非均匀流体无阻流动实验装置及实验方法与流程

本发明涉及油田化学、三次采油、胶体化学开发，特别是涉及到一种非均匀流体无阻流动实验装置及实验方法。

背景技术：

1、我国大部分油田经过多年开发，已进入了高/特高含水期，层内、层间以及平面矛盾越来越突出，导致注入水沿着高渗透层段水窜，形成了油藏高渗层注入水无效循环，低渗层含有大量剩余油的不利局面，为了达到稳油控水的效果，提高驱油效率和波及效率，进一步开发出剩余油，国内外学者通过不断的研究，研发出了各种各样用于提高水驱效果的流体，此类流体大多数为非均匀流体，如预交联颗粒、互穿网络凝胶、粘弹性颗粒驱油剂、微球、高分子微溶胶、纳米二氧化硅和两亲物质等在水溶液中配置的溶液，其具有独特的性能，在注入地层后溶液中的颗粒在岩心孔隙中会产生弹性变形、吸附堵塞、喉道卡断等现象，能够达到油层深部调驱的效果，但在室内进行注入实验时，由于注入速度和管路尺寸相对较小，在重力等作用下非均匀流体易自发产生聚集、交联、沉降等现象，从而导致非均匀流体不能稳定注入。为了使流体保持稳定分散和可在低—超低渗透岩心驱替实验中取得了较好的效果，目前大多数纳米驱油剂，均采用纯净水配制，这样的纳米驱油剂在亲水毛细管中注入压差一直小于纯净水，可扩大水驱波及体积10％～20％；但用纯净水配制纳米驱油剂难以实现经济效益，而采用现场水配制纳米驱油剂，其分散体系稳定性尤为重要。

2、在申请号：cn201611246486.2的中国专利申请中，涉及到一种乳液及粉末微球注入装置及方法，储液罐包括内罐、保温层和外壳，内罐外壁上均匀缠绕有伴热带，保温层设置在内罐和外壳之间；内罐内壁设置有扰流板；内罐内部设置有与传动轴连接的分散盘，传动轴由储液罐顶部的电机驱动；储液罐底部出液管上设置与低压闸门；加药泵的进口端与储液罐底部的出液管连接，加药泵的进口端上设置有输入单流阀；加药泵的出口端与输出管连接，输出管连接至注水配水间或注水井口；加药泵的出口端上设置有输出单流阀，输出管上依次连接有安全阀、压力变送器和高压闸门；伴热带的电线、压力变送器的信号线均与控制柜相连，控制柜与加药泵的开关相连。该装置能够提高药品的溶解和分散。

3、在申请号：2022106562308的中国专利申请中，涉及到废水脱色处理装置，包括脱色设备壳体、盖板，所述脱色设备壳体的上部设置有脱色剂加工室，所述脱色剂加工室的内部放置有磁力搅拌子，所述脱色设备壳体的下部开设有废水脱色室，所述废水脱色室的中部活动套接有中心轴杆，所述中心轴杆的底部固定连接有驱动电机。该染料生产用的废水脱色处理装置，通过驱动电机带动中心轴杆转动，再由中心轴杆带动主搅拌杆旋转，方便对废水进行水平搅拌，在主搅拌杆水平转动的过程中，主搅拌杆末端的从动齿轮会沿着齿轮圈滚动，从而带动主搅拌杆自转，利用主搅拌杆带动副搅拌杆转动，能够对废水进行竖直搅拌。

4、在申请号：2022102972479：的中国专利申请中，涉及到一种三维非均相电芬顿装置和应用，装置包括：铜改性不锈钢阴极、负载纳米零价铁的稻草基生物炭粒子电极、石墨棒阳极、圆柱形反应器、磁力搅拌器、磁力转子、气泵、圆盘曝气石和稳压电源。阴极呈网状环绕圆柱形反应器内壁一周，阳极呈棍状竖立于反应器中心。在磁力搅拌和曝气双重作用下，粒子电极均匀分散在废水中。该装置可用于难降解废水的深度处理，例如：该装置40分钟内可矿化降解93.82％的2-萘酚(β-萘酚)，相同反应条件下，未负载纳米零价铁的生物炭系统在200分钟内仅能去除64.07％的2-萘酚(β-萘酚)，去除效果远远低于该三维非均相电芬顿装置。

5、在申请号：2022104932226的中国专利申请中，涉及到一种磁力搅拌装置，所述磁力搅拌装置用于与条形反应腔配合使用，磁力搅拌装置包括基板，基板上安装有旋转驱动部件，磁力搅拌装置还包括磁性模块，磁性模块包括第一磁性件、第二磁性件，其中第一磁性件能够在旋转驱动部件的驱动下运动，第二磁性件处于条形反应腔内且能够依靠其与第一磁性件之间的吸力作用在条形反应腔内转动。本发明旋转驱动部件带动磁性模块中的第一磁性件旋转，通过其与第二磁性件之间的吸力带动第二磁性件内的运动，能够在与芯片底板之间无接触的情况下实现对条形反应腔内反应液的搅动混匀，可以减少整个微流控芯片中反应时间，改善工艺性能，减少工艺步骤，提高反应效率。

6、以上现有技术可以使非均匀流体充分被搅拌，减缓溶液中颗粒的沉降；但搅拌速度过大时对粘弹性较差，柔性强的非均匀流体，会使得该类非均匀流体原有的形态产生变化；同时胶态颗粒易在容器壁上吸附，在高压活塞容器中活塞与容器壁之间会受到颗粒的吸附，使活塞在运行过程中不稳定，导致注入压力发生较大波动，影响了该类流体性能的评价可靠性，压力过大会导致活塞快速运移导致高压容器中搅拌部分受到损坏甚至发生安全隐患。均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的非均匀流体无阻流动实验装置及实验方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够有效使得非均匀流体保持分散稳定的流动，可通过室内实验结果有效指导实际生产的非均匀流体无阻流动实验装置及实验方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：非均匀流体无阻流动实验装置，该非均匀流体无阻流动实验装置包括定向磁铁、交流电线圈、轴承、可视承液胶囊、钢箍、轴、有可视窗筒腔，该可视承液胶囊位于该有可视窗筒腔内，该可视承液胶囊、该钢箍、该轴、该定向磁铁为一体，该定向磁铁分别在该钢箍的左上方和右下方，该交流电线圈与该有可视窗筒腔为一体，该交流电线圈分别在该有可视窗筒腔的左上方和右下方，该轴可绕着该轴承旋转，该定向磁铁和该交流电线圈使该钢箍围绕该轴承的进行旋转，从而使该可视承液胶囊中的流体发生震动作用，使得粘弹性颗粒驱油剂在该可视承液胶囊内部均匀分布。

3、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

4、该非均匀流体无阻流动实验装置还包括轴承衬套，该轴承衬套与该交流电线圈、该有可视窗筒腔为一体，其与该轴连接的部分，具有径向约束，可达到角度为150°的周向转动。

5、该轴承衬套右侧带有螺纹并有相配套的螺母以连接该轴。

6、该非均匀流体无阻流动实验装置还包括入口和出口，该入口位于该有可视窗筒腔的上方，出口位于该有可视窗筒腔的下方，液体从该入口被泵入到该有可视窗筒腔中，在压力的作用下流体从该可视承液胶囊下方的该出口流出。

7、该非均匀流体无阻流动实验装置还包括上封盖和下封盖，该上封盖位于该有可视窗筒腔的顶部，该下封盖位于该有可视窗筒腔的底部，该有可视窗筒腔为圆柱体，上下两处设有外螺纹，该上封盖和该下封盖分别都有内螺纹，该入口位于该上封盖，该出口位于该下封盖，均有匹配的密封圈，保证了该出口和该入口的密封性。

8、该非均匀流体无阻流动实验装置还包括快速接头和软管，该软管的一端连接于该出口，该快速接头分为a、b两段，该快速接头a段与该钢箍底部的该可视承液胶囊连接，该快速接头b段与软管的另一端连接，使之与该出口相连。

9、该软管带有刻度，其内径为4mm，外径6mm，1mpa内压不发生形变。

10、该快速接头a段内径为4mm，该快速接头b段内径为2mm，高压密封。

11、该有可视窗筒腔具有承压的圆形容器，在容器侧面有耐压的可视窗，可以观测到该可视承液胶囊中的流体在运动过程是否位于该可视承液胶囊的中间。

12、该定向磁铁可采用超声器替代。

13、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：非均匀流体无阻流动实验方法，该非均匀流体无阻流动实验方法采用了非均匀流体无阻流动实验装置，包括：

14、步骤1，将下封盖与有可视窗筒腔进行连接；

15、步骤2，将轴、轴承衬套连接起来，从而可视承液胶囊、钢箍、轴、定向磁铁或超声器、交流电线圈、轴承衬套、有可视窗筒腔为一个整体；

16、步骤3，将已经配置好的非均匀流体倒入可视承液胶囊中，再依次连接快速接头a、快速接头b、软管；

17、步骤4、快速接头b处与实验中另外注入端软管相连接，检查密封，然后将有可视窗筒腔中装满蒸馏水，最后将上封盖与有可视窗筒腔连接；

18、步骤5，打开电源开关，调节至相应档位处，钢箍开始转动，当开关打开10min后，实验开始；

19、步骤6，从入口注入蒸馏水，通过调节注入流体的注入速度控制可视承液胶囊中所配制非均匀流体的流动。

20、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

21、在步骤3中，配置好的非均匀流体为纳米材料、粘弹性颗粒驱油剂或预交联颗粒。

22、在步骤5中，档位有5个，不同的档位对应的是交流电线圈不同时刻电流方向改变的频率，以此来控制钢箍转动的频率，1至5档钢箍转动的频率逐渐增大。

23、在步骤5中，档位是根据非均匀流体中的颗粒v沉降与装置通电后钢箍的v转动进行设计的，不同的非均匀流体通过计算可得到不同的沉降速度，而v转动是通过不同档位所实现的：

24、

25、v沉降——颗粒的沉降速度，cm/s；

26、δ——颗粒的密度，g/cm3；

27、d——颗粒的直径，cm；

28、ρ——非均匀流体的密度，g/cm3；

29、μ——非均匀流体的粘度，pa·s。

30、在步骤5中，通过有可视窗筒腔观测可视承液胶囊中流体的颗粒是否均匀，若不均匀可以进一步调节超声器，使流体在超声作用下混合均匀。

31、本发明中的非均匀流体无阻流动实验装置及实验方法，从非均匀流体的性质出发，以力学性质为导向，充分利用物质平衡原理和电磁的互助作用，提供了一种不直接接触非均匀流体的高压均匀化方法以及无活塞方式保证非均匀流体任意流动的装置。本发明的有益效果：

32、实际情况下，由于非均匀流体在重力作用下以及原有性质的情况下，导致非均匀流体配置完成后，在注入前，产生溶胀，聚集，交联，沉降的现象。因此，本发明的可视承液胶囊设计为梨形，一方面能够减少底部非均匀流体的量；另一方面，当钢箍摇摆时，产生一种离心力，由于重力的作用，越远离底部，其离心力越大，越靠近底部，其离心力越小，结果是越靠近底面，非均匀流体聚集效果越明显，而梨形的设计就避免这个问题，为保持运行稳定，当离心力不能使流体分散均匀时，可以进一步利用超声装置，使非均匀流体在可视承液胶囊中充分分散，最终达到与均相溶液相同注入效果的状态。