基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置。所述实验装置包括注采系统、孔隙介质模型、超声波探头和数据采集系统；所述注采系统包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地层水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器均与所述孔隙介质模型的入口相连通；所述孔隙介质模型的出口与一试剂收集瓶相连通；所述超声波探头设置于所述孔隙介质模型的表面上，且与所述数据采集系统相连接。本实用新型与射线CT技术、核磁共振技术等相比，具有价格低廉、对人体无害、适合高温高压下大尺寸模型等优点。
【专利说明】基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置，石油工业的油藏物理模拟【技术领域】。
【背景技术】
[0002]油藏是一个巨大的三维体，为了研究聚合物驱油的过程及规律，需要在实验室内开展物理模拟实验，即按比例缩小油藏的尺寸，进行物理模拟实验。实验过程中，聚合物驱油的饱和度场及其变化过程是重点考察的内容。目前现有的电阻率仪探测饱和度的方法，能很好低分辨油和水，适合水驱油实验。而电阻率仪不能很好地分辨聚合物和原油，因此不适应聚驱实验。因此必须寻找新的方法，探测聚合物驱油过程中的饱和度变化。
[0003]超声波技术目前已经应用在固体无损检测等领域。由于声波能够穿透多孔介质等不透光的介质，而介质内流体的饱和度及分布对声学参数有影响，因此利用声波参数可以获得物体内部流体饱和度等信息，进而将该声学信息反演或重建为人眼可见的图像，从而获得多孔介质内流体饱和度及其分布规律。通过超声波技术推进油藏物理模拟方法的前进，既能够进行传统的油藏物理基本参数测定及各种驱替实验研究，又能获得多孔介质内的流体饱和度分布，因此该专利具有较强的实际应用价值。
[0004]由于油藏物理模拟高温高压的技术特点，孔隙介质模型需要耐温承压，但不同声阻抗载体的存在势必增加超声波穿透的难度，此外，还存在超声波沿高声速载体绕射等诸多问题，因此，该超声波饱和度测试装置是在进行了专门的研制、改进、匹配，克服了上述制约后，才实现了聚合物驱油的饱和度探测的目的。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置，本实用新型能够实时探测高温高压条件下大尺寸模型多孔介质中流体饱和度动态变化。
[0006]本实用新型所提供的基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置，包括注采系统、孔隙介质模型、超声波探头和数据采集系统；
[0007]所述注采系统包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地层水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器均与所述孔隙介质模型的入口相连通；
[0008]所述孔隙介质模型的出口与一试剂收集瓶相连通；
[0009]所述超声波探头设置于所述孔隙介质模型的表面上，且与所述数据采集系统相连接。
[0010]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述孔隙介质模型可为天然岩心孔隙介质模型或人工岩心孔隙介质模型。
[0011]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述实验装置包括一组所述超声波探头，每组所述超声波探头包括一个发射器和一个接收器；所述发射器和所述接收器设置于所述孔隙介质模型相对的表面。
[0012]采用单组超声波探头时，具体可采用固定式或移动式的布置方式，采用固定式布置时，只能测定物理模型一个点的饱和度；采用移动式的布置方式时，可将接收器和发射器在孔隙介质模型表面移动，从而可以探测物理模型不同位置、多个点的饱和度。
[0013]所述超声波探头的频率、尺寸和数量，是根据多孔介质的尺寸、特性、温度压力条件和精度要求确定的；一般来说，可将所述超声波探头的频率控制在20KHz至2MHz的频率范围内。
[0014]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述实验装置包括多组所述超声波探头，每组所述超声波探头包括一个发射器和一个接收器；每组所述超声波探头中的所述发射器和所述接收器设置于所述孔隙介质模型相对的表面。
[0015]采用多组所述超声波探头时，可探测多个点(整个物理模型)的饱和度。
[0016]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器与所述孔隙介质模型之间设有压力表。
[0017]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器均与一高压流体泵相连接，且该连接的管路上设有六通阀。
[0018]上述的聚合物驱油物理模拟实验装置，所述注采系统、所述孔隙介质模型和所述超声波探头设于一个恒温箱内，以保持实验模型的高温状态，为高压流体泵及注入系统提供实验模型的高压状态机流动状态。
[0019]本实用新型中，所述数据采集系统与所述超声波探头相连接，用于获得所述超声波探头探测的声学参数，根据所得到的声学参数与所述孔隙介质模型内流体饱和度参数之间的关系，进行多孔介质内饱和度参数的反演和重建。
[0020]本实用新型与射线CT技术、核磁共振技术等相比，具有价格低廉、对人体无害、适合高温高压下大尺寸模型等优点。随着电子技术、计算机技术的发展，通过对超声波探头进行组阵布置，结合信号分析与处理、数字成像和声时衍射等技术，超声波探测技术的应用将有助于改善其在油藏物理模拟中的适用性，提高检测的准确性、实时性、直观性，实现油藏物理模拟实验向多孔介质等微观尺度发展，避免了电阻率探针影响流场流动及无法区分油、聚合物的缺点，克服其它方法对多孔介质对其饱和度特征影响等弊端。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置的结构示意图(单组超声波探头)。
[0022]图2为本实用新型基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置的结构示意图(多组超声波探头)。
[0023]图中各标记如下:
[0024]I孔隙介质模型、2超声波探头、3数据采集系统、4聚合物盛放容器、5原油盛放容器、6地层水盛放容器、7高压流体泵、8试剂收集瓶、9压力表、10恒温箱。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
[0026]如图1和图2所示，为本实用新型提供的基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置，它包括注采系统、孔隙介质模型1、超声波探头2和数据采集系统3。其中，注采系统包括聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地层水盛放容器6，用于分别盛放聚合物、原油和地层水。聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地层水盛放容器6均与一个高压流体泵7相连接，用于提供动力。聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地层水盛放容器6均与孔隙介质模型I的入口相连通，以进行聚合物驱油模拟实验。孔隙介质模型I的出口与一个试剂收集瓶8相连通，用于接收流体液。
[0027]本实用新型中，孔隙介质模型I采用人工岩心制成，人工岩心的孔径为0.1?10微米。
[0028]本实用新型中，可采用单组超声波探头2或多组超声波探头2，如图1所示，为采用单组超声波探头布置式的实验装置，每组超声波探头2包括一个发射器和一个接收器，将发射器和接收器设置于孔隙介质模型I相对的表面。采用单组超声波探头时，具体可采用固定式或移动式的布置方式，采用固定式布置时，只能测定物理模型一个点的饱和度；采用移动式的布置方式时，可将接收器和发射器在孔隙介质模型表面移动，从而可以探测物理模型不同位置、多个点的饱和度。
[0029]如图2所示，为采用多组超声波探头布置式的实验装置，每组超声波探头2中的发射器和接收器设置于孔隙介质模型I相对的表面。采用多组所述超声波探头时，可探测多个点(整个物理模型)的饱和度。
[0030]本实用新型中，超声波探头2的频率、尺寸和数量，是根据多孔介质的尺寸、特性、温度压力条件和精度要求确定的；一般来说，可将超声波探头的频率控制在20KHz至2MHz的频率范围内。
[0031 ] 本实用新型中，超声波探头2与数据采集系统3相连接，用于获得超声波探头2探测的声学参数，根据所得到的声学参数与孔隙介质模型I内流体饱和度参数之间的关系，进行多孔介质内饱和度参数的反演和重建。
[0032]本实用新型中，聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地层水盛放容器6与孔隙介质模型I之间设有压力表9，用于检测注入流体的压力。
[0033]本实用新型中，将注采系统、孔隙介质模型I和超声波探头2设于一个恒温箱10内，以保持实验模型的高温状态，为高压流体泵及注入系统提供实验模型的高压状态机流动状态。
[0034]使用本实用新型实验装置进行油藏条件下多孔介质中流体饱和度动态探测时，可按照下述步骤进行:
[0035]1、将超声波探头2固定于油藏条件下孔隙介孔模型I的表面；
[0036]2、超声波探头2与数据采集系统3相连接，进行油藏条件下多孔介质中流体饱和度的声学参数探测。
[0037]3、移动超声波探头2的位置，并固定，数据采集系统3进行油藏条件下多孔介质中流体饱和度的声学参数探测。
[0038]具体实验时，油藏条件下多孔介质中流体饱和度动态探测中，数据采集系统获得超声波探头探测的声学参数，根据声学参数与多孔介质内流体饱和度参数之间的关系，进行多孔介质内饱和度参数的反演计算。具体的，可以通过标定实验，确定声学参数与多孔介质内流体饱和度参数之间的关系。可以进行驱替实验或饱和度实验，通过声学参数，利用射线理论、波动理论及图像处理方法进行多孔介质内饱和度参数的反演计算机绘图。
[0039]具体实施中，可以基于的射线理论透析成像方法，包括但不局限于变换重建法和技术展开法等反演方法，重建算法包括但不局限于射线追踪、迭代重建等重建算法。
【权利要求】
1.一种基于超声波饱和度探测的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述实验装置包括注采系统、孔隙介质模型、超声波探头和数据采集系统； 所述注采系统包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地层水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器均与所述孔隙介质模型的入口相连通； 所述孔隙介质模型的出口与一试剂收集瓶相连通； 所述超声波探头设置于所述孔隙介质模型的表面上，且与所述数据采集系统相连接。
2.根据权利要求1所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述孔隙介质模型为天然岩心孔隙介质模型或人工岩心孔隙介质模型。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述实验装置包括一组所述超声波探头，每组所述超声波探头包括一个发射器和一个接收器；所述发射器和所述接收器设置于所述孔隙介质模型相对的表面。
4.根据权利要求1或2所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述实验装置包括多组所述超声波探头，每组所述超声波探头包括一个发射器和一个接收器；每组所述超声波探头中的所述发射器和所述接收器设置于所述孔隙介质模型相对的表面。
5.根据权利要求1或2所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器与所述孔隙介质模型之间设有压力表。
6.根据权利要求1或2所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地层水盛放容器均与一高压流体泵相连接，且该连接的管路上设有六通阀。
7.根据权利要求1或2所述的聚合物驱油物理模拟实验装置，其特征在于:所述注采系统、所述孔隙介质模型和所述超声波探头设于一恒温箱内。
【文档编号】E21B43/24GK203961937SQ201420402868
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】杨胜来, 唐恩高, 王智林, 张贤松, 李强, 李保振, 陈浩, 李芳芳, 史树有 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 中国石油大学(北京)