岩心驱替实验设备和实验方法与流程

本发明涉及一种油气田勘探开发的实验设备，特别涉及一种带有环压加热装置的岩心驱替实验设备和岩心驱替的实验方法。

背景技术：

致密砂岩储层的驱替实验是为了模拟地层条件动态开展岩心水驱油、CO2驱油、CO2吞吐、化学驱研究工作，应用核磁共振技术在驱替实验研究中可动态观察到岩心内部孔隙结构驱油效果和剩余油分布规律。

岩心中流体相对渗透率测定是油田开发实验室最重要的基础分析项目之一，其测试结果的准确性直接影响油田的开发效果。现有技术中提出了多种岩心驱替实验设备，其主要包括岩心夹持装置和多孔介质的分析检测装置。

中国专利申请公开号CN101458218A公开了一种二氧化碳驱油核磁共振成像检测装置，其主要包括注入系统、模拟岩心装置、核磁共振成像装置、温度压力测控系统和出口计量系统。根据该文献的描述，可以看出其存在的主要问题：1.模拟岩心装置的岩心是充填石英砂，而不是天然岩心。另外模拟岩心装置对于岩心周围只能加热、不能加环压，即模拟岩心装置是耐温的填砂模型，而不能模拟地层致密砂岩储层油藏压力。2.实验中的填砂模型注入压力与致密砂岩岩心相比，压力较低。3.整个检测装置没有在线抽真空部分。总体上该检测装置不能满足模拟地层致密油藏压力实验要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种岩心驱替实验设备，从而克服现有技术中的实验设备中无法对岩心加环压的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种岩心驱替的实验设备和实验方法，其能够显著提高岩心驱替实验中的压力和温度，从而实现岩心驱替实验设备模拟地层致密油藏温度、压力，以利用核磁共振技术来在线实时开展致密砂岩储层躯替实验研究。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种岩心驱替实验设备，用于模拟地层致密油藏的温度和压力，该岩心驱替实验设备包括：岩心夹持装置，其包括圆筒形的腔体，所述腔体用于放置岩心，且所述腔体的两端分别设有环压介质输入口和环压介质输出口，所述腔体的内壁和所述岩心之间形成了环压空间；环压加热装置，其通过管线连接至所述环压介质输入口和环压介质输出口，以构成环压回路，该环压加热装置包括：第一环压介质容器，其用于存放环压介质；环压泵，其用于泵送环压介质；以及加热容器，其与所述环压泵相连接并用于对所述环压介质进行加热；以及核磁共振装置，其与所述岩心夹持装置操作性地连接，所述核磁共振装置包括磁体、探头、核电子设备和操作控制台。

优选地，上述技术方案中，所述岩心夹持装置的两端设有岩心输入口和设有岩心输出口。

优选地，上述技术方案中，所述岩心输入口处设置有抽真空装置。

优选地，上述技术方案中，所述环压加热装置还包括回压阀和回压泵，该回压阀和回压泵设在所述环压回路上并位于所述岩心输出口的下游，以将所述环压介质输送回所述第一环压介质容器。

优选地，上述技术方案中，所述环压回路上设有温度控制器，以控制所述加热容器的温度。

优选地，上述技术方案中，所述环压回路上还设有温度传感器，以测量 所述圆筒形的腔体的温度。

优选地，上述技术方案中，所述环压回路上设有压力表和回压表，所述压力表用来指示所述环压泵所提供的环压值，所述回压表用来指示所述回压泵所提供的回压值，所述环压值大于所述回压值。

本发明的另一方面提供了一种岩心驱替的实验方法，其使用了如前所述的岩心驱替实验设备来进行，其特征在于，所述实验方法包括：将岩心放置在所述岩心夹持装置的圆筒形的腔体内；将环压介质通过环压泵输送到所述加热容器，以对该环压介质进行加压和加热；将经过加压和加热的环压介质输送到所述腔体内，以对所述岩心进行加环压；启动所述抽真空装置，将所述腔体内抽真空；启动所述核磁共振装置来进行驱替实验。

优选地，环压介质被加压到45MPa，温度被加热到100℃。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的岩心驱替实验设备具有环压加热装置，实现了在核磁共振装置上开展致密砂岩高温、高压驱替实验。

2.所述实验设备能够承受45MPa，温度100℃的环压，满足了实验要求。

3.在实验设备上，模拟致密砂岩油藏温度压力，开展了不同渗透率岩心、不同驱替压力下水驱油、CO2驱油、CO2吞吐驱替实验研究工作。本发明的实验设备的各项指标性能符合实验要求，驱替实验研究工作顺利完成。实验装置可靠、耐用。

4.所述驱替实验设备中每个部分组合简易、方便，实现了不同部分的模块化连接。

附图说明

图1是根据本发明的岩心驱替实验设备的示意图。

图2是根据本发明的岩心驱替实验方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1显示了根据本发明具体实施方式的本发明基于发明的岩心驱替实验设备的示意图。如图1所示，根据本发明优选实施方式的岩心驱替实验设备主要包括岩心夹持装置、环压加热装置和核磁共振装置三部分。

岩心夹持装置包括圆筒形的腔体5，内部用于放置岩心6。该腔体5用于承载施加到岩心6的环压和温度。由于岩心6放入腔体后与腔体5的上下壁之间存在间隙，构成了环压空间，使得环压介质可以流过岩心6的周缘以施加环压。腔体5的左端设有环压介质输入口9，右端设有环压介质输出口8，环压介质通过环压介质输入口9进入到腔体5内部并施加在岩心6的外壁上，进行环压测试。在本实施方式中，岩心6的外部包裹有橡皮套，环压介质只与岩心6的外包裹橡皮套接触，不与岩心直接接触。此外，所述岩心夹持装置的两端设有岩心输入口7和设有岩心输出口10，用于岩心的放置和移出。

在本发明中，所述环压加热装置通过管线连接至所述环压介质输入口9和环压介质输出口8，以构成环压回路。根据一个优选实施方式，所述环压加热装置包括第一环压介质容器18、环压泵17、加热容器13、开关15、温度传感器11和温度控制器12。环压泵17将第一环压介质容器18中的环压介质经过第一管线16传输到加热容器13进行加热，加热完成后环压介质通过腔体5的环压介质入口9进入到腔体5内，从而对岩心6施加一定强度的环压和温度。其中，开关15是加热容器13的输出端的开关，温度控制器12用于控制加热容器13的温度，温度传感器11用于测量圆筒形的腔体5的温度， 且温度控制器12还控制岩心6的温度。

优选地，所述环压加热装置还包括回压阀20和回压泵21，二者均设置在环压回路上并位于环压介质输出口8的下游。回压泵21通过第二环压介质容器22中的环压介质给回压阀20加压。从腔体5中流出的环压介质经过回压阀20和回压泵21，并经过第二管线23回到了第一环压介质容器18，从而形成了保压保温的介质环流。

在本发明的优选实施方式中，环压加热装置还设有压力表14和回压表19。压力表14用于指示环压泵17所泵送的环压值的大小。回压表19用于指示回压值的大小。其中环压泵17加于岩心6的环压略高于回压阀20的压力，

所述核磁共振装置主要是由磁体1、探头2、电子设备3和操作控制台4组成。当岩心6放入到核磁岩心夹持装置装备完成后，将岩心夹持装置放入到探头2中，岩心夹持装置的岩心输入口10和/或输出口11连接至抽真空装置，岩心经过加环压温度抽真空饱和油稳定后开始驱替实验，此时打开核磁电子设备3、操作控制台4，即可在线开展核磁测试岩心动态驱替实验。

下面结合图2对根据本发明优选实施方式的岩心驱替的实验方法的步骤进行描述。

首先，选择需要进行实验的致密砂岩岩心。在本实施例中，岩心长度最大300毫米、直径25毫米。

其次，在步骤S101中，将岩心6放入到岩心夹持装置的圆筒形的腔体5内，并将岩心夹持装置放入到核磁共振设备的探头2中。

接着，在步骤S102中，将环压介质通过环压泵17输送到加热容器13，使得环压介质被加热到一定压力和一定温度。

接着，在步骤S103中，将经过加压和加热的环压介质输送到腔体5内，以对所述岩心进行加环压。具有一定压力和温度的环压介质只与岩心6的外包裹橡皮套接触，不与岩心6直接接触。为了能使加压加热的环压介质对岩心6保持一定的环压和温度，必须使环压介质进行保压保温循环。该已经加 压加热的环压介质通过环压介质输出口8传输到回压阀20。回压阀20的压力由回压泵21供给，其值略小于环压值数值，从而实现了加压加热介质保压保温环流，同时温度传感器11实时检测环压介质在岩心夹持装置内的温度。

接下来，在步骤S104中，启动抽真空装置，将腔体5内抽真空。在本实施例中，将岩心夹持装置左端的岩心输出口10关闭，打开右端的岩心输入口7与真空装置连接的阀门，启动真空泵开始对岩心抽真空。抽真空完毕后完成饱和油建立束缚水过程。

最后，在步骤S105中，启动所述核磁共振装置来进行驱替实验，启动驱替泵开始水驱油或CO2驱油实验。岩心环压始终高于水或CO2驱油压力。

驱替实验的初始状态，启动核磁共振装置测试岩心原始饱和油状态，包括图像和T2谱。在水驱油或CO2驱油过程的任意时刻，都可应用核磁共振装置获取图像和T2谱。驱替实验完成后，应用核磁共振装置获取岩心剩余油分布图像和T2谱。

基于本发明设计的岩心驱替实验设备，其由于具备了环压加热装置，并结合了真空装置和核磁共振装置，从而实现模拟地层致密砂岩油藏温度和压力，在线抽真空饱和岩心样品、在线水驱油、CO2驱油、CO2吞吐以及进一步开展化学驱研究工作。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。