裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其实验装置包括可视化裂缝模型、输水中间容器、输凝胶中间容器、驱替泵、与驱替泵入液口相接的液体容器、与裂缝模型出液口相接的量筒、用于裂缝模型抽真空的真空泵；其实验方法包括以下步骤：一、裂缝内弱凝胶动态驱替实验；二、更换不同缝宽裂缝模型且在不同弱凝胶粘度、注入速度条件下对多个裂缝进行裂缝内弱凝胶的注入性能和封堵性能评价实验；三、数据处理。本实用新型设计合理、具有良好的可视性，便于观察弱凝胶驱替及封堵过程，模拟效果好，可以测试并记录不同弱凝胶性质、不同缝宽条件下裂缝内弱凝胶的注入性能、封堵性能以及封堵形态。
【专利说明】裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于采油室内增产增注提高采收率动态物理模拟实验【技术领域】，尤其是涉及一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置。
【背景技术】
[0002]调剖堵水已经成为裂缝性特低渗油藏注水开发过程中一个不可避免的重要工作。该类油藏渗透率极低，注水压力高，井周易发生堵塞污染；非均质性非常严重，天然裂缝和人工裂缝交错，注入水沿着裂缝高渗通道突进，波及系数很低，因此该类油藏调剖堵水除了要达到封堵高渗通道的要求之外，还不能造成井周堵塞。延迟交联弱凝胶具有初期粘度小，成胶后可形成有效的封堵，且成胶时间可控的特点，可以对地层深部不同张启程度的裂缝进行相应程度的封堵，增大高渗通道沿程流动阻力，提高油水井间中部储层驱替压力梯度，从而迫使注入水进入含油介质，微孔隙内原油克服毛管力被驱出，水驱波及面积增大，整体采收率得以提高。近几年，针对延迟交联凝胶深部调剖技术，更多的研究集中在调剖剂的配方、性能评价及调剖矿场试验方面，关于调剖剂在裂缝内的流动规律及封堵机理研究等方面存在欠缺，尤其是缺少基础性且准确稳定可视化的室内模拟实验装置及有效的实验方法。
实用新型内容
[0003]基于上述技术问题，本实用新型提供一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置。
[0004]本实用新型所采用的技术解决方案是:
[0005]一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，包括用于测试弱凝胶注入性能和封堵性能的可视化裂缝模型、布设在裂缝模型外侧的摄像装置、与所述摄像装置相连的数据收集和处理系统，通过外接管道与所述裂缝模型的出液口相接并可对其内部所存储溶液体积进行测量的液体容器、所述外接管道上装有可控制所述裂缝模型内液体从出液口流出的控制阀，通过液压管道与所述裂缝模型的进液口相接的第一水压检测及显示单元、所述液压管道上装有可选择性开关的六通阀、通过输水管道与裂缝模型的进液口相接且装有模拟地层水的输水中间容器、通过输凝胶管道与裂缝模型的进液口相接且装有凝胶的输凝胶中间容器、所述输水中间容器、输凝胶中间容器的出液口均通过六通阀和裂缝模型相连，输水中间容器与输凝胶中间容器的入液口分别通过两个管道与驱替泵相连、所述两个管道上各装有控制驱替泵驱替出的液体进入输水中间容器的水路控制阀和控制驱替泵驱替出的液体进入输凝胶中间容器的凝胶路控制阀、所述驱替泵入液口通过管道与储液箱相连，用于对所述裂缝模型进行抽真空的真空泵、通过管道与所述真空泵相连的缓存容器、所述管道上装有第二水压检测及显示单元、所述缓存容器通过六通阀与所述裂缝模型的进液口相连；所述可视化裂缝模型包括两片单面磨砂玻璃，两片单面磨砂玻璃平行设置，每片单面磨砂玻璃的磨砂面均朝向内侧，在两片单面磨砂玻璃之间的周边嵌入铜丝，并用环氧树脂进行封装，内部形成密闭空腔，在其中一片单面磨砂玻璃的两边分别留设有进液口与出液口。
[0006]上述液体容器上标有对其内部所存储溶液体积进行测量的刻度。上述驱替泵可与所述控制系统相接，由控制系统进行控制。上述可视化缝隙模型可通过在玻璃间嵌入不同直径的铜丝以控制裂缝宽度。并用环氧树脂进行封装，达到密封、耐压的要求。
[0007]优选的，所述可视化裂缝模型数量可以为一个或多个，当可视化裂缝模型数量为多个时，相邻可视化裂缝模型的出液口与进液口之间通过管路连接，从而将可视化裂缝模型内部的空腔连通起来。
[0008]当所述裂缝模型数量为一个时，可考察不同缝宽裂缝条件下不同弱凝胶性质及注入因素对凝胶在裂缝内的注入性能及封堵效果的影响。所述裂缝模型数量为两个及以上时，可考察由不同缝宽裂缝组成的多裂缝系统条件下不同弱凝胶性质及注入因素对凝胶在裂缝内的注入性能及封堵效果的影响。所述弱凝胶性质为粘度、稠度系数、流态指数、成胶时间；所述注入因素为弱凝胶注入速度、弱凝胶注入段塞轮次及水驱速度。
[0009]优选的，所述可视化裂缝模型尺寸为300mm*45mm，裂缝缝宽范围为50?500 μ m。
[0010]优选的，上述可视化实验装置还包括将所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度的加热装置，与布设在裂缝模型外侧待所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度后对其进行保温的恒温装置。
[0011 ] 优选的，所述裂缝模型的出液口压力均为大气压。
[0012]优选的，所述储液箱中的液体为水。
[0013]优选的，所述输水中间容器、输凝胶中间容器的数量均为一个；所述输水中间容器中装有的水为配置的模拟地层水；所述输凝胶中间容器中装有的凝胶为配置的新凝胶或配置完仍处于成胶诱导期的凝胶或可混合形成凝胶的药剂。
[0014]优选的，所述第一水压检测及显示单元与第二水压检测及显示单元均为电子压力表。
[0015]本实用新型的有益技术效果是:
[0016]1、装置结构简单、设计合理且安装布设方便，使用操作方便，投入成本低，工作性能可靠且模拟效果好，适用面广。
[0017]2、实用价值高，具有较为广泛的推广应用前景，本实用新型提出一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价室内可视化实验装置和方法，具体是在不同注入参数及方式下弱凝胶在不同缝宽裂缝内的运移封堵性能评价实验，为理论研究弱凝胶的注入性能及封堵性能提供基础依据。
[0018]3、是对延迟交联弱凝胶调剖堵水技术的进一步发展，为延迟交联弱凝胶调剖堵水技术的合理应用提供坚实的理论基础和室内实验手段。
[0019]4、使用效果好且具有良好的直观性，实验中所测试数据准确，拍摄照片及录像均可客观反映实验动态过程，且能适应对单一裂缝或由不同缝宽裂缝组成的多裂缝系统条件下凝胶在储层裂缝注入性能及封堵效果的影响规律进行室内动态模拟测试。
[0020]5、工作性能稳定且适用面广，本实验模拟裂缝缝宽:50?500 μ m，模拟裂缝内流体粘度:1.0?1000mPa.s,同时本实验模拟驱替介质可为不同矿化度水、模拟地层水、表面活性剂溶液、聚合物溶液、氧化剂等多种驱替介质。
[0021]综上所述，本实用新型利用玻璃模型实现了弱凝胶在裂缝内运移封堵的可视化，使弱凝胶封堵裂缝后水驱过程中弱凝胶的封堵形态、多段塞弱凝胶封堵机理得到了最直观的体现，同时记录每次实验的记录时间、驱替速度和压力值；最后进行数据处理，即可得出弱凝胶在裂缝内的流速压力关系，即流动特征、弱凝胶封堵前后裂缝渗透率的变化及残余阻力系数、缝宽和多种弱凝胶性质及注入因素对弱凝胶封堵裂缝性能的影响规律。本实用新型的适用范围广，具有较高的研究与应用价值，为延迟交联弱凝胶调剖、调驱技术的发展与应用奠定了良好的理论基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明:
[0023]图1为本实用新型的结构原理示意图；
[0024]图2为可视化裂缝模型的截面示意图；
[0025]图3为可视化裂缝模型的俯视图；
[0026]图4示出不同缝宽下弱凝胶的渗流特征。
[0027]图中:1_可视化裂缝模型，101-出液口，102-进液口，103-单面磨砂玻璃，104-铜丝，105-环氧树脂，106-密闭空腔，2-摄像装置，3-数据收集和处理系统，4-控制阀，5-液体容器，6-压力表一，7-六通阀，8-输水中间容器，9-输凝胶中间容器，10-驱替泵，11-储液箱，12-水路控制阀，13-凝胶路控制阀，14-缓存容器，15-压力表二，16-真空泵。
【具体实施方式】
[0028]结合附图，一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，包括用于测试弱凝胶注入性能和封堵性能的可视化裂缝模型1、布设在裂缝模型外侧的摄像装置2、与所述摄像装置2相连的数据收集和处理系统3，通过外接管道与所述裂缝模型的出液口 101相接可对其内部所存储溶液体积进行测量的液体容器5，所述外接管道上装有可控制所述裂缝模型内液体从出液口流出的控制阀4，通过液压管道与所述裂缝模型的进液口 102相接的压力表一 6，所述液压管道上装有可选择性开关的六通阀7，通过输水管道与裂缝模型的进液口相接且装有模拟地层水的输水中间容器8、通过输凝胶管道与裂缝模型的进液口相接且装有凝胶的输凝胶中间容器9、通过管道与所述输水中间容器、输凝胶中间容器入液口相连的驱替泵10、所述两个管道上各装有控制驱替泵驱替出的液体进入输水中间容器的水路控制阀12和控制驱替泵驱替出的液体进入输凝胶中间容器的凝胶路控制阀13、通过管道与所述驱替泵入液口相连的储液箱11，用于对所述裂缝模型进行抽真空的真空泵16、通过管道与所述真空泵相连的缓存容器14、所述管道上装有压力表二 15 ;所述驱替泵为HLB-1040型恒流泵；所述驱替泵可由控制系统进行控制且与所述控制系统相接；所述输水中间容器8、输凝胶中间容器9的出液口均通过六通阀7和裂缝模型I相连。所述与裂缝模型的出液口相接的液体容器5上标有对其内部所存储溶液体积进行测量的刻度。所述与裂缝模型出液口相连的外接管道还通过一管道与大气相连，在该管道上装有控制与大气连通的控制阀。所述真空泵16通过连接管道和六通阀7与裂缝模型相接以将裂缝内部抽真空。所述输凝胶中间容器中装有的凝胶为配置的新的弱凝胶。所述可视化裂缝模型I包括两片单面磨砂玻璃103，两片单面磨砂玻璃103平行设置，每片单面磨砂玻璃的磨砂面均朝向内侧，在两片单面磨砂玻璃之间的周边嵌入铜丝104，并用环氧树脂105进行封装，内部形成密闭空腔106，在其中一片单面磨砂玻璃的两边分别留设有进液口 101与出液口 102。
[0029]本实施例中，所述裂缝模型为缝宽可控的玻璃可视化模型，可视化裂缝模型尺寸优选为300mm*45mm,裂缝缝宽范围优选为50?500 μ m。所述裂缝模型数量可以根据具体需要调整为两个或者多个。所述供水管道、供凝胶管道、输水中间容器8、输凝胶中间容器9的数量均为一个，且当裂缝模型I数量为两个或者两个以上时，均通过六通阀连接，并共用一个供水管道、一个供凝胶管道、一个输水中间容器和一个输凝胶中间容器。输水中间容器8中装有的水为配置的模拟地层水；输凝胶中间容器9中装有的凝胶为配置的新凝胶或配置完仍处于成胶诱导期的凝胶或可混合形成凝胶的药剂。所述液体容器5、进液管道、出液管道的数量与裂缝模型的数量一致。上述储液箱11中的液体为水。上述裂缝模型的出液口压力均为大气压。
[0030]当所述裂缝模型I数量为一个时，可考察不同缝宽裂缝条件下不同弱凝胶性质及注入因素对凝胶在裂缝内的注入性能及封堵效果的影响。所述裂缝模型I数量为两个及以上时，可考察由不同缝宽裂缝组成的多裂缝系统条件下不同弱凝胶性质及注入因素对凝胶在裂缝内的注入性能及封堵效果的影响。所述弱凝胶性质为粘度、稠度系数、流态指数、成胶时间；所述注入因素为弱凝胶注入速度、弱凝胶注入段塞轮次及水驱速度。
[0031]上述可视化实验装置还包括将所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度的加热装置，与布设在裂缝模型外侧待所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度后对其进行保温的恒温装置。
[0032]利用上述裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置的实验方法，大致包括以下步骤:
[0033]步骤一、弱凝胶在裂缝内的注入性能评价实验，其实验过程如下:
[0034]101、实验装置检测:连接实验装置，检查管线和阀门的气密性，电子设备是否运作正常，可视化裂缝模型是否完好，是否漏水。
[0035]102、可视化裂缝模型预处理:按照常规水测渗透率测试方法，将裂缝模型抽真空，饱和模拟地层水；再按照需模拟地层的环境温度条件，通过加热装置将所述裂缝模型加热至需模拟地层的环境温度，待加热至需模拟地层的环境温度后将所述恒温装置布设在所述裂缝模型外部。
[0036]步骤102中进行被测试裂缝模型预处理之前，先测量被测试裂缝模型的长宽，置入铜丝直径，并根据测量结果大致计算被测试裂缝的孔隙体积。
[0037]103、水测渗透率实验:通过开启水路控制阀12、关闭凝胶路控制阀13、启动驱替泵，实现通过自输水中间容器8输至所述裂缝模型内的模拟地层水对被测试裂缝模型进行水驱动态模拟实验；且水驱过程中，设定一水驱速度，对所述压力表实时所检测的水压进行连续观测，当所述压力表所检测水压数值保持稳定时，则水驱动态模拟实验结束，此时便可计算得到裂缝模型的水测渗透率，为保证水测渗透率结果的准确性，改变水驱速度重复上述实验过程。
[0038]104、弱凝胶在裂缝内的注入实验:通过关闭水路控制阀12、开启凝胶路控制阀13、启动驱替泵，实现通过自输凝胶中间容器9输至所述裂缝模型内的凝胶对饱和模拟地层水的裂缝模型进行凝胶注入实验；且凝胶注入过程中，在设定不同的凝胶注入速度条件下对凝胶注入实验过程中的相关参数进行记录，所述相关参数包括凝胶注入速度、裂缝模型入口压力的稳定值。结束一组凝胶注入实验后，关闭凝胶路控制阀，将裂缝模型内凝胶冲洗干净备用；变换凝胶性质重复上述实验过程，所述凝胶性质包括凝胶粘度、稠度系数、流态指数及成胶时间。
[0039]步骤二、弱凝胶在裂缝内封堵性能评价实验，其实验过程如下:
[0040]201、实验装置检测:按照步骤101检测设备的完好性。
[0041]202、可视化裂缝模型预处理:按照步骤102对裂缝模型饱和水，并放置在恒温箱内；将输水中间容器内的地层水进行染色。
[0042]203、水测渗透率实验:按照步骤103完成对裂缝模型渗透率的测试。
[0043]204、弱凝胶在裂缝内的封堵实验:通过关闭水路控制阀12、开启凝胶路控制阀13、启动驱替泵，实现通过自输凝胶中间容器9输至所述裂缝模型内的凝胶对饱和模拟地层水的裂缝模型进行凝胶注入实验；且凝胶注入过程中，分多个时间点对凝胶注入封堵实验过程中的相关参数分别进行记录，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、驱出水量、凝胶注入量、裂缝模型入口水压值，所述凝胶注入量为输凝胶中间容器内所消耗的模拟凝胶数量；凝胶注入完毕后，关闭驱替泵、关闭凝胶路控制阀，进行裂缝模型中的凝胶候凝，候凝时间为凝胶的成胶时间。
[0044]205、凝胶封堵裂缝后水驱动态模拟实验:通过关闭凝胶路控制阀13、开启水路控制阀12、启动驱替泵，实现通过自输水中间容器8输至所述裂缝模型内的模拟地层水对凝胶封堵后的裂缝模型进行水驱动态模拟实验。且凝胶封堵后水驱动态模拟实验过程中，分多个时间点对凝胶封堵后水驱动态模拟实验过程中的相关参数分别进行记录，并对裂缝模型进行拍照录像，所述相关参数包括与各时间点相对应的记录时间、水驱速度、驱出水量、裂缝模型入口水压值。待水驱突破后的压力值稳定后结束水驱实验，关闭水路控制阀，向裂缝模型注入破胶剂，待裂缝内凝胶破胶后冲洗干净备用。
[0045]206、重复步骤202至步骤205，分别对不同裂缝缝宽的裂缝模型进行弱凝胶封堵性能评价实验，且相应分多个时间点对实验过程中的相关参数分别进行记录，并进行拍照录像。多次凝胶封堵裂缝性能评价实验中，仅改变弱凝胶性质中的一个因素，保持其他性质不变；依次改变不同凝胶性质，测量得到不同凝胶性质对凝胶封堵裂缝性能的影响。
[0046]207、多段塞多轮次弱凝胶封堵裂缝实验:重复步骤202和步骤203，按照步骤204进行凝胶注入实验，凝胶注入量为0.2倍-0.5倍孔隙体积，按照步骤205进行凝胶封堵后水驱实验，记录相关参数并拍照录像，继续重复步骤204和步骤205，直到达到设计段塞数及轮次数，结束实验。
[0047]步骤三、数据处理:按照裂缝渗透率的常规计算方法，根据步骤103中所记录的实验数据，即可计算得出裂缝渗透率及裂缝缝宽。根据步骤203、步骤205中所记录的实验数据，即可计算得出凝胶封堵前后裂缝渗透性变化和凝胶封堵后的凝胶封堵效率、水驱突破压力、残余阻力系数、不同凝胶性质对凝胶封堵裂缝性能的影响规律。根据步骤205、步骤206及步骤207中所记录的实验照片及录像，便可直观观察到凝胶封堵过程中的凝胶运移、压实规律以及水驱突破形态。
[0048]采用上述可视化实验装置及方法实验考察了不同缝宽裂缝内的弱凝胶渗流规律、八段塞弱凝胶对裂缝的逐级封堵过程。弱凝胶渗流规律为在裂缝中弱凝胶的注入压力随注入速度变化情况，裂缝缝宽对弱凝胶在裂缝内的渗流特征影响结果见图4，图4中裂缝模型编号越大缝宽越大。由图4可以反映出裂缝缝宽对弱凝胶的渗流特征的影响。缝宽较小时，压力与速度的关系随着凝胶注入速度继续增大偏离直线出现曲线段，压力随着注入速度增大而增大的幅度变小。当缝宽大到一定程度后，压力随着凝胶注入速度增加而增加的趋势几乎为线性关系。
[0049]八段塞弱凝胶封堵裂缝规律如下:注入1-2个段塞弱凝胶后，弱凝胶在注入水突破后呈破碎网状零星散布在缝内，部分弱凝胶随水驱向前运移；注入3-4个段塞弱凝胶后，注入水突破区域已经开始呈现出以大孔道为主伴随很多小喉道相连通的特征；注入5-6个段塞后，已经可以观察到缝内窜流通道逐步被后续注入弱凝胶填充，绝大部分弱凝胶已经不受后续水驱影响，注入水突破区域逐渐趋于形成一条高渗通道；注入7-8个段塞后，注入水突破区域只留有一条很小的通道。弱凝胶的这种运移、聚集、压实实现了对裂缝通道逐步改善的效果。
[0050]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:包括用于测试弱凝胶注入性能和封堵性能的可视化裂缝模型(I)、布设在裂缝模型外侧的摄像装置(2)、与所述摄像装置相连的数据收集和处理系统(3)，通过外接管道与所述裂缝模型的出液口相接并可对其内部所存储溶液体积进行测量的液体容器(5)、所述外接管道上装有可控制所述裂缝模型内液体从出液口流出的控制阀(4)，通过液压管道与所述裂缝模型的进液口相接的第一水压检测及显示单元￠)、所述液压管道上装有可选择性开关的六通阀(7)、通过输水管道与裂缝模型的进液口相接且装有模拟地层水的输水中间容器(8)、通过输凝胶管道与裂缝模型的进液口相接且装有凝胶的输凝胶中间容器(9)、所述输水中间容器(8)、输凝胶中间容器(9)的出液口均通过六通阀和裂缝模型相连，输水中间容器(8)与输凝胶中间容器(9)的入液口分别通过两个管道与驱替泵(10)相连、所述两个管道上各装有控制驱替泵(10)驱替出的液体进入输水中间容器的水路控制阀(12)和控制驱替泵(10)驱替出的液体进入输凝胶中间容器的凝胶路控制阀(13)、所述驱替泵入液口通过管道与储液箱(11)相连，用于对所述裂缝模型(I)进行抽真空的真空泵(16)、通过管道与所述真空泵相连的缓存容器(14)、所述管道上装有第二水压检测及显示单元(15)、所述缓存容器(14)通过六通阀(7)与所述裂缝模型的进液口相连；所述可视化裂缝模型包括两片单面磨砂玻璃，两片单面磨砂玻璃平行设置，每片单面磨砂玻璃的磨砂面均朝向内侧，在两片单面磨砂玻璃之间的周边嵌入铜丝，并用环氧树脂进行封装，内部形成密闭空腔，在其中一片单面磨砂玻璃的两边分别留设有进液口与出液口。
2.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述可视化裂缝模型数量可以为一个或多个，当可视化裂缝模型数量为多个时，相邻可视化裂缝模型的出液口与进液口之间通过管路连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述可视化裂缝模型尺寸为300mm*45mm，裂缝缝宽范围为50?500 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:还包括将所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度的加热装置，与布设在裂缝模型外侧待所述裂缝模型加热至所需模拟地层的环境温度后对其进行保温的恒温装置。
5.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述裂缝模型的出液口压力均为大气压。
6.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述储液箱(11)中的液体为水。
7.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述输水中间容器(8)、输凝胶中间容器(9)的数量均为一个；所述输水中间容器(8)中装有的水为配置的模拟地层水；所述输凝胶中间容器(9)中装有的凝胶为配置的新凝胶或配置完仍处于成胶诱导期的凝胶或可混合形成凝胶的药剂。
8.根据权利要求1所述的一种裂缝性油藏弱凝胶调剖性能评价可视化实验装置，其特征在于:所述第一水压检测及显示单元(6)与第二水压检测及显示单元(15)均为电子压力表。
【文档编号】E21B33/13GK204152479SQ201420584427
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】蒲春生, 张兵, 于浩然, 桑海波 申请人:中国石油大学(华东)