本发明属于油气田开发室内实验技术领域；具体地，涉及一种评价油藏注水过程中毛管力的设备和方法。
背景技术：
毛管力即毛细管压力，是指在毛细管中两种互不相溶流体弯曲界面上存在的附加压力。在油气田勘探开发过程中，油藏的很多性质如岩石孔隙结构、岩石储集性能、油水饱和度与油水过渡带高度之间的关系、驱油效率、储层岩石的润湿性等，都需要用毛管力资料来确定。因此，准确有效地获得毛管力资料是进行石油与天然气勘探开发的前提。
测量毛管力最常用的方法主要有三种：压汞法、离心法和半渗透隔板法。压汞法测试速度快，测量范围大，但与油层实际情况差别较大，污染环境，岩心不能重复使用。离心法测试设备与计算比较复杂，测定范围有限，最高压力只有1.4mpa。半渗透隔板法与油层条件接近，测定精度高，但会影响岩心中流体分布。这些方法，应用在确定油藏注水过程中的毛管力时，存在几个问题：(1)测试过程中流体的流动方式与地层条件下的流体流动方式不同，例如最精确的半渗透隔板法采用一端进入高压流体，另一端封闭油相不能流出岩心。当油相到达疏水性半渗透隔板以后，便开始在半渗透隔板表面处和岩心中聚集，致使岩心中的水相和岩心外的水相断开了连接。很明显，半渗透隔板会显著影响岩心中的液体分布，不能更真实的反应地层状况与参数；(2)这些方法不能在油藏条件下测试毛管力，因此测得的毛管力与油藏真实情况下存在一定差异；(3)与各种测试方法相对应的测试油藏毛管力的设备也很多，但都不能真实反应和准确评价注水过程中的毛管力。如动态毛管力测试装置，通常测试对象是石英砂或者土壤(即填砂模型)，孔隙渗透率都非常高，无法测试地层或人造低渗透岩心的动态毛管力
技术实现要素：
本发明提供了一种评价油藏注水过程中毛管力的设备和方法，专门测试地下流体流动状态时，对应的毛管力。实验设备操作简单，针对性强，能够在油藏条件下进行实验，也可以对低渗透岩芯进行毛管力测试和评价，同时也减少了现有实验设备带来的误差。
本发明提供了一种评价油藏注水过程中毛管力的设备，包括驱替泵、中间容器、压力表、岩心夹持器、计量装置和烘箱。
驱替泵，用于调节不同的驱替压力，根据不用的驱替压力将中间容器中的液体驱替进入岩心。岩心夹持器由筒体、密封压帽、堵头、岩心塞、筛网、锥形套、胶套、高渗透金属隔板、环压接头、管线固定接头、筛网和烘箱组成。岩心夹持器的筒体内设置一个胶套，胶套内放入被测岩心。在胶套的端部连接一个锥形套，以固定胶套和密封环压。筒体与密封压帽通过螺纹连接，密封压帽固定堵头，堵头与岩心塞通过螺纹连接，岩心塞的内端在胶套内，与岩心之间隔有一个高渗透金属隔板，在出口端的高渗透金属隔板与岩心塞之间，还有一个筛网，防止在注水过程中出砂。环压接头与筒体外部连接，环压接头的中心孔与筒体内连通，外端与围压泵连接，通过围压泵向岩心夹持器施加围压。该岩心夹持器左右两端对称，但出口端多了一个筛网。岩心长度可以通过岩心塞与堵头之间的螺纹进行调节。管线固定接头在岩心塞的外端，密封管线，让液体从管线流出。岩心夹持器外部有一个烘箱，升高温度至油藏温度。
高渗透金属隔板处于岩心与岩心塞之间，在其半径方向和切线方向都有流通通道，从而允许进入或流出的液体能够在隔板内均匀分布。高渗透金属隔板绝对渗透率比岩心绝对渗透率高很多。高渗透金属隔板代替半渗透隔板或半渗透膜，解决了半渗透隔板或半渗透膜带来的影响。因为该金属隔板渗透率很高，为了防止出砂，将筛网固定在出口端的金属隔板后。
进一步地，本发明提供了一种评价油藏注水过程中毛管力的方法，包括以下步骤：
步骤1，从现场中钻取岩心；
步骤2，清洗岩心，恢复岩芯润湿性并建立原始含水饱和度；
步骤3，将岩心装入岩心夹持器，即取出岩心塞4、筛网10和高渗透金属隔板7，将岩心放入夹持器内，依次放入高渗透金属隔板7、筛网10和岩心塞4。升高围压，升高入口压力和回压，使岩心所受回压和岩心中流体压力达到油藏条件；打开烘箱11升高温度至油藏温度；步骤4，逐级增加驱替泵的驱替压力，将水驱替进入岩心，在每个驱替压力下保持足够长的时间，直至油不能被驱替出来为止；然后在下一个驱替压力下施加压力，直至油不能被驱替出来为止；加压直到岩心中的油为残余油状态时停止。用计量器记录在每个驱替压力下的出油量，计算相应的含水饱和度，绘制成饱和度与驱替压力的曲线，即毛管力与饱和度的曲线。在驱替过程中，实验装置会消耗大量的水，需循环利用水。
本发明的有益效果：
本发明岩心夹持器中的高渗透金属隔板和筛网，能够专门测试地下流体流动状态时，对应的毛管力。实验设备操作简单，针对性强，能够在油藏条件下进行实验，也可以对低渗透岩芯进行毛管力测试和评价，同时解决了半渗透隔板或半渗透膜带来的影响，也减弱了液体端面效应的影响，极大地消除了现有实验设备带来的误差。
附图说明
图1是本发明岩心夹持器结构剖面示意图；
图2是本发明高渗透金属隔板结构剖面示意图；
图3是本发明实验装置结构示意图。
图中，1-筒体，2-密封压帽，3-堵头，4-岩心塞，5-锥形套，6-胶套，7-高渗透金属隔板，8-环压接头，9-管线固定接头，10-筛网，11-烘箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，岩心夹持器由筒体1、密封压帽2、堵头3、岩心塞4、锥形套5、胶套6、高渗透金属隔板7、环压接头8、管线固定接头9、筛网10和烘箱11组成。
在筒体1内有一个胶套6，胶套6内可以放入被测岩心。固定环压接头8与筒体1外部连接，环压接头8的中心孔与筒体1内部连通，环压接头8顶端可以连接管线，管线和围压泵连接，可以通过围压泵给岩心施加围压。
岩心夹持器左右两端对称，但出口端多了一个筛网10。在胶套6的端部连接一个锥形套5，以固定胶套6和密封环压。筒体1两端与密封压帽2通过螺纹连接，以固定堵头3。堵头3与岩心塞4通过螺纹连接，可以通过堵头3与岩心塞4之间的螺纹来调节岩心的长度。岩心塞4的内端在胶套6内，通过围压以密封岩心。高渗透金属隔板7在岩心塞4与岩心之间，筛网10在出口端的金属隔板7与岩心塞4之间。管线固定接头9在岩心塞4的外端，密封管线，让液体从管线流出。岩心夹持器外部有一个烘箱11，升高温度至油藏条件。
如图2所示，高渗透金属隔板7采用不锈钢材料制成。高渗透金属隔板7的厚度为3mm，孔道直径2-3mm，在半径方向和切线方向都有流通通道，流道2-4mm宽，以允许进入或流出的液体能够在隔板内均匀分布，减小端面效应的影响等。高渗透金属隔板7的绝对渗透率比岩心绝对渗透率高很多。出口端的高渗透金属隔板7后，加入筛网10，固定砂粒。
具体实施步骤如下：
(1)制作岩心：在现场获取岩样，然后钻取符合实验要求的岩心；
(2)清洗和烘干岩心：用水和石油醚清洗岩心，然后用烤箱烘干岩心；
(3)恢复岩心润湿性并建立原始含油水饱和度：先将岩心完全饱和水，再将岩心饱和油，直至束缚水状态；
(4)安装岩心：取出岩心塞4、筛网10和高渗透金属隔板7，将岩心放入夹持器内，依次放入高渗透金属隔板7、筛网10和岩心塞4。调节岩心塞4和堵头3之间的螺纹，使岩心位于岩心夹持器的中部；
(5)调整及检查设备，通过围压泵加围压，通过回压阀控制回压，使岩心所受回压和岩心中流体压力达到油藏条件；
(6)打开烘箱11，升高温度至油藏温度；
(7)岩心驱替实验：逐级增加驱替泵的驱替压力，将水驱替进入岩心，在每个驱替压力下保持足够长的时间，直至油不能被驱替出来为止；然后在下一个驱替压力下施加压力，直至油不能被驱替出来为止；最终直到岩心中的油被完全驱替出来(束缚水状态)。用计量器记录在每个驱替压力下的出油量，计算相应的含水饱和度，绘制成饱和度与驱替压力的曲线，即毛管力与饱和度的曲线。再次进行岩心驱替实验，重复上述步骤，即可获得多组实验数据。