专利名称：一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置及方法，属于石油化工的技术领域。
背景技术：
泡沫在地层中具有较高的视粘度，遇油消泡、遇水稳定，对油水具有选择性封堵能力，在含水饱和度较高的部位具有较高的渗流阻力，阻力因子随着渗透率的増加而增加，因 而可以有效封堵中高滲透部位，提高波及系数，同时起泡剂一般都是性能优良的表面活性齐U，可在一定程度上降低油水界面张力。因此，泡沫调驱既可以改善波及效率，也可以提高驱油效率，是ー种很有发展前途的提高采收率方法。目前一般采用液相分流量评价泡沫调驱效果，该评价措施已经有相应的实验方法和装置，但是对于泡沫调驱过程中气体的分流量还没有相应的实验方法及装置。在《石油学报》2007年第4期中，记载了由李兆敏发表的《泡沫封堵及选择性分流实验研究》ー篇文章。该文献提出了采用岩心分流驱替实验装置，研究泡沫对含油、含水并联岩心的分流能力的实验方法。实验过程中记录不同时间下的出ロ液体的分流量，实验得出泡沫对高、低渗具有选择封堵性，体现了泡沫具有较好的暂堵分流效果，但是并未提及并联岩心出ロ端的气体分流量的測量方法。泡沫调驱过程中，測量并联岩心出ロ的液体分流量与气体分流量的意义不同，通过液体分流量可以评价泡沫的暂堵分流效果，通过气体分流量可以分析泡沫调驱的机理。两者测量方法也有较大差别，液体分流量可以直接测出，由于气体可压缩，其体积不能直接测得，因此气体分流量的测量则需要一定的实验装置才能实现。
发明内容
针对以上的技术不足，本发明提供一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置。本发明还提供ー种利用上述装置測量并联岩心气相分流量的測量方法。术语解释气相分流量是指泡沫驱过程中，高渗岩心与低渗岩心出ロ的气体体积。气相分流量是与液相分流量相对应的一个深层次參数，可以反映气体在高低渗岩心中的驻留情况，对于理解泡沫调驱机理具有重要的意义。本发明的技术方案如下一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置，包括泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器4、盛放原油的中间容器5、恒温箱27、岩心管10、岩心管11和数据采集系统；所述的岩心管10及岩心管11并联安装在所述的恒温箱27内；所述的泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器4、盛放原油的中间容器5分别通过六通阀9与岩心管10及岩心管11的入口相连；所述的数据采集系统包括分别与计算机25相连的压力传感器26、称重传感器19和称重传感器20，所述的压力传感器26安装在六通阀9处，即岩心管10及岩心管11入口端，所述岩心管10出口通过回压阀13与产出液收集器15相连，所述岩心管11出口通过回压阀14与产出液收集器16相连；所述的回压阀13和回压阀14分别与手摇泵12相连；所述的回压阀13和回压阀14受手摇泵12控制压力；所述称重传感器19安装在产出液收集器15的底部，所述称重传感器20安装在产出液收集器16的底部；所述的压力传感器26用于监测所述岩心管10及1 1的入口压力，所述的称重传感器19及20用于监测所述岩心管10及岩心管11出口分液量的重量；广口瓶23通过气体计量器21与产出液收集器15相连；广口瓶24通过气体计量器22与产出液收集器16相连。根据本发明优选的，所述泡沫发生装置，包括气瓶I、平流泵6、平流泵7、盛放气体的中间容器2、盛放起泡剂溶液的中间容器3和泡沫发生器8 ;所述盛放气体的中间容器2和盛放起泡剂溶液的中间容器3的出料端分别与所述的泡沫发生器8的入口相连，所述平流泵6与盛放气体的中间容器2底部相连，所述平流泵7分别与盛放起泡剂溶液的中间容器3、盛放原油的中间容器5和盛放地层水的中间容器4的底部相连，所述泡沫发生器8通过六通阀9与岩心管10及岩心管11的入口相连。盛放气体的中间容器2由平流泵6来驱替，盛放起泡剂溶液的中间容器3由平流泵7来驱替，自中间容器2、3按一定速度驱替出来的气液经过泡沫发生器8后形成泡沫。一种利用上述装置测量并联岩心泡沫驱气相分流量的方法，包括步骤如下测量并联岩心泡沫驱气相饱和度的方法所需条件起泡剂溶液的密度与地层水的密度相等；测量并联岩心出口端气相分流量是在标准大气压O. IMPa下测量得到的。实验准备I.对气体计量器进行校零对气体计量器21和气体计量器22进行校零，调整气体计量器上方的阀门，关闭通向产出液收集器的阀门，打开通向大气的阀门，然后举高广口瓶至内部液面与气体计量器内液面相平，且至刻度线为O处。2.检验产出液收集器、气体计量器、广口瓶三者之间的气密性首先关闭岩心管出口阀门，然后举高盛有饱和盐水溶液的广口瓶，广口瓶内液面高度要高于气体计量器中液面，若高度差恒定不变，则说明装置气密性良好。(I)模拟油田地层条件将石英砂按照配比分别填制岩心管10及岩心管11 ；(2)利用气测渗透率仪测量所述岩心管10及岩心管11的渗透率，称取填砂后的岩心管10及岩心管11的干重分别为Hl1、Hl2 ;(3)将填砂后的岩心管10及岩心管11抽真空，保持4飞小时；(4)将岩心管10及岩心管11分别饱和地层水调节六通阀9，利用平流泵7将盛放地层水的中间容器4中的地层水驱替至填砂后的并联的岩心管10及岩心管11 ；(5)关闭平流泵7，分别称取填砂后的岩心管10及岩心管11的湿重m' p m' 2，根据公式①计算所述各岩心管的孔隙体积Vtl V m' "m Q 0 P式中，Vtl—填砂后的岩心管的孔隙体积，mL ;m—填砂后的岩心管干重，g W —填砂后的岩心管湿重，g ; P 一地层水的密度，g/cm3 ；(6)利用恒温箱27对填砂后的岩心管10及11进行加热，恒温至要模拟地层温度，待用；
(7)控制手摇泵12，调节回压阀13及14的压カ至模拟地层压カPh ；(8)打开平流泵7，向并联岩心管10及11同时注入起泡剂溶液段塞；(9)測量得到并联岩心管入口压カ为P。；打开气瓶1，向中间容器2充气至压カP。；(10)打开平流泵6驱替中间容器2中的气体，气体与起泡剂溶液按体积比I :1混合，经过泡沫发生器8形成泡沫后，经过六通阀9，所述泡沫以I飞ml/min的速度注入并联岩心管10及岩心管11中，注入泡沫的体积为0. 3飞PV，记录六通阀9处的压力，即并联的岩心管入口压カ；(11)关闭平流泵6;(12)打开平流泵7，将地层水按I飞ml/min的速度注入并联的岩心管10及岩心管 11中，对注入泡沫后的岩心管10及岩心管11进行后续水驱，记录六通阀9处的压力，即并联的岩心管入口压カ；利用质量传感器19及质量传感器20记录并联的岩心管10、11出口端液相分流量数据，同时利用气体计量器21及22分别记录并联岩心管10和11出ロ端气相分流量数据液相分流量数据，沿并联的岩心管10和岩心管11出口端流出的液体分别进入产出液收集器15及产出液收集器16中，通过天平17称量相同时间间隔下的产出液收集器15的质量，即岩心管10出ロ端液相分流质量；通过天平18称量相同时间间隔下的产出液收集器16的质量，即岩心管11出ロ端液相分流质量；气相分流量数据，沿并联的岩心管10和岩心管11出口端流出的气体分别进入气体计量器21及气体计量器22中，通过调整广ロ瓶23的高度，使得广ロ瓶23中的液面高度与气体计量器21中的液面相平(目的是保证气体计量器21内压差为大气压)，记录相同时间间隔下气体计量器21中液面的读数，即岩心管10出ロ端的气相分流体积；通过调整广ロ瓶24的高度，使得广ロ瓶24中的液面高度与气体计量器22中的液面相平(目的是保证气体计量器22内压差为大气压)，记录相同时间间隔下气体计量器22中液面的读数，即岩心管11出口端的气相分流体积；(13)计算上述n个时间点的并联的岩心管10和岩心管11出ロ端的液相分流量数据岩心管10的出ロ液相分流质量为M1, M2,……Mn，则岩心管10的出ロ液相分流体积为
,,M1 sr M, ” Mn_^、i
Vn =-，{ n - 一'ニル/n =-(n大于等于I);岩心管11的出口液相分流质量为N1, N2,......，
PPP
Nn,则岩心管10的出ロ液相分流体积为巧丨=—L，ド1'2 *VL iCn大于等于I),将注入
P PP
岩心管中的流体的PVn对应并联的岩心管10出ロ端的液相体积Vln绘制关系曲线a，将注入岩心管中的流体的？1对应并联的岩心管11出口端的液相体积V' ln绘制关系曲线b，其
中，PVn的物理含义是指注入流体的孔隙体积倍数，!=^,PFa =ナ(11大于等于1X
.◎ ,.0
其中V为流体注入流速，mL/min，具体指起泡剂段塞的注入速度、注泡沫速度、后续水驱速度，上述三者速度都相等；(14)将注入岩心管中的流体的PVn对应岩心管10出口端的气相分流体积Vgl，Vg2,……，Vgn绘制关系曲线C，将注入岩心管中的流体的PVn对应岩心管11出ロ端的气相分流体积V' gl，r g2，……,V职绘制关系曲线d;
(15)计算并联岩心管两端的压力差ΛPn，其中AP1 = P1-Ph,……，APn = Pn-Ph(η大于等于I)结合时间点对应的注入岩心管中的流体的PVn绘制关系曲线e。根据上述关系曲线a_e，分析泡沫在并联岩心中的调剖分流情况。本发明的优点在于利用本发明所述的装置，能够独立完成实时测量并联岩心泡沫驱替过程中并联岩心的气相分流量。通过对并联岩心出口端的产出液进行气液分离，利用特定装置测量并联岩心出口端气相分流量，同时该装置也可以测出并联岩心出口分液量，结合流体注入量及并联岩心两端压力变化，可以分析并联岩心中不同注入量下泡沫在高、低渗透层的调剖分流情况。
图I本发明所述测量装置的结构示意图；其中，I、气瓶；2、盛放气体的中间容器；3、盛放起泡剂溶液的中间容器；4、盛放地层水的中间容器；5、盛放原油的中间容器；6、平流泵；7、平流泵；8、泡沫发生器；9、六通阀；
10、岩心管；11、岩心管；12、手摇泵；13、回压阀；14、回压阀；15、产出液收集器；16、产出液收集器；17、天平；18、天平；19、称重传感器；20、称重传感器；21、气体计量器；22、气体计量器；23、广口瓶；24、广口瓶；25、计算机；26、压力传感器；27，恒温箱。图2是将注入岩心管中的流体的PVn对应并联的岩心管10出口端的液相体积V111绘制关系曲线a，将注入岩心管中的流体的PVn对应并联的岩心管11出口端的液相体积V' ln绘制关系曲线b;图3是将注入岩心管中的流体的PVn对应岩心管10出口端的气相体积Vgl，Vg2,……，Vgn绘制关系曲线C，将注入岩心管中的流体的PVn对应岩心管11出口端的气相体积V' gl,r g2，……,V m绘制关系曲线d;图4是并联岩心管两端的压力差APn结合时间点对应的注入岩心管中的流体的PVn绘制关系曲线e。
具体实施例方式下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但是不限于此。实施例I、如图I所示。一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置，包括泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器4、盛放原油的中间容器5、恒温箱27、岩心管10、岩心管11和数据采集系统；所述的岩心管10及岩心管11并联安装在所述的恒温箱27内；所述的泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器4、盛放原油的中间容器5分别通过六通阀9与岩心管10及岩心管11的入口相连；所述的数据采集系统包括分别与计算机25相连的压力传感器26、称重传感器19和称重传感器20，所述的压力传感器26安装在六通阀9处，即岩心管10及岩心管11入口端，所述岩心管10出口通过回压阀13与产出液收集器15相连，所述岩心管11出口通过回压阀14与产出液收集器16相连；所述的回压阀13和回压阀14分别与手摇泵12相连；所述的回压阀13和回压阀14受手摇泵12控制压力；所述称重传感器19安装在产出液收集器15的底部，所述称重传感器20安装在产出液收集器16的底部；所述的压力传感器26用于监测所述岩心管10及11的入口压力，所述的称重传感器19及20用于监测所述岩心管10及岩心管11出口分液量的重量；广ロ瓶23通过气体计量器21与产出液收集器15相连；广ロ瓶24通过气体计量器22与产出液收集器16相连。所述泡沫发生装置，包括气瓶I、平流泵6、平流泵7、盛放气体的中间容器2、盛放起泡剂溶液的中间容器3和泡沫发生器8 ;所述盛放气体的中间容器2和盛放起泡剂溶液的中间容器3的出料端分别与所述的泡沫发生器8的入口相连，所述平流泵6与盛放气体的中间容器2底部相连，所述平流泵7分别与盛放起泡剂溶液的中间容器3、盛放原油的中间容器5和盛放地层水的中间容器4的底部相连，所述泡沫发生器8通过六通阀9与岩心管10及岩心管11的入口相连。盛放气体的中间容器2由平流泵6来驱替，盛放起泡剂溶液的中间容器3由平流泵7来驱替，自中间容器2、3按一定速度驱替出来的气液经过泡沫发生器8后形成泡沫。实施例2、 ー种利用上述装置測量并联岩心泡沫驱气相分流量的方法，包括步骤如下測量并联岩心泡沫驱气相饱和度的方法所需条件起泡剂溶液的密度与地层水的密度相等；并联岩心出ロ端气相分流量是标准大气压0. IMPa下的流量。实验准备I.对气体计量器进行校零对气体计量器21和气体计量器22进行校零，调整气体计量器上方的阀门，关闭通向产出液收集器的阀门，打开通向大气的阀门，然后举高广ロ瓶至内部液面与气体计量器内液面相平，且至刻度线为0处。2.检验产出液收集器、气体计量器、广ロ瓶三者之间的气密性首先关闭岩心管出口阀门，然后举高盛有饱和盐水溶液的广ロ瓶，广ロ瓶内液面高度要高于气体计量器中液面，若高度差恒定不变，则说明装置气密性良好。(I)模拟油田地层条件将石英砂按照配比分别填制岩心管10及岩心管11 ；(2)利用气测渗透率仪测量所述岩心管10及岩心管11的滲透率，称取填砂后的岩心管10及岩心管11的干重分别为Hl1、Hl2 ;本实施例高渗岩心管10所用的石英砂按质量份数配比100 120目的石英砂20 30份；160 180目的石英砂70 80份。所填制处的岩心管10的渗透率为489 X KT3Iim2，所述岩心管10的干重叫=5607. Ogo本实施例低渗岩心管11所用的石英砂按质量份数配比80-100目的石英砂20 30份；100-120目的石英砂70 80份。所填制处的岩心管11的渗透率为3960 X KT3Um2，所述岩心管 11 的干重 m2=5582. Ogo(3)将填砂后的岩心管10及岩心管11抽真空，保持4飞小时；(4)将岩心管10及岩心管11分别饱和地层水调节六通阀9，利用平流泵7将盛放地层水的中间容器4中的地层水驱替至填砂后的并联的岩心管10及岩心管11 ；(5)关闭平流泵7，分别称取填砂后的岩心管10及11的湿重m' : = 5477. 4g、m/ 2=5452. 7g，根据公式①计算所述各岩心管的孔隙体积V。V0 =H-
P
式中，V。-填砂后的岩心管的孔隙体积，mL ；m-填砂后的岩心管干重，g -,m'-填砂后的岩心管湿重，g ; P -地层水的密度1. 074g/cm3 ；
权利要求
1.一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置，其特征在干，该装置包括泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器(4)、盛放原油的中间容器(5)、恒温箱(27)、岩心管(10)、岩心管(11)和数据采集系统；所述的岩心管(10 )及岩心管(11)并联安装在所述的恒温箱(27 )内；所述的泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器(4)、盛放原油的中间容器(5)分别通过六通阀(9)与岩心管(10)及岩心管(11)的入口相连；所述的数据采集系统包括分别与计算机(25)相连的压力传感器(26)、称重传感器(19)和称重传感器(20)，所述的压力传感器(26)安装在六通阀(9)处，即岩心管(10)及岩心管(11)入口端，所述岩心管(10)出口通过回压阀(13)与产出液收集器(15)相连，所述岩心管(11)出口通过回压阀(14)与产出液收集器(16)相连；所述的回压阀(13)和回压阀(14)分别与手摇泵(12)相连；所述的回压阀(13)和回压阀(14)受手摇泵(12)控制压力；所述称重传感器(19)安装在产出液收集器(15)的底部，所述称重传感器(20)安装在产出液收集器(16)的底部；所述的压力传感器(26)用于监测所述岩心管(10)及(11)的入口压力，所述的称重传感器(19)及(20)用于监测所述岩心管(10 )及岩心管(11)出口分液量的重量；广ロ瓶(23 )通过气体计量器(21)与产出液收集器(15)相连；广ロ瓶(24)通过气体计量器(22)与产出液收集器(16)相连。
2.根据权利要求I所述的ー种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置，其特征在干，所述泡沫发生装置，包括气瓶(I)、平流泵(6)、平流泵(7)、盛放气体的中间容器(2)、盛放起泡剂溶液的中间容器(3)和泡沫发生器(8);所述盛放气体的中间容器(2)和盛放起泡剂溶液的中间容器(3)的出料端分别与所述的泡沫发生器(8)的入口相连，所述平流泵(6)与盛放气体的中间容器(2)底部相连，所述平流泵(7)分别与盛放起泡剂溶液的中间容器(3)、盛放原油的中间容器(5)和盛放地层水的中间容器(4)的底部相连，所述泡沫发生器(8)通过六通阀(9)与岩心管(10)及岩心管(11)的入口相连。
3.ー种利用如权利要求I所述装置測量并联岩心泡沫驱气相分流量的方法，其特征在于，包括步骤如下 (1)模拟油田地层条件将石英砂按照配比分别填制岩心管(10)及岩心管(11)； (2)利用气测渗透率仪测量所述岩心管(10)及岩心管(11)的滲透率，称取填砂后的岩心管(10 )及岩心管(11)的干重分别为ml、m2 ; (3)将填砂后的岩心管(10)及岩心管(11)抽真空，保持4飞小时； (4)将岩心管(10)及岩心管(11)分别饱和地层水调节六通阀(9)，利用平流泵(7)将盛放地层水的中间容器(4)中的地层水驱替至填砂后的并联的岩心管(10)及岩心管(11); (5)关闭平流泵(7)，分别称取填砂后的岩心管(10)及岩心管(11)的湿重m'pm' 2，根据公式①计算所述各岩心管的孔隙体积Vtl 式中，Vtl—填砂后的岩心管的孔隙体积，mL ;m—填砂后的岩心管干重，g ；m/ 一填砂后的岩心管湿重，g ； P 一地层水的密度，g/cm3 ； (6)利用恒温箱(27)对填砂后的岩心管(10)及(11)进行加热，恒温至要模拟地层温度，待用; (7)控制手摇泵(12)，调节回压阀(13)及(14)的压カ至模拟地层压カPh; (8 )打开平流泵(7 )，向并联岩心管(10 )及(11)同时注入起泡剂溶液段塞；(9)测量得到并联岩心管入口压力为P。；打开气瓶(1)，向中间容器(2)充气至压力P。； (10)打开平流泵(6)驱替中间容器(2)中的气体，气体与起泡剂溶液按体积比I:1混合，经过泡沫发生器(8)形成泡沫后，经过六通阀(9)，所述泡沫以I飞ml/min的速度注入并联岩心管(10)及岩心管(11)中，注入泡沫的体积为O. 3飞PV，记录六通阀(9)处的压力，SP并联的岩心管入口压力； (11)关闭平流泵(6); (12)打开平流泵(7)，将地层水按I飞ml/min的速度注入并联的岩心管(10)及岩心管(11)中，对注入泡沫后的岩心管(10)及岩心管(11)进行后续水驱，记录六通阀(9)处的压力，即并联的岩心管入口压力；利用质量传感器(19)及质量传感器(20)记录并联的岩心管(10)、(11)出口端液相分流量数据，同时利用气体计量器(21)及(22)分别记录并联岩心管(10)和(11)出口端气相分流量数据 液相分流量数据，沿并联的岩心管(10)和岩心管(11)出口端流出的液体分别进入产出液收集器(15 )及产出液收集器(16 )中，通过天平(17 )称量相同时间间隔下的产出液收集器(15)的质量，即岩心管(10)出口端液相分流质量；通过天平(18)称量相同时间间隔下的产出液收集器(16)的质量，即岩心管(11)出口端液相分流质量； 气相分流量数据，沿并联的岩心管(10)和岩心管(11)出口端流出的气体分别进入气体计量器(21)及气体计量器(22)中，通过调整广口瓶(23)的高度，使得广口瓶(23)中的液面高度与气体计量器(21)中的液面相平，记录相同时间间隔下气体计量器(21)中液面的读数，即岩心管(10)出口端的气相分流体积；通过调整广口瓶(24)的高度，使得广口瓶(24)中的液面高度与气体计量器(22)中的液面相平，记录相同时间间隔下气体计量器(22)中液面的读数，即岩心管(11)出口端的气相分流体积； (13)计算上述η个时间点的并联的岩心管(10)和岩心管(11)出口端的液相分流量数据岩心管(10)的出口液相分流质量为M1, M2,……Mn，则岩心管(10)的出口液相分流体 MMM积为
全文摘要
本发明涉及一种测量并联岩心泡沫驱气相分流量的装置，主要包括泡沫发生装置、盛放地层水的中间容器、盛放原油的中间容器、恒温箱、岩心管和数据采集系统；所述称重传感器安装在产出液收集器的底部，用于监测所述岩心管出口分液量的重量；广口瓶通过气体计量器与产出液收集器相连。利用本发明所述的装置，能够独立完成实时测量并联岩心泡沫驱替过程中并联岩心的气相分流量。通过对并联岩心出口端的产出液进行气液分离，利用特定装置测量并联岩心出口端气相分流量，同时该装置也可以测出并联岩心出口分液量，结合流体注入量及并联岩心两端压力变化，可以分析并联岩心中不同注入量下泡沫在高、低渗透层的调剖分流情况。
文档编号G01F22/02GK102865898SQ20121030914
公开日2013年1月9日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者李松岩, 李兆敏, 张东, 李宾飞, 张超 申请人:中国石油大学(华东)