一种高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置及使用方法与流程

本发明属于油藏采集
技术领域：
，具体涉及一种高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置及使用方法。
背景技术：
：低渗透储层渗透率小、流体受约束力大、流动性差，且非均质程度远远大于中高渗透性油藏，使低渗透油藏开采效果较差。那么，究其原因除了多孔介质狭小流动缓慢以外，宏观地质体非均质引起流体的自动分配流入和分离效应是导致开采效果差的关键。作为新思路研制纳微米聚合物颗粒让其水溶液具有降低大渗透率孔道中的流动速度，达到降大不降小，调整流场流速，注入体系能选择性地进入大中孔道，使因非均质引起的流动速度分布得到明显的改变，从而达到更大的扩大波及体积作用，更好的开采中小孔道中的剩余油。纳微米聚合物颗粒具有体积小、水化膨胀、变形、流动性好的特点，可以进入低渗透孔隙通道。因此，需要研制新型纳微米聚合物颗粒分散驱油体系，使其实现调整孔道中的流体流动速度和状态，实现液流改向和逐级调驱，达到提高油藏采收率的目的。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置，克服上述缺陷，解决上述问题。为解决上述技术问题，本发明提供高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置，包括：高温高压模型夹持器、围压腔压力加载系统、地层压力模拟系统、地层温度模拟系统、地层流体注入系统和数据图像采集及处理系统，所述围压腔压力加载系统，包括用于向所述高温高压模型夹持器中注入煤油的围压腔加载单缸泵和用于监测加载压力的第二压力传感器，所述地层压力模拟系统包括回压阀和用于模拟地层压力的回压加载单缸泵，所述地层温度模拟系统包括用于给所述高温高压模型夹持器加入温度恒定的煤油的循环恒温油浴箱，所述地层流体注入系统包括恒压恒速微量驱替泵、水罐、油罐、化学试剂溶液罐，以及用于监测注入压力的第一压力传感器，所述数据图像采集及处理系统包括计算机、摄像头、光源、电子称量器，所述恒压恒速微量驱替泵、回压加载单缸泵、围压腔加载单缸泵、摄像头、电子称量器、第一压力传感器和第二压力传感器经数据线与所述计算机相连，所述恒压恒速微量驱替泵与第一六通阀的第一阀门连接，所述第一六通阀的第二阀门与所述第一压力传感器连接，所述第一六通阀的第三阀门与所述水罐的进口端连接，所述第一六通阀的第四阀门与所述油罐的进口端连接，所述第一六通阀的第五阀门与所述化学试剂溶液罐的进口端连接，所述水罐的出口端与所述第二六通阀的第一阀门连接，所述油罐的出口端与所述第二六通阀的第二阀门连接，所述化学试剂溶液罐的出口端与所述第二六通阀的第三阀门连接，所述第二六通阀的第四阀门与所述高温高压模型夹持器连通，所述围压腔加载单缸泵与所述高温高压模型夹持器通过管线连通，所述第二压力传感器设置在所述围压腔加载单缸泵与所述高温高压模型夹持器之间的管线上，所述摄像头设置在所述高温高压模型夹持器的上方，所述摄像头通过数据线与所述计算机相连，所述光源设置在所述高温高压模型夹持器的下方，所述循环恒温油浴箱通过管线与所述高温高压模型夹持器连接，所述回压阀通过管线与所述高温高压模型夹持器连接，所述回压加载单缸泵与所述回压阀通过管线连接，所述电子称量器与所述回压阀通过管线连接。作为本发明所述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的一种优选方案，所述高温高压模型夹持器包括不锈钢外壁、内壁、下端堵头、上端螺纹堵头和刻蚀玻璃岩心模拟模型，不锈钢外壁与内壁之间形成恒温腔、内壁与上端螺纹堵头之间形成围压腔，所述下端堵头中间为第一玻璃圆柱，所述下端堵头与所述高温高压模型夹持器的底部固定，第一玻璃圆柱的顶部伸入所述围压腔中，作为所述围压腔的底部，所述围压腔中放置有所述刻蚀玻璃岩心模拟模型，所述第一玻璃圆柱的底部下方放置有所述光源，所述光源透过所述第一玻璃圆柱照亮所述刻蚀玻璃岩心模拟模型，所述上端螺纹堵头中间为第二玻璃圆柱，所述第二玻璃圆柱的周围包覆有一层不锈钢，在不锈钢的外表面为螺纹结构，所述上端螺纹堵头拧入所述围压腔中，所述第二玻璃圆柱的底部与所述刻蚀玻璃岩心模拟模型的顶部相接触，所述恒温腔经所述不锈钢外壁上的两个接口及管线与所述循环恒温油浴箱相连，所述恒温腔底部经所述不锈钢外壁上的一个接口连接排液阀，所述围压腔经所述不锈钢外壁上的一个接口及管线与所述围压腔加载单缸泵相连，在所述围压腔的底部和顶部经所述不锈钢外壁分别接入一个排液阀。作为本发明所述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的一种优选方案，所述高温高压模型夹持器还包括一个橡胶套圈，所述橡胶套圈套设于所述第二玻璃圆柱的底部。作为本发明所述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的一种优选方案，所述围压腔的上端大、下端小，在所述围压腔的下端设有一个向下凹陷的圆形的平台，在所述平台的对角线对称位置开设有两个孔洞，一个孔洞经管线与进口端相连，另一个孔洞经管线与出口端相连。作为本发明所述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的一种优选方案，在两个孔洞中分别放置有橡胶圈。作为本发明所述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的一种优选方案，所述刻蚀玻璃岩心模拟模型的大小为4cm×4cm的正方形，在所述正方形的对角线位置开设有两个口，两个口分别与所述平台中的两个孔洞相对应。上述高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的使用方法，包括步骤：(1)打开高温高压模型夹持器，将刻蚀玻璃岩心模拟模型放置在围压腔中的向下凹陷的圆形的平台上，往所述围压腔中直接倒入煤油，保证所述刻蚀玻璃岩心模拟模型下端的围压腔无气泡，将煤油加至整个围压腔的2/3处，慢慢拧入上端螺纹堵头，至其接触所述刻蚀玻璃岩心模拟模型；(2)打开所述围压腔的排空阀门，利用围压腔加载单缸泵继续往所述围压腔中注入煤油，直到注满整个围压腔为止，保证整个围压腔中无气泡，关闭所述排空阀门；(3)在与所述高温高压模型夹持器相连的第二六通阀中临时接入抽真空装备，对所述刻蚀玻璃岩心模拟模型抽真空10-20min，然后再接入盛有地层水的容器，进行饱和地层水的过程，直到盛有地层水的容器中的水的体积不再发生变化为止；(4)打开油罐，用恒压恒速微量驱替泵对所述刻蚀玻璃岩心模拟模型饱和原油，直到所述高温高压模型夹持器的出口端不见水为止，关闭所述高温高压模型夹持器的出口端和进口端，老化4-8h；(5)打开水罐，用所述恒压恒速微量驱替泵对所述刻蚀玻璃岩心模拟模型进行水驱油，同时打开回压加载单缸泵和围压腔加载单缸泵，加载注入压力、回压压力和围压压力，在加载过程中，保持回压压力和注入压力大小相等，围压压力大于注入压力0.1-0.5mpa，三个压力的增加速度相等，直至注入压力达到10-15mpa；(6)打开所述高温高压模型夹持器的出口端，固定回压10-15mpa，增大注入压力，直至所述注入压力比回压压力大0.05mp-0.1mpa,所述围压压力比注入压力大0.1-0.5mpa，对所述刻蚀玻璃岩心模拟模型进行水驱油，驱到出口端含水率为98％为止，在实验过程中，打开光源和摄像头,并用数据采集系统，计算水驱油采收率；(7)打开化学试剂溶液罐，往所述刻蚀玻璃岩心模拟模型中注入0.1-0.2pv的聚合物分散体系溶液，然后再进行后续水驱，直到出口端不见油为止，在实验过程中，打开光源和摄像头,并用数据采集系统，计算聚合物分散体系溶液驱油提高的采收率；(8)实验完毕，排空恒温腔和围压腔中的煤油。与现有技术相比，本发明提出的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置，可模拟地层高温高压环境，可在接近实际驱替条件下观察分析聚合物微球在地层运移特征以及剩余油分布特征。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的结构示意图；图2为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的高温高压水驱过程的图像示意图；图3为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的高温高压聚合物分散体系溶液驱替过程的图像示意图。其中：1为恒压恒速微量驱替泵、2为第一压力传感器、3为水罐、4为油罐、5为化学试剂溶液罐、6为高温高压模型夹持器、7为刻蚀玻璃岩心模拟模型、8为光源、9为回压加载单缸泵、10为电子称量器、11为回压阀、12为计算机、13为循环恒温油浴箱、14为摄像头、15为第二压力传感器、16为围压腔加载单缸泵。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。实施例1请参阅图1，图1为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的结构示意图，如图1所示，一种高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置包括：高温高压模型夹持器6、围压腔压力加载系统(未图示)、地层压力模拟系统(未图示)、地层温度模拟系统(未图示)、地层流体注入系统(未图示)和数据图像采集及处理系统(未图示)。下面着重介绍上述结构。高温高压模型夹持器6包括不锈钢外壁(未图示)、内壁(未图示)、下端堵头(未图示)、上端螺纹堵头(未图示)和刻蚀玻璃岩心模拟模型(未图示)，不锈钢外壁与内壁之间形成恒温腔(未图示)、内壁与上端螺纹堵头之间形成围压腔(未图示)。下端堵头中间为耐高压透明的第一玻璃圆柱(未图示)，整个下端堵头与高温高压模型夹持器6的底部固定，第一玻璃圆柱的顶部伸入围压腔中，作为围压腔的底部，围压腔中放置有刻蚀玻璃岩心模拟模型7，第一玻璃圆柱的底部下方放置有光源8，光源8透过第一玻璃圆柱照亮刻蚀玻璃岩心模拟模型7。上端螺纹堵头中间为耐高压透明的第二玻璃圆柱(未图示)，第二玻璃圆柱的周围包覆有一层不锈钢，在不锈钢的外表面为螺纹结构，上端螺纹堵头拧入围压腔中，第二玻璃圆柱的底部与刻蚀玻璃岩心模拟模型7的顶部相接触，橡胶套圈(未图示)套设于所述第二玻璃圆柱的底部，用于上端螺纹堵头与刻蚀玻璃岩心模拟模型7相接触时起到缓冲作用。恒温腔经不锈钢外壁上的两个接口及管线与循环恒温油浴箱13相连，恒温腔底部经不锈钢外壁上的一个接口连接排液阀(未图示)，用于实验完毕排空恒温腔中的煤油。围压腔经不锈钢外壁上的一个接口及管线与围压腔加载单缸泵16相连，在围压腔的底部和顶部经不锈钢外壁分别接入一个排液阀(未图示)，底部的排液阀用于实验完毕排空恒温腔中的煤油，顶部的排液阀用于实验加载围压过程中排出围压腔中的空气。围压腔的上端大、下端小，在围压腔的下端设有一个向下凹陷的圆形的平台(未图示)，在平台的对角线对称位置开设有两个孔洞(未图示)，一个孔洞经管线与进口端相连，另一个孔洞经管线与出口端相连。在两个孔洞中分别放置有橡胶圈(未图示)。刻蚀玻璃岩心模拟模型7的大小为4cm×4cm的正方形，在正方形的对角线位置开设有两个口(未图示)，两个口分别与平台中的两个孔洞相对应。围压腔压力加载系统，包括用于向高温高压模型夹持器6中注入煤油的围压腔加载单缸泵16和用于监测加载压力的第二压力传感器15，围压腔加载单缸泵16给刻蚀玻璃岩心模拟模型7施加一个围压，用于模拟地层的上覆压力，用于围压加载的液体为煤油，可避免高温用水产生水蒸汽，导致采集得到图像模糊。地层压力模拟系统包括回压阀11和用于模拟地层压力的回压加载单缸泵9。地层温度模拟系统包括用于给高温高压模型夹持器6加入温度恒定的煤油的循环恒温油浴箱13，其保持设定的模拟地层温度。地层流体注入系统包括恒压恒速微量驱替泵1、水罐3、油罐4、化学试剂溶液罐5，以及用于监测注入压力的第一压力传感器2。数据图像采集及处理系统包括计算机12、摄像头14、光源8、电子称量器10，可经过压力控制监测软件来控制和监测恒压恒速微量驱替泵1、围压腔加载单缸泵16、回压加载单缸泵9和加载的注入压力、回压压力和围压压力，经过图像采集软件对微观驱替过程进行录像。下面具体介绍下上述结构的连接方式：恒压恒速微量驱替泵1、回压加载单缸泵9、围压腔加载单缸泵16、摄像头14、电子称量器10、第一压力传感器2和第二压力传感器15经数据线与计算机12相连。恒压恒速微量驱替泵1与第一六通阀(未图示)的第一阀门连接，第一六通阀的第二阀门与第一压力传感器2连接，第一六通阀的第三阀门与水罐3的进口端连接，第一六通阀的第四阀门与油罐4的进口端连接，第一六通阀的第五阀门与化学试剂溶液罐5的进口端连接，水罐3的出口端与第二六通阀(未图示)的第一阀门连接，油罐4的出口端与第二六通阀的第二阀门连接，化学试剂溶液罐5的出口端与第二六通阀的第三阀门连接，第二六通阀的第四阀门与高温高压模型夹持器6连通，围压腔加载单缸泵16与高温高压模型夹持器6通过管线连通，第二压力传感器15设置在围压腔加载单缸泵16与高温高压模型夹持器6之间的管线上，摄像头14设置在高温高压模型夹持器6的上方，摄像头14通过数据线与计算机12相连，光源8设置在高温高压模型夹持器6的下方，循环恒温油浴箱13通过管线与高温高压模型夹持器6连接，回压阀11通过管线与高温高压模型夹持器6连接，回压加载单缸泵9与回压阀11通过管线连接，电子称量器10与回压阀11通过管线连接。下面介绍使用上述装置的一种高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油方法：(1)打开高温高压模型夹持器6，将刻蚀玻璃岩心模拟模型7按空对好放置在围压腔中的向下凹陷的圆形的平台上，往围压腔中直接倒入一定量的煤油，保证刻蚀玻璃岩心模拟模型7下端的围压腔无气泡，加至煤油快灌满整个围压腔2/3处，慢慢拧入上端螺纹堵头，使轻轻接触到刻蚀玻璃岩心模拟模型7为止；(2)打开围压腔的排空阀门，利用围压腔加载单缸泵16继续往围压腔注入煤油，直到注满整个围压腔为止，保证整个围压腔中无气泡，关闭排空阀门；(3)在与高温高压模型夹持器6相连的第二六通阀临时接入抽真空装备，对刻蚀玻璃岩心模拟模型7抽真空10-20min，然后再接入盛有地层水的容器，进行饱和地层水的过程，直到盛有地层水的容器中的水体积不再发生变化为止；(4)打开油罐4，用恒压恒速微量驱替泵1对刻蚀玻璃岩心模拟模型7饱和原油，直到高温高压模型夹持器6的出口端不见水为止，关闭高温高压模型夹持器6的出口端和进口端，老化4-8h；(5)打开水罐3，用恒压恒速微量驱替泵1对刻蚀玻璃岩心模拟模型7进行水驱油，同时打开回压加载单缸泵9和围压腔加载单缸泵16，利用压力控制监测软件设置和加载注入压力、回压压力和围压压力，在加载过程中，保持回压压力和注入压力大小相等，围压压力大于注入压力0.1-0.5mpa，三个压力的增加速度相等，直至注入压力达到10-15mpa；(6)打开高温高压模型夹持器6的出口端，固定回压10-15mpa，增大注入压力至比回压压力大0.05mp-0.1mpa,围压压力比注入压力大0.1-0.5mpa，对刻蚀玻璃岩心模拟模型7进行水驱油，驱到出口端含水率为98％为止，实验过程中，打开光源8和摄像头14，利用图像采集软件进行录像,并用数据采集系统，计算水驱油采收率；(7)打开化学试剂溶液罐5，往刻蚀玻璃岩心模拟模型7中注入0.1-0.2pv的聚合物分散体系溶液，然后再进行后续水驱，直到出口端不见油为止，实验过程中，打开光源8和摄像头14，利用图像采集软件进行录像,并用数据采集系统，计算聚合物分散体系溶液驱油提高的采收率。(8)实验完毕，排空恒温腔和围压腔中的煤油。上述步骤中的几个关键要点观察请参阅图2和图3，图2为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的高温高压水驱过程的图像示意图；图3为本发明的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置的高温高压聚合物分散体系溶液驱替过程的图像示意图。从图2和图3中可得出下述结论：驱油方式采收率/％水驱58.32％聚合物分散体系溶液25.49％工作原理：聚合物微球调驱技术是近几年来迅速发展起来的一种新兴有潜力的深部调驱技术。其针对油藏岩石喉道直径为微米级，通过纳微米材料合成方法，由聚合物单体、交联剂、引发剂和活性剂等聚合而成，制备得到与喉道直径匹配的聚合物微球。其调驱机理是聚合物微球随注入水进入油层后，在多孔介质中可自由移动，在喉道处堆积产生封堵，对水流产生阻力，使后续水流转向，产生绕流。因聚合物微球具有一定的粘弹性，封堵压差增大到一定的程度时，微球会发生弹性变形，使得聚合物微球通过喉道继续向深部进行运移，从而实现逐级深度调驱。所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本发明的特点或目的之一在于：本发明提出的高温高压下聚合物颗粒分散体系微观驱油装置，可模拟地层高温高压环境，可在接近实际驱替条件下观察分析聚合物微球在地层运移特征以及剩余油分布特征。应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12