一种模拟泡沫驱油的实验系统的制作方法

1.本实用新型涉及油田开发实验装置技术领域，特别涉及一种模拟泡沫驱油的实验系统。


背景技术：

2.co2驱油技术就是把co2注入油层中以提高油田采油率的技术，兼具高效、节能减排等优势。二氧化碳驱油技术最早应用于低渗透油藏开发，由于在驱油增产的同时可实现co2埋藏与封存，我国部分石油企业也已建成示范工程并逐步开展推广应用。co2封存是指通过工程技术手段将co2注入深部地质储层，实现co2与大气长期隔绝的过程。
3.近些年的油田开发中，利用二氧化碳等气体进行原油驱替能够有效提高原油采收率且同时能够实现碳封存，因而得到大力发展。在注入气体的时候同时注入泡沫，泡沫会对高渗透地层进行封堵，迫使驱替液进入低渗透地层中，增大波及面积，这种特性使得泡沫驱替技术非常适合于低渗非均质油藏的开发。
4.为了提高泡沫驱油的采收率，采用微观模拟技术研究不同泡沫体系、不同原油成分、不同温度压力条件下的微观驱油机理及效果是很有必要的。目前的实验系统中泡沫发生剂与驱替用的气体直接在管道中接触生成泡沫，从而导致两个管道连通的位置管道腐蚀严重，大大降低了管道的使用寿命。同时，现有的实验系统中不利于切换注入介质。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种模拟泡沫驱油的实验系统，避免了泡沫生成时在管道中直接混合对管道引起的腐蚀，延长了管道的使用寿命，同时便于切换进入驱替反应装置内的驱替介质。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种模拟泡沫驱油的实验系统，包括泡沫发生装置、供液装置、驱替反应装置、地层压力模拟系统和数据采集装置，所述泡沫发生装置和供液装置并列设置，且二者均与所述驱替反应装置连通，所述驱替反应装置与所述地层压力模拟系统连通；
8.所述泡沫发生装置包括依次连通的高压气瓶和泡沫发生器，所述泡沫发生器与起泡剂容器连通，所述高压气瓶和泡沫发生器连通的管路上设置有高压计量泵。
9.可选地，所述供液装置包括柱塞泵、水活塞容器和原油活塞容器，所述水活塞容器和原油活塞容器并联设置，二者的入口端与所述柱塞泵连通，出口端与所述驱替反应装置连通。
10.可选地，所述驱替反应装置的内部固定有驱油微观模型，所述驱替反应装置的侧壁上设置有透明的观测窗，与所述观测窗相对的所述驱替反应装置的侧壁上设置有光源，所述观测窗位置设置有观测装置，所述观测装置与所述数据采集装置通信连接。
11.可选地，所述驱替反应装置的内壁上设置有加热器。
12.可选地，所述地层压力模拟系统包括连通设置的回压泵和回压阀，所述回压阀设
置在所述驱替反应装置的出口管路上。
13.可选地，所述驱替反应装置的入口端连通的管路上设置有第一压力传感器，出口端连通的管路上设置有第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与所述数据采集装置通信连接。
14.可选地，所述回压阀远离所述驱替反应装置的一端通过管路连接有气水分离器，所述气水分离器的排液口与排液盛放装置连通，所述气水分离器的排气口与气体盛放容器连通。
15.可选地，所述驱油微观模型为透明材质的驱油微观模型，所述驱油微观模型上刻蚀出孔隙通道，所述驱油微观模型基于真实岩石样品刻蚀出所述孔隙通道。
16.可选地，所述透明材质为玻璃或透明聚合物。
17.可选地，所述观测装置为高速摄像机或显微镜。
18.从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的模拟泡沫驱油的实验系统，通过将高压气瓶中的气体与起泡剂容器中的起泡剂同时输送到泡沫发生器处进行发泡，即高压气瓶中的气体与起泡剂容器中的起泡剂在混合前通过不同的管道输送，避免了二者直接在管道中接触，使二者在泡沫发生器的腔室内发泡，避免了二者在管道中直接混合对管道引起的严重腐蚀，延长了管道的使用寿命。本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统中，驱替反应装置的入口端与并列设置的泡沫发生装置和供液装置连接，便于切换进入驱替反应装置内的驱替介质，操作人员可根据试验需要选择泡沫或者液体作为驱替介质，切换方便。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的模拟泡沫驱油的实验系统的结构示意图。
21.其中：
22.1、高压气瓶，2、第一阀门，3、高压计量泵，4、柱塞泵，5、第二阀门，6、泡沫发生器，7、泡沫泵，8、第八阀门，9、起泡剂容器，10、第三阀门，11、第四阀门，12、水活塞容器，13、第五阀门，14、原油活塞容器，15、第六阀门，16、第一压力传感器，17、驱替反应装置，18、光源，19、加热器，20、第九阀门，21、第二压力传感器，22、回压阀，23、第七阀门，24、回压泵，25、第十阀门，26、气水分离器，27、排液盛放装置，28、气体盛放容器，29、观测装置，30、数据采集装置，31、恒温装置。
具体实施方式
23.本实用新型公开了一种模拟泡沫驱油的实验系统，避免了泡沫生成时在管道中直接混合对管道引起的腐蚀，延长了管道的使用寿命，同时便于切换进入驱替反应装置内的驱替介质。
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1，本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统，包括泡沫发生装置、供液装置、驱替反应装置17、地层压力模拟系统和数据采集装置30，所述泡沫发生装置和供液装置并列设置，且二者均与驱替反应装置17连通，驱替反应装置17与所述地层压力模拟系统连通。
26.其中，所述泡沫发生装置包括依次连通的高压气瓶1和泡沫发生器6，泡沫发生器6与起泡剂容器9连通，高压气瓶1和泡沫发生器6连通的管路上设置有高压计量泵3。为了便于控制高压气瓶1内的气流，同时保护高压计量泵3，高压计量泵3的入口端设置有第一阀门2，高压计量泵3的出口端设置有第二阀门5。为了便于控制起泡剂容器9是否流入泡沫发生器6，起泡剂容器9与泡沫发生器6连通的管路上设置有第三阀门10。泡沫发生器6为现有技术中的装置，为采购件。数据采集装置30为现有技术中使用的现有装置，为采购件。泡沫发生器6中形成的泡沫在泡沫泵7的动力下导入管道，从而进入驱替反应装置17。泡沫泵7的出口端设置有第八阀门8，便于控制泡沫的排放。
27.本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统，通过将高压气瓶1中的气体与起泡剂容器9中的起泡剂同时输送到泡沫发生器6处进行发泡，即高压气瓶1中的气体与起泡剂容器9中的起泡剂在混合前通过不同的管道输送，避免了二者直接在管道中接触，使二者在泡沫发生器6的腔室内发泡，避免了二者在管道中直接混合对管道引起的严重腐蚀，延长了管道的使用寿命。本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统中，驱替反应装置17的入口端与并列设置的泡沫发生装置和供液装置连接，便于切换进入驱替反应装置17内的驱替介质，操作人员可根据试验需要选择泡沫或者液体作为驱替介质，切换方便。
28.所述供液装置包括柱塞泵4、水活塞容器12和原油活塞容器14，水活塞容器12和原油活塞容器14并联设置，二者的入口端与柱塞泵4连通，出口端与驱替反应装置17连通。为了便于控制柱塞泵4驱动不同的液体进入驱替反应装置17，水活塞容器12的入口端设置有第四阀门11，原油活塞容器14的入口端设置有第五阀门13，水活塞容器12和原油活塞容器14的出口交汇连接的管路上设置有第六阀门15。水驱油时，打开第四阀门11和第六阀门15，关闭第五阀门13，柱塞泵4驱动水活塞容器12中的水实现对驱替反应装置17内的原油的驱替。
29.具体的，驱替反应装置17的内部固定有驱油微观模型。驱替反应装置17的侧壁上设置有透明的观测窗，与所述观测窗相对的驱替反应装置17的侧壁上设置有光源18，所述观测窗位置设置有观测装置29，观测装置29与数据采集装置30通信连接。在一实施例中，观测装置29为高速摄像机或显微镜，也可以为其他本领域常用的观测设备，此处不做限定。
30.进一步的，所述驱油微观模型为透明材质的驱油微观模型，所述驱油微观模型上刻蚀出孔隙通道，所述驱油微观模型基于真实岩石样品刻蚀出所述孔隙通道。所述透明材质为玻璃或透明聚合物。所述孔隙通道的孔道直径在微米量级。所述驱油微观模型称重、抽真空后，通过高温高压模型夹持器固定在驱替反应装置17中。通过设置透明材质的驱油微观模型，在实验过程中可以观测到气或液驱油的整个过程。
31.为了保证驱替过程中驱替反应装置17的恒温，驱替反应装置17的内壁布置加热器19，优选地，加热器19为现有技术中的电加热器。
32.进一步的，所述地层压力模拟系统包括连通设置的回压泵24和回压阀22，回压阀22设置在驱替反应装置17的出口管路上。通过回压泵24和回压阀22调节驱替反应装置17的压力与模拟的地层压力一致。回压泵24和回压阀22之间的管路上设置有第七阀门23。
33.为了便于检测驱替反应装置17入口端的流体的压力，驱替反应装置17的入口端连通的管路上设置有第一压力传感器16。为了便于检测驱替反应装置17出口端的流体的压力，驱替反应装置17的出口端连通的管路上设置有第二压力传感器21。第一压力传感器16和第二压力传感器21均与数据采集装置30通信连接。数据采集装置30用于采集第一压力传感器16和第二压力传感器21采集到的压力值。驱替反应装置17与第二压力传感器21之间设置有第九阀门20，第九阀门20用于控制驱替反应装置17中的驱替液的排出。
34.为了对驱替产生的气液混合物进行分离，回压阀22远离驱替反应装置17的一端通过管路连接有气水分离器26，气水分离器26的排液口与排液盛放装置27连通，气水分离器26的排气口与气体盛放容器28连通。回压阀22与气水分离器26连通的管路上设置有第十阀门25，第十阀门25控制流体是否流向气水分离器26。为了避免外界的温度对驱替流体的影响，泡沫发生器6、水活塞容器12和原油活塞容器14设置在恒温装置31内。恒温装置31可以为恒温柜，也可以是恒温箱。具体的，排液盛放装置27为排液计量筒，方便获知排液的体积。
35.本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统的实验过程：连接实验装置，保证各连接管道和阀门气密性良好，数据采集系统正常工作。关闭所有阀门。然后打开水通道，对驱油微观模型进行饱和水过程，及时对驱油微观模型进行全视域及局部视域照相、录像并记录，对含水微观仿真模型称重，计算孔隙体积。通过回压泵24和回压阀22调节驱替反应装置17的压力与模拟地层压力一致。关闭水通道，打开原油驱替管道的阀门，用柱塞泵4对驱替反应装置17饱和原油，直至再无水流入排液盛放装置27，整个过程先出水再出油，等到水不再流出的时候，饱和油过程结束。此时，计算流入排液计量筒的水的体积，即为驱油微观模型饱和原油的体积。
36.然后进行驱油实验：
37.水驱油阶段：保持回压不变，打开水通道，用水驱油直至再无原油流出，流出液体全部为水。全程记录。
38.泡沫驱油阶段：保持回压不变，高压气瓶1内的气体和起泡剂容器9内的泡沫剂进入泡沫发生器6，通过泡沫发生器6上的观测窗观察泡沫生成情况，泡沫稳定后将泡沫泵入驱替反应装置17，进行泡沫驱油。观察驱油微观模型中泡沫与孔隙中油膜的相互作用过程。改变泡沫注入量、气液比和泡沫注入体积，计算对应的原油采收率。确定泡沫驱油的最佳参数(泡沫注入量、气液比和泡沫注入体积)；研究泡沫驱油相对于水驱油的效率。实验结束后，确保所有的阀门保持关闭状态，关闭所有设备的电源，实验数据处理。
39.本实用新型的模拟泡沫驱油的实验系统，可以对比研究和评价传统水驱和泡沫驱油的采收效率，也可以在水驱的基础上研究泡沫驱油改善驱油效果的机理，通过将两种驱油方式实施在不同驱替阶段来获得最大原油采收率，并确定相应的最优驱油路径。
40.在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。