岩心，具有更好的适应性，避免胶套在高温下变形，导致密封不严的情况发生。4、本发明由于在数据采集与处理装置中采用进口压力传感器、出口压力传感器、环压压力表、回压压力表、计量电子天平和温度传感器，这些器件将采集的岩心前端进口压力、岩心后端的出口压力、包裹岩心的环压压力和对回压阀施加的回压压力，恒温箱温度和流经回压阀的液体量传送给计算机，计算机根据所得数据进行处理计算出岩心的渗透率，此过程自动采集数据和分析，自动控制，因此无需专人值守，极大减少人力。因此，本发明可以广泛用于石油勘探开发过程中注汽开采对岩心污染程度的室内研究方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图
[0011]图2是本发明的数据采集与处理装置示意图
[0012]图3是本发明的岩心夹持器结构示意图
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0014]如图1、2所示，本发明包括注入装置1、恒温箱3、冷凝器4、环压控制装置5、回压控制装置6和数据采集与处理装置7。
[0015]注入装置I包括平流泵11、阀门12、活塞容器13、阀门14、放空阀15、放空阀16、阀门17、蒸汽发生器18、阀门19和放空阀20。其中，平流泵11具有通讯接口且能够显示流量和压力情况，平流泵11的进口连接一水槽(图中未示出)，平流泵11的出口分成两个并联的支路，其中一支路依次连接阀门12、活塞容器13和阀门14，另一支路依次连接阀门17、蒸汽发生器18和阀门19，然后两个支路合并为注入装置I的出口。同时，在阀门12与活塞容器13之间的管路、活塞容器13与阀门14之间的管路以及蒸汽发生器18与阀门19之间的管路上分别并联放空阀15、16和20。
[0016]恒温箱3内部包括盘管31、阀门32、阀门33、阀门34、阀门35和岩心夹持器38。其中，盘管31的进口连接注入装置I的出口，盘管31的出口分成两个并联的支路，其中一个支路依次连接阀门32和阀门33，另一个支路依次连接阀门34和阀门35，然后两个支路合并为恒温箱3的出口并与冷凝器4的进口连接。在阀门32和阀门33之间的管路上通过一快速接头36连接岩心夹持器38 —端，在阀门34和阀门35之间的管路上通过一快速接头37连接岩心夹持器38另一端。
[0017]如图3所示，岩心夹持器38包括筒体381、接头382、接头383、中空堵头384、中空螺母385、环压管线接口 386和基座387。其中，筒体381支撑在基座387上，其两端为法兰结构。接头382和接头383均为带颈法兰结构，接头382和接头383的颈部分别插设在筒体381的两端并与筒体381内壁过盈配合，接头382和接头383的法兰盘则分别通过周向设置的若干螺栓与筒体381两端的法兰结构紧固连接。接头382的中心沿轴向开设有一通孔，该通孔处设置与筒体381相连通的中空堵头384。接头383的中心也沿轴向开设另一通孔，该通孔处设置与筒体381相连通的中空螺母385。在筒体381的筒壁上还设置有与筒体381相连通的环压管线接口 386。
[0018]上述实施例中，在位于接头383 —侧的筒体381内还设置有一活塞388，以用于调整岩心在岩心夹持器38内的位置。
[0019]如 图1所示，环压控制装置5包括阀门52、手动环压泵53、阀门54和放空阀55。其中，阀门52的出口通过快速接头51连接岩心夹持器38上的环压管线接口 386，阀门52的进口依次连接手动环压泵53和阀门54，阀门54的进口连接一水槽(图中未示出)。放空阀55并联在阀门52与环压管线接口 386之间的管路上。
[0020]回压控制装置6包括回压阀61、缓冲容器62、阀门63、手动回压泵64、阀门65和放空阀66。其中，冷凝器4的出口连接回压阀61的进口，回压阀61的压力施加口连接缓冲容器62的出口，缓冲容器62的进口依次连接阀门63、手动回压泵64和阀门65，阀门65的进口连接一水槽(图中未示出)。缓冲容器62还连接一放空阀66。
[0021]数据采集与处理装置7包括进口压力传感器71、出口压力传感器72、环压压力表73、回压压力表74、计量电子天平75、温度传感器76和计算机77。其中，进口压力传感器71设置在恒温箱3的进口端管路上，出口压力传感器72设置在恒温箱3的出口端管路上，环压压力表73设置在阀门52的出口端管路上，回压压力表74设置在缓冲容器62的进口端管路上，计量电子天平75设置在回压阀61的出口端管路上，温度传感器76的探头设置在恒温箱3内部，计算机77分别电连接进口压力传感器71、出口压力传感器72、环压压力表73、回压压力表74、计量电子天平75和温度传感器76。同时，计算机77还具有接收平流泵11信息的通讯接口和操作界面，通过操作界面可以控制平流泵11开启条件和流量以及显示岩心渗透率。进口压力传感器71、出口压力传感器72、环压压力表73、回压压力表74、计量电子天平75和温度传感器76将采集的岩心前端的进口压力、岩心后端的出口压力、包裹岩心的环压压力、对回压阀61施加的回压压力、流经回压阀61的液体质量、测得的恒温箱3温度传送给计算机77，计算机77根据所得数据进行处理计算出岩心渗透率并在操作界面上实时显示岩心渗透率。由于包裹岩心的岩心夹持器38温度和恒温箱3温度会达到一致，因此上述温度传感器76测量的恒温箱3温度也是岩心夹持器38内部岩心的温度。
[0022]本发明根据以下原理评价高温高压蒸汽对岩心污染的程度:
[0023]首先，设置恒温箱3温度为T，T根据具体实验要求而定，通常在25°C≤T ( 100°C之间，采用煤油进行高温高压蒸汽污染前的岩心渗透率测定实验，岩心污染前的实时渗透
率为
【权利要求】
1.一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:它包括一注入装置、一恒温箱、一冷凝器、一环压控制装置、一回压控制装置和一数据采集与处理装置； 所述注入装置包括一平流泵、一第一阀门、一活塞容器、一第二阀门、一第一放空阀、一第二放空阀、一第三阀门、一蒸汽发生器、一第四阀门和一第三放空阀；所述平流泵具有通讯接口，所述平流泵的进口连接一水槽，所述平流泵的出口分成两个并联的支路，其中一支路依次连接所述第一阀门、所述活塞容器和所述第二阀门，另一支路依次连接所述第三阀门、所述蒸汽发生器和所述第四阀门，两个支路合并为所述注入装置的出口 ；所述第一放空阀设置在所述第一阀门与所述活塞容器之间的管路上；所述第二放空阀设置在所述活塞容器与所述第二阀门之间的管路上；所述第三放空阀设置在所述蒸汽发生器与所述第三阀门之间的管路上； 所述恒温箱内部包括一盘管、一第五阀门、一第六阀门、一第七阀门、一第八阀门和一岩心夹持器；所述盘管的进口连接所述注入装置的出口，所述盘管的出口分成两个并联的支路，其中一个支路依次连接所述第五阀门和所述第六阀门，另一个支路依次连接所述第七阀门和所述第八阀门，两个支路合并为所述恒温箱的出口并与所述冷凝器的进口连接；在所述第五阀门和所述第六阀门之间的管路上连接所述岩心夹持器一端，在所述第七阀门和所述第八阀门之间的管路上连接所述岩心夹持器另一端； 所述环压控制装置包括一第九阀门、一手动环压泵、一第十阀门和一第四放空阀；所述第九阀门的出口连通 所述岩心夹持器，所述第九阀门的进口依次连接所述手动环压泵和所述第十阀门，所述第十阀门的进口连接所述水槽；所述第四放空阀并联在所述第九阀门与所述岩心夹持器之间的管路上； 所述回压控制装置包括一回压阀、一缓冲容器、一第十一阀门、一手动回压泵、一第十二阀门和一第五放空阀；所述冷凝器的出口连接所述回压阀的进口，所述回压阀的压力施加口连接所述缓冲容器的出口，所述缓冲容器的进口依次连接所述第十一阀门、所述手动回压泵和所述第十二阀门，所述第十二阀门的进口连接所述水槽；所述缓冲容器还连接所述第五放空阀； 所述数据采集与处理装置包括一进口压力传感器、一出口压力传感器、一环压压力表、一回压压力表、一计量电子天平、一温度传感器和一计算机；所述进口压力传感器设置在所述恒温箱的进口端管路上，所述出口压力传感器设置在所述恒温箱的出口端管路上，所述环压压力表设置在所述第九阀门的出口端管路上，所述回压压力表设置在所述缓冲容器的进口端管路上，所述计量电子天平设置在所述回压阀的出口端管路上，所述温度传感器的探头设置在所述恒温箱内部，所述计算机分别电连接所述进口压力传感器、所述出口压力传感器、所述环压压力表、所述回压压力表、所述计量电子天平和所述温度传感器；所述计算机还具有接收所述平流泵信息的通讯接口和一操作界面，通过所述操作界面控制所述平流泵开启条件和流量以及显示岩心渗透率。
2.如权利要求1所述的一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:在所述第五阀门和所述第六阀门之间的管路上通过一快速接头连接所述岩心夹持器一端，在所述第七阀门和所述阀门之间的管路上通过另一快速接头连接所述岩心夹持器另一端。
3.如权利要求1所述的一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:所述岩心夹持器包括一筒体、一第一接头、一第二接头、一中空堵头、一中空螺母、一环压管线接口和一基座；所述筒体支撑在所述基座上，其两端为法兰结构；所述第一接头和所述第二接头均为带颈法兰结构，所述第一接头和所述第二接头的颈部分别插设在所述筒体的两端并与所述筒体内壁过盈配合，所述第一接头和所述第二接头的法兰盘则分别通过周向设置的若干螺栓与所述筒体两端的法兰结构紧固连接；所述第一接头的中心沿轴向开设有一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空堵头；所述第二接头的中心也沿轴向开设另一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空螺母；在所述筒体的筒壁上还设置有与所述筒体相连通的所述环压管线接口，所述环压管线接口连接所述第九阀门。
4.如权利要求2所述的一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:所述岩心夹持器包括一筒体、一第一接头、一第二接头、一中空堵头、一中空螺母、一环压管线接口和一基座；所述筒体支撑在所述基座上，其两端为法兰结构；所述第一接头和所述第二接头均为带颈法兰结构，所述第一接头和所述第二接头的颈部分别插设在所述筒体的两端并与所述筒体内壁过盈配合，所述第一接头和所述第二接头的法兰盘则分别通过周向设置的若干螺栓与所述筒体两端的法兰结构紧固连接；所述第一接头的中心沿轴向开设有一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空堵头；所述第二接头的中心也沿轴向开设另一通孔，该通孔处设置与所述筒体相连通的所述中空螺母；在所述筒体的筒壁上还设置有与所述筒体相连通的所述环压管线接口，所述环压管线接口连接所述第九阀门。
5.如权利要求3 或4所述的一种高温高压蒸汽对岩心污染的实验评价装置，其特征在于:在位于所述第二接头一侧的所述筒体内设置一用于调整所述岩心夹持器内岩心位置的一活塞。
【文档编号】G01N15/08GK103940717SQ201410102722
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】刘书杰, 罗刚, 谢仁军, 舒福昌, 周建良, 向兴金, 李玉光, 林科雄, 邢希金 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 荆州市汉科新技术研究所