一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于化学驱提高采收率技术领域，涉及一种评价化学驱油剂与储层渗 透率匹配关系的物理模拟串联微孔滤膜流动实验装置。 技术背景
[0002] 化学驱驱油技术是提高石油采收率的一种重要方法，包括聚合物驱和复合化学 驱。注入能力是化学驱油剂的主要性能指标之一，良好的注入性能可以使化学驱油剂在同 一层系内储层条件差异较大的各层段均匀推进，提高波及效率，从而提高原油采收率。储层 的岩石孔隙空间主要由孔隙和喉道构成，喉道的大小控制着储层岩石的渗透能力，只有与 储层喉道匹配的化学驱油剂才能在实际应用中表现出较好的注入性。由于不同油藏的储层 条件差异性很大，因此开发出适合特定储层条件的驱油剂配方具有重大意义。
[0003] 化学驱油剂中所使用的增稠剂主要是水溶性高分子。高分子在溶液中的分子形态 和分子间相互作用决定了驱油剂的流体力学尺寸，也决定了驱油剂在特定渗透率储层中的 注入性能。在研宄化学驱油剂注入性能的影响因素时，一方面考察聚合物分子量、聚合物溶 液浓度、注入速度以及注入方式等因素对聚合物的注入能力的影响，另一方面考察聚合物 分子之间、聚合物分子与表面活性剂分子之间通过分子间相互作用所形成的聚集体对注入 性能的影响，其中聚合物分子/聚集体尺寸与孔喉尺寸匹配关系是影响化学驱油剂注入性 的最重要的控制因素。聚合物分子/聚集体尺寸过大，化学驱油剂可能会堵塞储层，造成伤 害；聚合物分子/聚集体尺寸太小，则增粘性较差，会大幅度增加聚合物的用量，影响化学 驱的技术经济效果，因此研宄聚合物/聚集体尺寸与储层孔喉的匹配关系对于化学驱技术 的发展具有重要意义。
[0004] 为了实现聚合物/聚集体尺寸与储层孔喉的匹配关系，必须选择合适的实验仪 器：既要在一定储层渗透率下判断驱油剂聚集体能否有效注入，同时也要反映驱油剂注入 过程中聚集体尺寸的变化。近几年来，有人采用微孔滤膜法对聚合物水化分子尺寸进行研 宄。微孔滤膜法是将微孔滤膜模拟为某个直径孔喉，不同分子量的聚合物用不同孔径的微 孔滤膜进行过滤，找到聚合物分子与岩石孔喉大小的匹配关系。微孔滤膜的孔径和孔分布 比较均匀，其数据具有重复性和可靠性。中国石油大学的林梅钦等人用核孔膜过滤实验研 宄了聚合物与核孔膜孔隙间的匹配关系，在一定压力下记录一定质量的聚合物溶液通过不 同孔径核孔膜的时间，根据过滤体积与过滤时间的曲线判断聚合物分子大小与核孔膜孔径 的匹配关系，测定聚合物溶液在不同孔径核孔膜流出前后的粘度，浓度来判断聚合物溶液 在核孔膜的滞留情况，用核孔滤膜法测得的聚合物分子尺寸与动态光散射法测得的聚合物 分子线团大小基本相一致（林梅钦，左清泉等人，部分水解聚丙烯酰胺与核孔膜孔隙的匹 配关系，石油化工高等学校学报，2012,25 (2))。这种实验方法可以初步快速判断一种聚合 物的流体力学尺寸，但是存在如下缺点：1、由于聚合物水化分子具有粘弹性，在压力作用下 会产生形变，因此采用流量作为主要技术指标判别聚合物能否通过特定孔喉不准确、不全 面；2、采用氮气瓶来提供压力，用减压阀来调节所需压力，使用秒表记录流出液流出时间， 实验精确度不高，数据量较小，难以分析驱油剂的动态流动实验特征；3、该实验装置只能实 现单级过滤，不能实现多级过滤，因此可以初步判断聚合物溶液与微孔滤膜的匹配性，不能 通过动态分析来判断注入流体的传导性，无法确定驱油剂能否在地层中均勾向前推进；4、 该实验方法没有考虑分子间相互作用，因此只适用于研宄没有分子间相互作用的聚丙烯酰 胺，不适合研宄具有超分子结构的新型驱油剂。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的多级 微孔滤膜串联实验装置，通过多级滤膜之间压差的均匀性和建立稳定压差所需要的时间来 准确评价驱油剂的注入动态特征，建立了一种评价不同性质化学驱油剂与储层渗透率匹配 关系的实验方法。由于许多新型驱油剂在溶液中以聚集体的形式存在，在一定压差（剪切 速率）条件下聚集体可以拆散，从而顺利通过微孔滤膜，但是这种聚集体结构能否有效恢 复对于驱油剂的驱油能力至关重要。采用单级滤膜无法判断驱油剂注入过程中聚集体尺寸 的变化，因此需要测量驱油剂在通过多级滤膜时压差的均匀性和建立压差的时间来判断该 驱油剂是否与储层孔隙匹配，是否能在地层中均匀向前推进。该实验装置的核心部分包括 多个串联的微孔滤膜单元，在每两个微孔滤膜单元之间安装压力传感器，每个串联的微孔 滤膜单元流出液的实时质量数据可以通过带有实时数据传输功能的电子天平进行监测。 对化学驱油剂通过微孔滤膜单元前后剪切粘度分析和化学驱油剂在不同直径微孔滤膜单 元串联组合实验装置中的流动动态特征分析，实现对化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的 快速、准确判断。该实验装置可以用来快速评价化学驱油剂与特定渗透率储层的匹配关系， 也可以用来研宄驱油剂分子结构、组成与注入性的关系，还可以用来研宄驱油剂在储层中 的传播特性和动态特征。
[0006] 本实用新型中串联微孔滤膜流动实验装置主要由四个部分组成，包括：（1)恒压 或恒速驱动装置及压差测量、控制组件；（2)模块组合式串联滤膜单元组件；（3)滤膜单元 压力和流出液质量测量组件；(4)压力、质量数据实时采集和处理平台。实验中的动力源可 以为精密恒流泵（流速范围0. 001 - 12. OmL/min)或者恒压驱动装置。其中恒压驱动装置包 括气体压力源（压力输出<〇.8MPa)，带有压力调节功能（调节精度< IOkPa)的稳压缓冲 容器及配套的快速连接接头和阀门，其中气体压力源可以是无油空气压缩机或带有减压阀 的气体钢瓶。模块组合式串联滤膜单元组件包括一个或多个可更换不同孔径、不同种类滤 膜的、接口处有密封圈、由金属或工程塑料加工制作的夹持单元，驱油剂储液容器及配套的 快速连接接头和阀门。滤膜单元压力和流出液质量测量组件包括一个或多个用于测定滤膜 单元前后压差的压力传感器（量程0. 6MPa，精度±0. 1 % )，一个或多个用于测定单个滤膜 单元或串联滤膜单元组流出液质量的、带有实时数据传输功能的电子天平（精度0,01g)。 压力、质量数据实时采集和处理平台包括多路数据采集集成接口、具有压力和质量实时采 集、显示、存储功能的软件以及配套的数据连接接口和数据线。
[0007] 本实用新型中采用串联微孔滤膜流动实验装置进行化学驱油剂与储层渗透率匹 配关系的评价实验的步骤如下：
[0008] 1、根据实验设计选择合适孔径微孔滤膜、确定滤膜单元、压力传感器、天平和储液 容器的数量及连接方式，采用PVC管和配套的快速连接接头、阀门组装串联微孔滤膜流动 实验装置（如图1所示）；
[0009] 2、打开气体压力源，调节稳压缓冲容器中的压力至所需要的数值或者启动精密恒 流泵，设定所需要的流速，打开各个微孔滤膜单元的控制阀，关闭出口末端控制阀，测试系 统封性能；
[0010] 3、在储液容器中装入待测驱油剂，通过阀门控制驱油剂的流出，对压力和流出液 质量进行实时数据采集；
[0011] 4、实验完成后拆卸串联微孔滤膜流动实验装置，对与驱油剂直接接触的各个组件 进行清洗、烘干；对实验数据进行处理、分析，判别化学驱油剂与储层渗透率是否匹配。
[0012] 本实用新型的功能：
[0013] 1、快速筛选适合特定驱油剂的储层，在串联滤膜单元组件中安装不同孔径的微孔 滤膜，按照孔径由大到小的顺序排列，这样就可以快速找到驱油剂所匹配的储层渗透率条 件。
[0014] 2、不同材质的微孔滤膜具有不同的润湿性，因此可以采用不同润湿性的滤膜来模 拟储层条件，研宄不同储层条件下驱油剂的注入性与润湿性的关系；
[0015] 3、可以通过驱油剂在多级串联滤膜流动实验中压力变化的动态特征研宄驱油剂 的形变-回复特征、分子间的相互作用。
[0016] 有益效果
[0017] 本实用新型的目的是建立一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配