一种模拟矿场试验的分质分注装置与方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种用于油气田开发领域中的模拟矿场试验的分质分注装置与方法， 具体的说是涉及到一种可以模拟聚驱的室内实验装置及方法。
【背景技术】：
[0002] 目前聚合物驱油已在各油田大规模应用，随着原油开采产量的要求，聚驱对象已 经开始针对渗透率较低、层内或层间极差较大的二类或三类储层，采用笼统注入技术，会导 致层间相对高渗层动用较低，低渗层聚合物实际注入较少的矛盾，笼统注入也常会导致压 力增幅过大，接近或超过破裂压力，导致其注入参数受到制约，影响注入效果。开发实践表 明，层内层数太多，层间非均质性差造成驱替动用状况很不均衡。笼统注入时，渗透率高的 好油层动用程度高；而渗透率低的差油层动用程度较低。聚驱后后续水驱阶段，因为薄差 油层渗透率低，吸附捕集聚合物作用增加，残余阻力系数增大，使薄差油层渗流能力大幅度 降低，动用程度低，也会影响了聚合物驱总体驱替效果，多层笼统注入合采合注开发效果较 差。为了增加开采效果，目前的趋势是从笼统注聚转变分层分质注聚，目前分层分质注入技 术在大庆油田、吉林油田以及河南油田均进行矿场试验。即通过对渗透率级差大的注聚井 实施分层分质注入，针对不同层系注入不同的聚合物溶液，分质分注的方式取得了比相对 笼统注入更好地开采效果，考虑到了聚合物与分注储层的匹配性，单层开采状况大幅改善， 有效的调节了注入压力，达到减少层间矛盾，提高纵向波及系数，从而增加开采效果。
[0003] 鉴于油田开发的不可重复性和考虑到对储层的保护，目前所有的矿场试验都需要 首先进行针对性的室内实验，但是目前室内实验存在的问题是：缺少有效的针对分质分注 的实验装置与实验手段，现有的室内实验装置无法精确定位高渗条带位置，不能进行有针 对性的调剖，导致无法通过现有装置实现对矿场试验的有效模拟，不能建立室内实验与矿 场试验的有效连接。
【发明内容】
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[0004] 为了解决【背景技术】中所提到的技术问题，本发明提供一种可以模拟矿场试验的分 质分注装置与方法，利用该种装置与方法不仅可以解决现有技术中存在的问题，而且还可 以了解分注分采的宏观开采情况和单层开采状况，根据实验结果可以有效地调节分层注采 方案设计是否合理，是否需要优化，从而为矿场试验提供有力的实验保证。
[0005] 本发明的技术方案是：该种模拟矿场试验的分质分注装置，包括非均质浇铸复合 岩心、注入单元、采出单元以及与所述注入装置相配合的若干恒速平流泵、活塞容器和压力 表，以及与所述采出装置相配合的量筒；非均质浇铸复合岩心、注入单元、采出单元以及活 塞容器和压力表均置于恒温箱内；
[0006] 其中，所述恒速平流泵分别连接到对应的活塞容器的底部，为各活塞容器内部驱 替液提供运移的动力；所述活塞容器的出口端经由对应的压力表监测各层注入压力后经管 线连接至注入装置的钢管线之后实现分层注入；
[0007] 非均质浇铸复合岩心至少为2层非均质，本专利非均质浇铸复合岩心为4层非均 质，包括低渗层、中渗层、高渗层和特高渗透层，所述非均质浇铸复合岩心为方形，其注、采 两端分别被钻穿，形成注入井孔洞和采出井孔洞；在所述注入井孔洞和采出井孔洞内先 分别下入相匹配的圆筒状密封胶圈，然后再在所述圆筒状密封胶圈内分别固定相应的电木 筒，所述电木筒的上端面开有与非均质层数相同的进液孔，侧面开有与进液孔数量相对应 的出液孔，所述出液孔的位置从上到下依次对应所述非均质浇铸复合岩心的各渗层，如所 述出液孔的位置从上到下依次对应所述非均质浇铸复合岩心的低渗层、中渗层、高渗层和 特高渗层的中间位置，每一个进液孔仅与一个出液孔相连通，形成液流通道；所述圆筒状密 封胶圈对应每个出液孔开有一个贯穿筒壁直达所述非均质浇铸复合岩心的过流孔；
[0008] 其中，注入单元和采出单元的结构相同，均为一个方形的不锈钢封闭容器；所述不 锈钢封闭容器的内部中央固定有一个立方体胶皮柱，在所述不锈钢封闭容器的四个侧壁上 开有挡板卡槽，穿过所述挡板卡槽插入液体挡板，所述液体挡板的一端插入立方体胶皮柱 内，所述液体挡板的另一端位于所述不锈钢封闭容器外；由插入的所述液体挡板将所述不 锈钢封闭容器内分隔成若干个单独隔离区；
[0009] 在所述不锈钢封闭容器的顶部和底部，对应每个单独隔离区，分别开有一个注入 孔和一个流出孔以及一个尖嘴螺栓下入孔；其中，所述注入孔上固定连接钢管线，注入孔与 单独隔离区的内腔相连通；所述流出孔的顶端固定有带有中央孔道的胶皮基座，在所述胶 皮基座的上端固定密封胶皮块，所述密封胶皮块主体为正方体胶皮块，中心部位为漏斗形 状凹槽，所述漏斗形状凹槽的中央通道与所述胶皮基座的中央孔道相连通；所述尖嘴螺栓 下入孔内固定有一个带内螺纹的螺栓外套管，由旋转把手、螺栓主体和尖嘴连接后构成的 尖嘴螺栓固定在所述螺栓外套管内；所述尖嘴与所述密封胶皮块的漏斗形状凹槽相配合， 所述尖嘴旋入所述密封胶皮块的最深处后，两者可实现对液体的密封；
[0010] 所述流出孔与所述电木筒上端面的进液孔之间相连通，在所述电木筒的上端面与 不锈钢封闭容器之间固定有密封垫圈；
[0011] 注入单元中的钢管线连接对应活塞容器的出口端，采出单元中的钢管线连接对应 量筒的入口端。
[0012] 利用所述分质分注装置进行模拟矿场试验的方法，该方法由如下步骤组成：
[0013] 第一步，采用岩心多孔介质平均孔隙半径与聚合物溶液的分子折算半径比值的 方法判断聚合物溶液的可注入性，当该比值大于5时可以注入，以此来评价待注入聚合物 与储层的匹配性，从而选择出可注入的聚合物，具体方式如下：
[0014] 针对各渗透层至少配制1种聚合物溶液样品，然后测试各样品的分子折算半径； 选择模拟储层的不同渗透率岩样切成两部分，一部分岩样进行高精度CT仪器扫描获得样 品喉道半径范围，另一部分样品饱和水、饱和油测试岩样的孔隙度与原始含油饱和度，获得 渗透率岩心基本参数数据；以平均孔隙半径与聚合物分子线团折算半径比（ rt/R(；)作为聚 合物与岩心配伍性的特征参数，聚合物能通过岩心而不堵塞孔隙的条件是1VRP5,当测试 结果显示的比值大于5时，确定对应的聚合物溶液可注入；
[0015] 第二步，按照矿场实验所初步确定的分注分采方案在步骤一所确定的可注入聚合 物溶液的范围内选择合适的可注入聚合物溶液以便进行室内分注分采实验；
[0016] 第三步，将步骤二中选择出的对应不同渗透率储层的可注入聚合物溶液分别注入 到权利要求1所述分质分注装置中注入单元的不同活塞容器内作为内部驱替液；
[0017] 第四步，由权利要求1所述分质分注装置中对应恒速平流泵分别为各活塞容器内 部驱替液提供运移的动力，使其按照实验要求的速度流经压力表底座，监测各层注入压力， 然后再从压力表向不同渗透率的储层分层注入；
[0018] 第五步，按照实验要求选择对各不同渗透率储层的注入与否或注入时机；以及注 入压力；
[0019] 第六步，将已经在权利要求1所述分质分注装置中的非均质浇铸复合岩心（11)内 部运移驱替完毕的驱替液经由采出单元分开采出，之后运输到对应量筒的内部，实现收集 与计量；
[0020] 第七步，按照步骤六所得出的计量数据计算含水率、采出程度以及各层分流率，以 该实验结果评价步骤一中采用的矿场实验初步确定的分注分采方案是否合理。
[0021] 本发明具有如下有益效果：本种分质分注装置可