渗吸实验系统和渗吸实验方法与流程

本发明涉及油藏开发技术领域，具体地涉及渗吸实验系统和渗吸实验方法。

背景技术：

随着常规油田的开采衰竭，石油生产的目标逐渐集中在非常规油田开发上。由于非常规油层具有储层孔隙度低，渗透率差，底层流体自然流动能力差，渗流阻力大，产能低，递减快等特点，其生产能力和注水能力极差，所以渗吸采油在油田开发中发挥着重要的作用。渗吸采油是利用或限制毛管力作用的过程，利用化学渗吸剂改变岩石孔隙表面的润湿性，促进渗吸过程、减少毛管阻力、提高注入性和采收率的一种方法。这种采油技术尤其对于超低渗、致密油藏的开发具有重要的意义。在现有文献资料中，渗吸实验的研究成果大多针对裂缝性油藏或者低渗、特低渗油藏，衍生出了静态渗吸物理模拟方法。由于致密储层的微纳米级孔喉通常要求更高的测量精度，加之其高温高压的储层条件，已有的静态渗吸实验方法及物理模型难以移植到致密储层中。因此，目前亟需开发一种能够针对致密储层进行渗吸实验的实验装置。

国内外诸多学者通过对裂缝性油藏或者低渗、特低渗油藏渗吸规律研究，衍生出了静态渗吸物理模拟方法，大规模室内实验通常采用传统的质量法和体积法。其中传统质量法通过利用杠杆原理称量浸没在渗吸液中的岩心质量从而计算出渗吸率。其实验装置由于使用天平杠杆为实验基础，误差很大；更重要的是，由于实验装置不能保证测量环境的固定性，使得测量环境发生变化，例如温度、压力的变化以及渗吸液挥发等，导致实验条件出现变化，严重影响实验的准确性。体积法是将岩心完全浸没在装有液体(润湿相流体)的渗吸瓶里，渗吸瓶上方细颈部含有刻度，在渗吸的作用下岩心内部的润湿相流体驱替出非润湿相流体，由于油水密度的差异，岩心中排驱出来的油将聚集在渗吸瓶上方的刻度管中，渗吸前后管内凹液面读数的变化代表岩心渗吸变化量，进而可知渗吸采出程度。现有体积法实验装置最大的缺陷在于渗吸出的油滴极易附着在岩心壁上，进而无法实现油水重力分异，油滴无法到达计量段，致使刻度管收集到的原油体积不准确，因而所求出的渗吸驱油效率存在较大的误差，使其应用受到限制，因此现有的体积法实验装置难以满足研究需求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种渗吸实验系统和渗吸实验方法，用于解决上述技术问题中的一者或多者。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种渗吸实验系统，所述渗吸实验系统包括：渗吸反应装置，所述渗吸反应装置包括反应釜，以及设置在所述反应釜内的称重模块，用于在渗吸实验的过程中持续检测岩心的重量，其中，所述称重模块包括安装台和称重传感器，所述安装台放置于所述称重传感器上，用于固定所述岩心，并使所述岩心底部端面不与所述称重传感器直接接触，其中，所述安装台包括支撑部和承托部，所述支撑部连接于所述称重传感器和所述承托部之间，所述承托部与所述岩心的形状相配合，用于固定所述岩心，并使得所述岩心能够与所述实验用液相接触。

可选的，所述支撑部包括与所述称重传感器相连接的支撑杆，以及设置于所述支撑杆上部的支撑板，所述承托部设置在所述支撑板上。

可选的，所述安装台还包括调节部，设置于所述支撑部和所述承托部之间，用于调整所述承托部的位置，以适应所述岩心的长度。

可选的，所述调节部包括滑轨和滑块，所述滑块上设置有承重部，所述滑块能够带动所述承重部在所述滑轨上滑动。

可选的，所述渗吸实验系统还包括：压力控制装置，所述压力控制装置包括与所述反应釜相连接的压力调节模块和设置在所述反应釜内部的压力检测模块，通过所述压力调节模块向所述反应釜注入所述实验用液以将所述反应釜内部的压力调整至预设压力；以及处理装置，与所述压力控制装置相连接，用于根据所述反应釜内部的压力和预设压力，控制所述压力调节模块工作，以将所述反应釜内部的压力调整至所述预设压力。

可选的，所述渗吸实验系统还包括：温度控制装置，所述温度控制装置包括温度检测模块和温度调节模块，所述温度检测模块设置在所述反应釜内部，用于检测所述反应釜内部的温度，所述温度调节模块用于调节所述反应釜内部的温度；以及处理装置，与所述温度控制装置相连接，用于根据所述反应釜内部的温度和预设温度，控制所述温度调节模块工作，以调节所述反应釜内部的温度。

可选的，所述温度调节模块为加热管，所述加热管设置于所述反应釜内部。

可选的，所述渗吸实验系统还包括搅拌器，设置在所述反应釜内部，用于使得所述实验用液处于动态流动状态。

可选的，所述渗吸实验系统还包括用于夹持所述岩心的夹持装置，所述夹持装置可拆卸的设置在所述安装台处。

相应的，本发明实施例还提供了一种渗吸实验方法，采用上述中任一者所述的渗吸实验系统进行渗吸实验，所述渗吸实验方法包括：将饱和油液的岩心放置在所述反应釜内的称重模块上，并通过所述称重模块持续检测所述岩心的重量；使得实验用液充满反应釜，并使充满实验用液的反应釜内部的压力维持在预设压力状态；以及根据岩心的初始重量、渗吸实验后的重量、油液的密度以及实验用液的密度，确定通过渗吸实验渗吸出的油量体积。

通过上述技术方案，可以得到在渗吸实验过程中的任意时刻对应的岩心的重量，有利于实验人员判定渗吸实验完成时间。此外，本发明实施例提供的安装台的结构，可以在尽量不影响岩心与实验液体的接触面积的情况下，实时检测岩心的重量变化情况。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1a是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图1b是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图1c是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图2a是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图2b是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图2c是本发明实施例提供的安装台的示意图；

图3是本发明实施例提供的渗吸实验系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的渗吸实验方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明实施例提供了一种渗吸实验系统，该渗吸实验系统包括渗吸反应装置，所述渗吸反应装置设置有密闭的反应釜。先将饱和有油液的岩心放置在所述反应釜内，再向反应釜内充入实验用液，即可开始进行渗吸实验。

为了能够在渗吸实验的过程中持续检测岩心重量的变化情况，所述反应釜内还设置有称重传感器。

进一步的，考虑到在进行渗吸的过程中，若使得岩心直接与称重传感器直接接触，会导致岩心底部端面无法与实验用液充分接触，影响渗吸采收率，导致实验结果不可靠。在此基础上，本发明实施例提供的称重传感器上还设置有专门的安装台，不仅能够固定岩心，还能够使岩心底部端面不与称重传感器直接接触，相较于直接将岩心放置在称重传感器上这种情况来说，能够有效增大岩心与实验用液的接触面积。

可选的，所述安装台包括用于支撑安装台其余部件及岩心的支撑部和用于放置岩心的承托部，其连接顺序为：称重传感器与支撑部的一端相连接，支撑部的另一端则与承托部相连接，岩心则放置在承托部上。其中，需要使得承托部能够与岩心的形状相配合，不仅为了能够实现岩心的固定，还能够使得岩心与实验用液充分接触。

其中，在在反应釜内设置安装台的情况下，所述称重传感器的数量可以为一个或者多个。例如，在称重传感器的数量为一个的情况下，可以由其承受支撑部、承托部以及岩心的全部重量，并根据实验需要，进行岩心重量的检测和记录等操作。在所述称重传感器为多个的情况下，所述支撑部可以为支腿等结构，所述支腿分别设置在每一个称重传感器上，综合多个称重传感器的结果，确定所述支撑部、承托部以及岩心的总重量。

可选的，所述承托部可以为一个或者多个。例如，在所述承托部为多个的情况下，可以将长岩心横放在多个承托部上，并由多个承托部共同将所述岩心固定在称重传感器的上方，以实现岩心重量的可持续检测。

考虑到在不同的实验中，采用的岩心的长度并不是固定的，因此可以在承托部与支撑部之间还设置调节部，通过调节部来调节支撑部的位置，以使其能够适应不同长度的岩心，增强这种渗吸实验系统的实用性。

可选的，所述调节部可以为滑块和滑轨相结合的结构，将滑轨固定设置在支撑部上，承托部直接设置在滑块的上方，或者在承托部与滑块之间再设置一承重部，并将承托部设置在承重部上，所述承托部通过所述滑块带动其在所述滑轨上滑动。

可选的，所述调节部还可以为卡接部件或者卡扣部件等，使得承托部能够可拆卸的放置在支撑部上，以使得安装台能够适用于不同长度的岩心。

示例性的，本发明附图中的图1a至图1c示出了一种安装台的具体结构，现结合图1a至图1c详细解释该实施例提供的安装台的结构。

如图1a、1b和图1c所示，支撑杆110设置在称重传感器(图中未示出)与支撑板120之间，在支撑板120的上部，设置有滑轨140，滑块150设置在滑轨140上面，在滑块150的上方，设置有承重部160和承托部170。

其中，承托部的形状可以是任意的，但考虑到实验用岩心基本为圆柱形形状，因此该实施例中的承托部170被设计为弧形，该弧形对应的半径应略大于所述岩心的半径，以在岩心的同时，使得岩心能够与实验用液充分接触。

在渗吸实验开始之前，可以先调节两个滑块的位置，使得两个滑块之间的距离小于岩心的长度，然后再将岩心放置在承托部处。

可选的，该实施例中示出的安装台采用了两个滑块，但所述滑块的数量不限于两个，也可以为一个或者多个。

可选的，实施例中示出的支撑部的结构包括支撑杆110和支撑板120，在称重传感器为多个的情况下，所述支撑杆110的数量也不限于一个，并且多个支撑杆可以均匀分布在支撑板的下放，并分别放置在称重传感器上。

可选的，在滑轨的结构结实可靠的情况下，可以去掉支撑板，即使得滑轨与支撑杆直接固定连接。

本发明实施例还提供了另外一种安装台的结构，所述安装台的结构包括支架和固定部，所述支架连接于称重传感器和固定部之间，并通过固定部来固定岩心。

所述支架的结构和样式可以是任意的，只要能够将岩心和固定部稳定在称重传感器上即可，因此不需要对其进行限定。

其中，为了使得所述岩心能够与实验用液充分接触，所述固定部件可以在其内部设置有与岩心形状相配合的安装槽，所述固定部件可以设置为镂空结构，构成镂空结构的镂空孔的数量和形状可以是任意的，在此情况下，可以将岩心竖直放置在所述安装槽内。

可选的，所述安装槽的具体结构可以为上下开口的圆柱结构，岩心直接插入该圆柱结构内，为了实现岩心的位置固定并与实验用液充分接触，可以在该圆柱结构的底部设置相互交叉的支撑杆，并通过交叉点和支撑杆来固定岩心，并且该支撑杆与圆柱结构之间还需要形成镂空结构，以使得实验用液能够进入圆柱结构内。

其中，所述圆柱结构的高应小于岩心的长度，半径应略大于岩心的半径，因此有关所述高度和半径的具体取值可以根据岩心的实际情况自行设置和调整。

可选的，图2a示出了一种具有支撑杆和镂空结构的圆柱结构，圆柱结构210的上部能够插入岩心，其底部设置有由支撑杆220交叉构成的镂空孔230。

在采用图2a所示的圆柱结构作为固定部的情况下，图2b和图2c又示出了一种安装台的结构。

图2b中示出的是安装台的俯视图，图2c示出的是安装台的俯视图，结合图2b和图2c所示，圆柱结构210底部的支撑杆220外沿后固定于支撑圈240处，在支撑圈240的底部还设置有支架250。

此外，图2c中示出的为具有四个支架250的结构(由于角度问题，图中仅示出了三个)，在实际使用过程中，可以将四个支架放置在同一个称重传感器上，也可以采用四个称重传感，并将四个支架分别放置在四个称重传感器上。

可选的，也可以取消支撑圈240，即直接将支架250设置在圆柱结构210的底部，用于固定所述圆柱结构和岩心。

可选的，所述支架的数量不限于4个，可以根据实验需求自行设定。

可选的，本发明实施例提供的渗吸实验系统还可以包括夹持装置，主要用于夹持岩心，并将夹持有岩心的夹持装置放置在安装台上，也可以进一步提高岩心的稳定性。

可选的，为了能够尽量真实的模拟地下环境，本发明实施例提供的渗吸实验系统还可以包括处理装置和压力控制装置。其中，所述压力控制装置具有压力调节模块和设置在反应釜内部的压力检测模块，所述压力调节模块能够通过向反应釜内注入实验用液以将反应釜内部的压力调整至预设压力，所述处理模块则用于根据反应釜内部的压力和预设压力来控制压力调节模块，以将反应釜内部的压力调整至预设压力。

其中，所述压力检测模块可以为压力表等能够检测压力的设备，压力调节模块可以包括加压泵和开关阀。

可选的，为了进一步模拟地下环境，本发明实施例提供的渗吸实验系统还包括处理装置和温度控制装置。其中，所述温度控制装置包括温度调节模块和设置于反应釜内部的温度检测模块，所述温度检测模块用于检测反应釜内部的温度，所述温度调节模块用于调节反应釜内部的温度，所述处理装置则用于根据反应釜内部的温度和预设温度，控制温度调节模块工作以调节反应釜内的温度。

可选的，所述温度控制模块为加热管，可以将加热管布置在所述反应釜内部。或者所述温度控制模块还可以为保温箱，将整个反应釜在所述保温箱的内部。

可选的，为了进一步模拟地下环境，本发明实施例提供的渗吸实验系统还包括搅拌器，所述搅拌器设置在反应釜内部，在进行渗吸实验过程中，可以设置所述搅拌器以不同的速度匀速转动，用于使得反应釜内的实验用液处于持续动态流动状态。

本发明上述实施例提供的渗吸实验系统，可以模拟地下油藏所处的高温高压环境，还能够驱动实验用液处于动态流动状态，可以真实反映油藏的渗吸状态。

图3是本发明实施例提供的渗吸实验系统的结构示意图。现结合图3来详细介绍本发明该实施例提供的渗吸实验系统。

所述渗吸实验系统包括：电脑1、压力阀门21、压力阀门22、压力阀门23、恒压装置4、釜体盖6、釜体7、温度传感器8、含油岩心9、岩心夹持装置10、底座支架11、称重传感器12、压力传感器13和搅拌器14。所述釜体7为耐高温、耐高压且耐腐蚀的不锈钢材质，整体为柱状结构。釜体盖6与釜体7采用螺纹连接，保证反应釜内密封性良好。釜体7上部有一由压力阀门21控制的加压口，加压口可以与恒压装置4连接，给反应釜内加压；釜体7下部有由压力阀门23控制的泄压口，实验结束后可通过泄压口对反应釜内泄压。底座支架11整体由不锈钢材料制成，用于放置实验岩心，并固定岩心的位置。在底座支架11的上部设计的岩心夹持装置10为一对闭合的夹口，可适用于直径为25mm至40mm规格的岩心，保证实验过程中岩心整体稳定。底座支架11下面的4个支撑架分别放置在4个(图中仅示出了2个)称重传感器12上，其材质为合金钢，可耐高温高压，防腐蚀，测量精度为0.01g，实验过程中可精确测量岩心重量的变化。恒压装置4通过耐高压管线5与耐高温高压反应釜连接，可控制其内部的压力保持稳定，提高实验结果的准确性。电脑1通过数据线31、数据线32和数据线33分别与恒压装置4、温度传感器8、称重传感器12和压力传感器13连接，能实时测量和采集渗吸实验过程中任意时刻的温度、压力、岩心重量等数据，并保存在电脑中，方便后期数据处理。

所述渗吸实验系统还包括内置在反应釜中的电加热管(图中未示出)，通过电加热管对釜内的流体和器件进行加热形成高温环境，工作温度最高可到80℃。控温系统采用pid控制技术，温度传感器8采用高精度双通道铂电阻，测温范围0-250℃，控制精度0.1℃。配合集成控制电脑中的温度加热测量和控制系统可以随时调节釜体8内部的实验温度，以达到模拟真实油藏条件下压力与温度的目的。温度信息可实时显示在电脑的屏幕上，显示精度0.1℃。反应釜外部材料采用不锈钢保温层及装饰层，减少反应釜内部的热量散失，以维持恒温状态。

恒压装置4通过耐高压管线5与反应釜连接，给反应釜注入具有一定压力的实验用液，同时能够保持压力稳定在某一固定值，避免实验过程中压力的波动对实验结果造成的影响。所述恒压装置4的设计量程为60mpa，测量精度可达到0.1mpa。恒压装置通过数据线31与集成控制电脑1连接，可在电脑屏幕上实时监测和记录反应釜内的实验压力数据。

此外，设置于反应釜中的压力传感器13可以持续检测反应釜内的气体压力，相较于恒压装置4来说，压力传感器13检测的数据更加可靠。所述压力传感器13还可以通过数据线(图中未示出)将所检测的数据传输至集成控制电脑1中。

电脑能够实时监测实验过程中任意时刻的压力、温度以及岩心重量数据，并保存上述数据，还能够以表格形式输出来。

可选的，由于岩心夹持装置10和底座支架11本身具有一定的重量，所以在放置实验岩心之前可在电脑上进行数据清零，保证实验数据的准确性。

可选的，为了进一步模拟出动态的地下环境，还可以在反应釜7的底部设置一搅拌器14，所述搅拌器14的实际转速可以根据实验需求自行设定。

图4是本发明实施例提供的渗吸实验方法的流程图。如图4所述，所述渗吸实验方法包括：将饱和油液的岩心放置在所述反应釜内的称重模块上，并通过所述称重模块持续检测所述岩心的重量；使得实验用液充满反应釜，并使充满实验用液的反应釜内部的压力维持在预设压力状态；以及根据岩心的初始重量、渗吸实验中的重量、油液的密度以及实验用液的密度，确定通过渗吸实验渗吸出的油量体积。

现以一具体实施例来详细解释本发明实施例提供的渗吸实验方法。

具体的，在采用本发明实施例提供的渗吸实验系统进行渗吸实验时，需要将反应釜竖直放置，先将实验岩心饱和原油：记录饱和之前干岩心的重量为m’，随后抽真空加压饱和煤油，饱和一周，然后记录饱和之后岩心的湿重为m”，由此计算出饱和油量(m＝m”-m’)。饱和之后的岩心老化一段时间后竖直放入底座支架上并固定所述岩心，使其不会随着反应釜内注入液体时造成岩心倾斜、旋转。岩心夹持装置可以根据岩心的尺寸进行调节以夹持并固定岩心。放置好岩心后，装上釜体盖形成密闭环境，打开釜盖上部的压力阀门，通过恒压装置向反应釜内泵入实验用液，再通过电脑进行控制达到所需要的实验压力，关闭恒压装置上的压力阀门，保持整个反应釜内压力恒定，模拟实际油藏条件下的高压环境。利用反应釜体内置的全自动电加热装置对耐高温高压的反应釜进行加热，通过电脑控制温度，并尽可能维持恒温，以便模拟油藏条件下的渗吸温度进行可靠的渗吸实验。在反应釜内达到预设的实验温度和压力时，记录此时岩心的重量为m0，该数值作为渗吸实验开始之前岩心重量的依据。由于反应釜内的岩心受到浮力的作用，m0数值必然小于其真实重量。饱和油的实验岩心与渗吸液接触，在毛管力的作用下发生渗吸，岩心中的油滴在毛管力的作用下被实验用液置换出岩心，并在重力分异作用下上浮到反应釜顶部。由于油水密度的差异，随着实验的进行，岩心重量会不断增加，更多的渗吸液进入岩心置换出其中的原油。根据称重传感器实时监测和采集的数据，实时记录岩心的重量。当岩心重量不再变化时，认为渗吸过程基本完成，岩心此时的重量记为m1，所以岩心实时渗吸出的油量体积计算如下：其中，vo表示渗吸出的油量体积，m0表示渗吸实验开始前岩心的重量，m1表示渗吸实验完成后的岩心的重量，ρo表示岩心所饱和油液的密度，ρ液表示实验用液的密度。

由实验之前岩心的饱和油量m可以计算得到岩心饱和原油的体积v：

因此，岩心渗吸采出程度r可通过下式得到：

本发明该实施例提供的技术方案，能够在进行渗吸实验的过程中监测实验温度、实验压力和岩心重量等数据，并获取多组实验记录，还可以对记录的数据进行统计分析，得到各项参数的变化曲线。此外，还可以确定渗吸过程中的采收率等数据，便于后续的实验结果分析。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。