高温高压有水气藏注CO2抑制水侵微观可视化实验装置及方法

本发明涉及高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验装置及方法，属于有水气藏注co2提高采收率实验设备。

背景技术：

1、碳酸盐岩气藏复杂多样，有水气藏占有很大的比例。气藏在开发过程中出水后会导致其井水淹，甚至停产，大量天然气滞留地下，严重影响了气藏的有效开发。深层碳酸盐岩气井在生产开发过程中普遍遭受水侵影响，严重影响气藏采收率。

2、目前在探究碳酸盐岩有水气藏开发实验中，存在很多缺陷。首先，大多数采用岩心驱替和核磁共振实验方式，该方法无法直接观察到气水两相的流动运移及分布特征，缺乏直观性。微观可视化可直接观察微观孔隙内的气水分布。第二，目前的微观可视化实验大多是建立在常温常压下条件下的，不能准确反映真实储层条件下的气水渗流规律。第三，在前人微观可视化的研究中很少涉及高温高压条件注co2驱气的实验。第四，目前几乎无人在高温高条件下研究注co2抑制水侵微观机理研究。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验装置及方法。

2、本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验装置，包括高精度摄像机、高温高压可视化夹持器、高均匀光源、二氧化碳注入单元、围压单元、回压及排气单元、天然气/地层水注入单元、围压跟踪泵、温度控制装置、数据采集装置、电脑、刻蚀模型；

3、所述高温高压可视化夹持器包括夹持筒和安装在夹持筒两侧的可视化堵头，两个可视化堵头之间具有围压腔，所述围压腔内设有刻蚀模型卡槽，所述刻蚀模型固定在所述刻蚀模型卡槽内，所述刻蚀模型上下两端分别设有入口、出口，一侧设有二氧化碳注入通道；所述夹持筒上设有二氧化碳注入通道、出口通道、入口通道、与围压腔连通的围压通道，所述入口、出口、二氧化碳注入通道分别通过管线与入口通道、出口通道、二氧化碳注入通道连通；

4、所述高精度摄像机、高均匀光源分别位于夹持筒的两端；

5、所述可视化堵头设有与围压腔连通的围压放空通道，所述围压放空通道上设有堵头；所述高温高压可视化夹持器上套设有加热套，所述加热套与温度控制装置电性连接；

6、所述二氧化碳注入单元、围压单元、回压及排气单元、天然气/地层水注入单元分别通过管线与二氧化碳注入通道、围压通道、出口通道、入口通道连通；

7、所述天然气/地层水注入单元、围压单元、二氧化碳注入单元、回压及排气单元上分别设有压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ，所述高温高压可视化夹持器上设有温度传感器；所述数据采集装置分别与压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、压力传感器ⅲ、压力传感器ⅳ、温度传感器电性连接，所述电脑与数据采集装置电性连接。

8、进一步的技术方案是，所述围压单元包括缓冲容器ⅰ、围压跟踪泵，所述缓冲容器ⅰ上下两端分别通过管线与围压通道、围压跟踪泵连通；所述高温高压可视化夹持器与缓冲容器ⅰ之间设有阀门ⅵ、阀门ⅶ，所述缓冲容器ⅰ与围压跟踪泵之间设有阀门ⅷ。

9、进一步的技术方案是，所述二氧化碳注入单元包括二氧化碳活塞容器、高压恒速恒压泵ⅰ；所述二氧化碳活塞容器上端通过管线与二氧化碳注入通道连通，下端通过管线与高压恒速恒压泵ⅰ连通，所述高压恒速恒压泵ⅰ与二氧化碳活塞容器之间设有阀门ⅲ，所述高温高压可视化夹持器与二氧化碳活塞容器之间设有阀门ⅳ、阀门ⅴ；所述二氧化碳活塞容器内设有二氧化碳活塞。

10、进一步的技术方案是，所述回压及排气单元包括缓冲容器ⅱ、回压泵；所述缓冲容器ⅱ上端通过管线与出口通道连通，下端通过管线与回压泵连通；所述高温高压可视化夹持器与缓冲容器ⅱ之间设有阀门ⅰ、回压阀，所述回压泵与缓冲容器ⅱ之间设有缓冲阀门，所述缓冲容器ⅱ与回压阀之间设有阀门ⅱ，所述阀门ⅰ、回压阀之间设有带真空阀门的真空管线。

11、进一步的技术方案是，所述回压阀上设有处理单元，所述处理单元包括连通的气液分离器、废气处理装置，所述气液分离器的入口通过管线与回压阀连通。

12、进一步的技术方案是，所述天然气/地层水注入单元包括天然气活塞容器、地层水活塞容器、高压恒速恒压泵ⅱ、带有排空阀门的排空管线；所述入口通道通过管线分别与天然气活塞容器、地层水活塞容器上端连通，所述高压恒速恒压泵ⅱ通过管线与天然气活塞容器、地层水活塞容器下端连通；所述天然气活塞容器两端分别设有天然气阀门ⅰ、天然气阀门ⅱ，所述地层水活塞容器两端分别设有地层水阀门ⅰ、地层水阀门ⅱ，所述高温高压可视化夹持器与天然气活塞容器、地层水活塞容器之间设有阀门ⅸ；所述天然气活塞容器、地层水活塞容器内分别设有天然气活塞、地层水活塞，所述排空管线与入口通道连通。

13、进一步的技术方案是，所述夹持筒上设有旋转支架。

14、进一步的技术方案是，该可视化实验装置还包括与高精度摄像机电性连接的显示器，所述高精度摄像机上设有摄像机支架。

15、高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验方法，具体包括以下步骤：

16、步骤1、制备目标地层的刻蚀模型；

17、步骤2、将制备好的刻蚀模型放入刻蚀模型卡槽中，通入氮气检查系统气密性，然后关闭所有阀门，打开阀门ⅰ、真空阀门并用真空泵抽真空，然关闭阀门ⅰ、真空阀门；

18、步骤3、调整摄像机支架，使高温高压可视化夹持器的倾斜角度与地层倾角相同，再调整均匀光源角度和高精度摄像机角度与夹持器倾斜角度一致；

19、步骤4、设置围压跟踪泵的压力为0.5mpa恒压，压力稳定后，设置为跟踪模式，并跟踪压力传感器ⅰ的压力，设置跟踪压差为0.5mpa，打开缓冲阀门、阀门ⅱ，待出口出液后，设置回压泵的压力为p0恒压；

20、步骤5、打开阀门ⅸ、阀门ⅵ、天然气阀门ⅰ、阀门ⅶ、阀门ⅷ、天然气阀门ⅱ，驱替天然气活塞容器中的气体，缓慢增压至p0，打开温度控制装置，并设置温度为所需地层温度t0；

21、步骤6、待温度压力稳定后，关闭天然气阀门ⅰ、天然气阀门ⅱ，然后打开地层水阀门ⅱ，使地层水活塞容器中的压力为p0，然后打开地层水阀门ⅰ，使地层水缓慢驱替天然气；

22、步骤7、控制底水水驱前缘不超过刻蚀模型中的二氧化碳注入通道，设定高压恒速恒压泵ⅱ的恒压为p0；

23、步骤8、待系统稳定后，打开阀门ⅲ、阀门ⅴ，使压力达到p0，设定高压恒速恒压泵ⅰ的恒压为p0；

24、步骤9、打开高精度摄像机的录制功能，使围压跟踪泵跟踪压力传感器ⅲ的压力，设置跟踪压差为0.5mpa；使高压恒速恒压泵ⅱ跟踪压力传感器ⅲ的压力，设置跟踪压差为0mpa,使底水压力始终保持等于注co2入口处压力；

25、步骤10、设置高压恒速恒压泵ⅰ为恒速模式，以v0的速度驱替二氧化碳活塞容器中的二氧化碳，打开阀门ⅳ开始驱替；

26、步骤11、驱替过程中，采集温度和压力，并录制驱替过程视频；直至实验结束，打开排空阀门排空地层水。

27、进一步的技术方案是，所述刻蚀模型的具体制备过程为：

28、步骤11、对目标岩样进行切片，制作铸体薄片；

29、步骤12、抽提岩心铸体薄片孔隙结构，通过数字化处理设计所需模型孔隙结构以及入口、出口、二氧化碳注入通道；

30、步骤13、采用湿法刻蚀工艺制备微观可视化模型，并测试模型润湿性，使之与实际岩石润湿性保持一致。

31、本发明具有以下有益效果：

32、1、本发明提出了一种高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验新方法；

33、2、现有为观可视化装置压力较低，功能较少，很难满足地层压力温度条件和注气方式条件，该装置可以适应高温高压条件和不同注气倾角实验；

34、3、该装置既可以考虑有水气藏水侵的存在，且考虑重力的影响；

35、4、高温高压夹持器连接旋转支架，可同时实验不同注气倾角和地层倾角的影响。

36、附图说明

37、图1是本发明中高温高压有水气藏注co2抑制水侵微观可视化实验装置整体结构示意图；

38、图2是旋转支架；

39、图3是高温高压可视化夹持器剖面图；

40、图4是高温高压可视化夹持器左视图；

41、图5是微观刻蚀模型实例图。