本发明涉及油田开采领域，特别涉及一种凝胶动态成胶性能评价装置及方法。
背景技术
随着油田的不断开发，油藏的非均质性越来越严重，致使储藏于低渗透层的原油不易开采。通过使用聚合物凝胶调剖剂可封堵高渗透层，扩大注入水的波及面积，有利于对低渗透层储油的开采。而聚合物凝胶调剖剂在配置后的初始状态为粘稠液体，在注入油层后，一般在1-7天后交联成凝胶状，因此对聚合物凝胶调剖剂的成胶性能进行评价，有利于判断其调剖性能。但在实际应用中，聚合物凝胶调剖剂在油层中始终为流动状态，因此提供一种凝胶动态成胶性能的评价装置或者方法是十分必要的。
现有技术提供了一种凝胶动态成胶性能的评价装置，该装置包括：人造岩心、设置在人造岩心上的压力传感器、用于向人造岩心内注水的平流泵、用于盛装聚合物凝胶调剖剂的储罐。其中，人造岩心为5-30米长，填砂体积为4000ml，人造岩心上设置有注入口和输出口，以便于水及聚合物凝胶调剖剂流通人造岩心。通过压力传感器可直接读取人造岩心内部的压力。在实验时，首先利用平流泵向人造岩心内注水，并记录压力传感器的读数。聚合物凝胶调剖剂在经过预定成胶时间后，通过平流泵驱动储罐内的聚合物凝胶注入人造岩心内，记录压力传感器的读数。根据两次读数之间的比值，可以推断聚合物凝胶调剖剂在经过预定成胶时间后，在油层的成胶性能。当评价在不同成胶时间时，聚合物凝胶调剖剂的动态成胶性能时，可通过设置多个人造岩心进行上述实验。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术提供的评价装置在评价聚合物凝胶调剖剂在不同成胶时间的动态成胶性能时，需要设置多个人造岩心，但每个人造岩心的体积大，实验过程复杂，很难对聚合物凝胶调剖剂在不同成胶时间的成胶状态进行准确评价。
技术实现要素：
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种便于在不同成胶时间时，对聚合物凝胶动态成胶性能进行准确评价的装置及方法。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种凝胶动态成胶性能评价装置，所述装置包括：设置有可视窗的箱体；设置在所述箱体外的控制器；设置在所述箱体外并与所述控制器电连接的电机，所述控制器用于控制所述电机运行；与所述电机通过联轴器连接的第一皮带轮；与所述第一皮带轮通过传动皮带联接的第二皮带轮；一端与所述第二皮带轮连接，另一端可转动地穿过所述箱体并与所述箱体内的夹持件连接的第一传动轴；多个被所述夹持件夹持的试管，每个所述试管的管口通过胶塞封堵；在每个所述试管内可上下移动的测试岩块；所述测试岩块呈柱体结构，所述测试岩块上均匀设置有多个纵向通孔。
具体地，作为优选，所述纵向通孔为柱体结构、方形体结构、或者六棱柱结构。
具体地，作为优选，所述夹持件包括：上夹板、下夹板、两个螺杆及与所述螺杆配套的螺母；两个所述螺杆的下端均与所述下夹板垂直连接，上端分别由所述上夹板上设置的螺纹孔穿出，并通过所述螺母锁紧固定；多个所述试管的下端及所述胶塞的上端分别与所述下夹板和所述上夹板的板面相抵；所述第一传动轴与其中一个所述螺杆垂直连接。
具体地，作为优选，所述下夹板上设置有与所述试管下端相配合的第一凹槽，所述试管的下端卡入所述第一凹槽内；所述上夹板上设置有与所述胶塞上端相配合的第二凹槽，所述胶塞的上端卡入所述第二凹槽内。
具体地，作为优选，所述装置还包括放置在所述箱体内的固定支架，所述夹持件可转动地设置在所述固定支架内。
具体地，作为优选，所述装置还包括：与所述第一传动轴相对设置的第二传动轴；所述第二传动轴的一端与所述夹持件连接，另一端可转动地穿过所述固定支架的侧壁。
具体地，作为优选，所述箱体为恒温箱。
具体地，作为优选，所述恒温箱的温度调整范围为：30℃-200℃。
第二方面，本发明实施例还提供了利用上述装置对凝胶动态成胶性能进行评价的方法，所述方法包括：
通过控制器使电机运行，所述电机将动力传输至第一皮带轮，所述第一皮带轮转动，并将动力通过传动皮带传输至第二皮带轮，所述第二皮带轮转动，并通过第一传动轴带动夹持件转动，进而带动在所述夹持件内的试管转动，测试岩块沿着所述试管上下移动，以模拟油层的剪切环境。
在预定成胶时间时，通过所述控制器使所述电机停止运行，并使所述试管处于竖直状态，此时，所述测试岩块在重力作用下向下滑动，记录所述测试岩块下滑至所述试管底端的下落时间。
根据所述下落时间，对聚合物凝胶的动态成胶性能进行评价。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的凝胶动态成胶性能评价装置，通过设置试管、以及在试管内设置测试岩块，以模拟具有剪切环境的油层。通过将测试岩块设置为柱体结构，以避免在上下滑动时划伤试管的内壁，在测试岩块上均匀设置有多个纵向通孔，增大了对聚合物凝胶调剖剂的剪切作用，以便于精确地模拟油层的剪切环境，而且在测试岩块上下滑动时，聚合物凝胶调剖剂均匀地流入或者由纵向通孔流出，可防止测试岩块发生偏磨。通过设置箱体、控制器、电机、第一皮带轮、第二皮带轮、夹持件、并将试管设置在夹持件内，便于自动地、简单地、省时省力地、可视地控制夹持件带动试管转动不同时间，进而便于评价在不同成胶时间时，聚合物凝胶调剖剂的动态成胶性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的凝胶动态成胶性能评价装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的测试岩块的俯视图。
其中，附图标记分别表示：
1箱体，
2控制器，
3电机，
4第一皮带轮，
5传动皮带，
6第二皮带轮，
7夹持件，
701上夹板，
702下夹板，
703螺杆，
704螺母，
8第一传动轴，
9试管，
10胶塞，
11测试岩块，
1101纵向通孔，
12固定支架，
13第二传动轴。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种凝胶动态成胶性能评价装置，如附图1所示，该装置包括：设置有可视窗的箱体1；设置在箱体1外的控制器2；设置在箱体1外并与控制器2电连接的电机3，控制器2用于控制电机3运行；与电机3通过联轴器连接的第一皮带轮4；与第一皮带轮4通过传动皮带5联接的第二皮带轮6；一端与第二皮带轮6连接，另一端可转动地穿过箱体1并与箱体1内的夹持件7连接的第一传动轴8；多个被夹持件7夹持的试管9，每个试管9的管口通过胶塞10封堵；在每个试管9内可上下移动的测试岩块11。
需要说明的是，试管9内盛放有聚合物凝胶调剖剂，测试岩块11能够在试管9内下沉至试管9的底端，以使聚合物凝胶调剖剂受到剪切作用，进而模拟油层中受剪切力的聚合物凝胶调剖剂。
以下就本发明实施例提供的装置的工作原理给予描述：
首先配制用于实验的聚合物凝胶调剖剂，在多个试管9中装填凝胶调剖剂，并用胶塞10封堵试管9的管口。然后将试管9安装在夹持件7内，并将整个装置组装好。通过控制控制器2使电机3运行，则电机3将动力传递给第一皮带轮4，第一皮带轮4转动，并通过传动皮带5将动力传递给第二皮带轮6。第二皮带轮6转动，并通过第一传动轴8将动力传递给夹持件7，夹持件7带动多个试管9转动。试管9内的测试岩块11将在试管9内上下移动，以便于模拟油层的剪切环境。
待电机3运行预定时间后，通过控制器2使电机3停止运行，并使试管9处于竖直状态。此时，测试岩块11在重力作用下向下滑动，记录多个测试岩块11滑动至试管9底端的时间，并取平均值，以获取测试岩块11的平均下落时间。
根据测试岩块11的平均下落时间，可以评价聚合物凝胶动态成胶的性能，平均下落时间越大，聚合物凝胶动态成胶性能越好。
通过控制器2控制电机3运行，可容易地获取多组实验数据，以便于评价聚合物凝胶在不同成胶时间的动态成胶性能。
本发明实施例提供的凝胶动态成胶性能评价装置，通过设置试管9、以及在试管9内设置测试岩块11，以模拟具有剪切环境的油层。通过将测试岩块11设置为柱体结构，以避免在上下滑动时划伤试管9的内壁，在测试岩块11上均匀设置有多个纵向通孔1101，增大了对聚合物凝胶调剖剂的剪切作用，以便于精确地模拟油层的剪切环境，而且在测试岩块11上下滑动时，聚合物凝胶调剖剂均匀地流入或者由纵向通孔流出，可防止测试岩块11发生偏磨。通过设置箱体1、控制器2、电机3、第一皮带轮4、第二皮带轮6、夹持件7、并将试管9设置在夹持件7内，便于自动地、简单地、省时省力地、可视地控制夹持件7带动试管9转动不同时间，进而便于评价在不同成胶时间时，聚合物凝胶调剖剂的动态成胶性能。
具体地，测试岩块11的材料优选与油层材质接近的岩体材料，并且在测试岩块11使用前，可通过将其在水及油中浸泡，以便于精确地模拟油层。
其中，纵向通孔1101的结构有多种，例如纵向通孔1101为柱体结构、方形体结构、或者六棱柱结构。
作为优选，如附图2所示，纵向通孔1101呈柱体结构。如此设置纵向通孔1011的结构，使纵向通孔1101的内壁受力均衡，延长了该测试岩块11的使用寿命。
夹持件7主要用于固定多个试管9及封堵试管9上端的胶塞10，以在其转动时，带动试管9转动。夹持件7的结构有多种，在基于结构简单，容易拆装的前提下，给出以下具体实施方式：
如附图1所示，夹持件7包括：上夹板701、下夹板702、两个螺杆703及与螺杆703配套的螺母704；两个螺杆703的下端均与下夹板702垂直连接，上端分别由上夹板701上设置的螺纹孔穿出，并通过螺母704锁紧固定；多个试管9的下端及胶塞10的上端分别与下夹板702和上夹板701的板面相抵；第一传动轴8与其中一个螺杆703垂直连接。
其中，试管9及胶塞10固定设置在夹持件7内的方式有多种，例如试管9及胶塞10可以通过粘结的方式固定在上夹板701与下夹板702之间，粘结的方式简单，连接力强。还可以通过以下方式设置：
下夹板702上设置有与试管9下端相配合的第一凹槽，试管9的下端卡入第一凹槽内；上夹板701上设置有与胶塞10上端相配合的第二凹槽，胶塞10的上端卡入第二凹槽内。
设置第一凹槽和第二凹槽避免在夹持件7转动过程中，试管9及胶塞10脱落，便于试管9、胶塞10与下夹板702、上夹板701的拆装。
如附图1所示，本发明实施例提供的装置还包括放置在箱体1内的固定支架12，夹持件7可转动地设置在固定支架12内。
设置固定支架12对夹持件7及箱体1均起到保护作用，进一步地对第一传动轴8进行限位，避免第一传动轴8上下晃动。
固定支架12的结构有多种，优选具有以下结构的固定支架12：
固定支架12包括：四个方形板；四个方形板首尾顺次连接构成方形框体结构；第一传动轴8穿过固定支架12的一个侧板，并与夹持件7连接。
上述结构的固定支架12容易设置，能够平稳地放置在箱体1内。
进一步地，为了便于夹持件7可转动地设置在固定支架12内，如附图1所示，本发明实施例提供的装置还包括：与第一传动轴8相对设置的第二传动轴13；第二传动轴13的一端与夹持件7连接，另一端可转动地穿过固定支架12的侧壁。
具体地，第一传动轴8与夹持件7和第二皮带轮6之间、第二传动轴13与夹持件7之间可以为键连接，以便于实现拆装。
第一传动轴8上设置有键凸块，第二皮带轮6的轴孔孔壁上以及夹持件7侧壁连接孔孔壁上均设置有与键凸块相配合的键槽。同样的，第二传动轴13上也设置有键凸块，夹持件7的侧壁连接孔孔壁上设置有与该键凸块相配合的键槽。
箱体1和固定支架12上均设置有用于使第一传动轴8穿过的通孔，固定支架12上设置有用于使第二传动轴13穿过的通孔。由于电机3可以放置在箱体1的顶壁上，与电机3通过联轴器连接的第一皮带轮4，通过传动皮带5将第二皮带轮6悬挂在箱体1外。因此，第二皮带轮6在转动的过程中难免会发生振动，这会导致第一传动轴8与其穿过的通孔之间，第二传动轴13与固定支架12上设置的通孔之间发生滚动摩擦。为了减少这种摩擦阻力，延长箱体1、固定支架12的使用寿命，在第一传动轴8、第二传动轴13所穿入通孔的孔壁上设置耐磨涂层。
具体地，该耐磨涂层包括：碳化二钒(v2c)陶瓷、七碳化八钒(v8c7)陶瓷，该涂层与通孔之间为冶金结合，结合力强，避免陶瓷颗粒脱落，降低了通孔内壁的摩擦系数。
该耐磨涂层还可以为密度为5.0-6.0g/cm3的氮化钒(vn)耐磨涂层，该涂层具有高硬度、低磨损率、低摩擦系数。
进一步地，为了避免第一传动轴8及第二皮带轮6晃动，本发明实施例提供的装置还包括：用于对第二皮带轮6限位的支座，第二皮带轮6可转动地设置在支座上，支座的下端放置在地面上。
具体地，箱体1为恒温箱，以便于控制试管9所处的温度环境，进而便于模拟油层的温度环境。
恒温箱的温度调整范围为：30℃-200℃，例如可以为30℃、50℃、70℃、90℃、110℃、130℃、150℃、170℃、200℃等。如此设置恒温箱的温度调整范围，便于模拟具有与油层温度(油层温度一般为40-150℃)相同的温度环境。
具体地，电机3上设置有信号接收模块和控制模块；控制器2为计算机，控制器2、信号接收模块、控制模块顺次电连接。
计算机上装有用于控制电机3的软件，以便于操作人员控制。通过计算机可给予电机3启动、停止、不同转速的控制指令，电机3上的信号接收模块接收相应的控制指令并处理，然后将控制信号传输给控制模块，控制模块根据控制信号将向电机3的驱动部件发送相应的控制指令，以使电机3能够做出相应的动作。
第二方面，本发明实施例还提供了该装置对凝胶动态成胶性能进行评价的方法，该方法包括：
通过控制器2使电机3运行，电机3将动力传输至第一皮带轮4，第一皮带轮4转动，并将动力通过传动皮带5传输至第二皮带轮6，第二皮带轮6转动，并通过第一传动轴8带动夹持件7转动，进而带动在夹持件7内的试管9转动，测试岩块11沿着试管9上下移动，以模拟油层的剪切环境。
在预定成胶时间时，通过控制器2使电机3停止运行，并使试管9处于竖直状态，此时，测试岩块11在重力作用下向下滑动，记录测试岩块11下滑至试管9底端的下落时间。
根据下落时间，对聚合物凝胶的动态成胶性能进行评价。
上述方法能够自动地、简单地、省时省力地、可视地实现控制夹持件7带动试管9转动不同预定成胶时间，进而便于在不同预定成胶时间时，对模拟聚合物凝胶调剖剂在油层的动态成胶性能进行评价。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种凝胶动态成胶性能评价装置：如附图1所示，该装置包括：箱体1(恒温箱)、控制器2、电机3、第一皮带轮4、传动皮带5、第二皮带轮6、夹持件7、第一传动轴8、多个试管9、多个胶塞10、多个测试岩块11、固定支架12、第二传动轴13。其中，恒温箱上设置有可视窗，控制器2位于恒温箱外，电机3放置在恒温箱的顶壁上，并与控制器2电连接，第一皮带轮4与电机3的联轴器连接，第一皮带轮4和第二皮带轮6之间通过传动皮带5联接。第一传动轴8的一端与第二皮带轮6连接，另一端可转动地顺次穿过恒温箱、固定支架12，并与夹持件7的侧壁连接。第二传动轴13与第一传动轴8相对设置，其一端与夹持件7的侧壁连接，另一端可转动地穿过固定支架12的侧壁。多个试管9被夹持在夹持件7内，每个试管9的管口通过胶塞10封堵。测试岩块11可上下移动地位于试管9内。
恒温箱的温度调整范围为：30℃-200℃，内腔体积为：1000mm×800mm×500mm，恒温箱侧壁设置有一个直径为10.5mm的通孔。第一传动轴8的外径为10mm。电机1的转速范围为：0-100r/min。第一皮带轮4外径为50mm，第二皮带轮6外径为200mm。固定支架12的两个侧壁上的通孔直径为10.5mm，上夹板701及下夹板702的规格为400mm×50mm，螺杆703的高度为300mm，外径为20mm。试管9的容积为150ml，外径为30mm，夹持件7内固定有8个试管9。测试岩块11的外径为25mm。
实施例2
利用实施例1提供的装置对凝胶动态成胶性能进行评价，评价方法具体如下：
首先，配制质量百分比均为0.4％的聚丙烯酰胺(分子量为2000万，水解度18％)和醋酸铬的混合凝胶溶液800ml，将该混合凝胶溶液分别置于8个装有测试岩块11的试管中，并用橡胶10封堵管口，将整个装置安装好。
然后接通电源，设置恒温箱的温度为50℃，并设置电机3的转速及运行时间。其中，电机3的转速根据静态成胶时间与成胶强度的实验结果推断得出，可以根据公式(1)设置电机3的转速与实验运行时间的关系：
s＝-0.0047d+v初(1)
其中，s为电机3转速，单位为r/min；d为实验开始后计算机的运行时间，单位为min；v初为电机3的初始转速，r/min。
电机3的转速具体设置为初始转速15r/min(默认电机3每一转所用的时间刚好为测试岩块11在初始配制的凝胶溶液中的下落时间，即4s)，随实验运行时间d的增大，电机3的转速逐渐降低。在电机3运行过程中，电机3将动力传输至第一皮带轮4，第一皮带轮4转动，并将动力通过传动皮带5传输至第二皮带轮6，第二皮带轮6转动，并通过第一传动轴8带动夹持件7转动，进而带动在夹持件7内的试管9转动，测试岩块11沿着试管9上下移动，以模拟油层的剪切环境。在电机3运行2127min后，该聚合物凝胶调剖剂动态成胶，通过控制器2使电机3停止运行，并使试管9处于竖直状态，此时，测试岩块11在重力作用下向下滑动，记录测试岩块11下滑至试管9底端的下落时间为12s。
由上述下落时间关系，可以推出公式(2)：
t成胶＝3t初(2)
t成胶为聚合物凝胶动态成胶时，测试岩块11的下落时间，单位为s；t初为凝胶溶液配制的初始状态时，测试岩块11的下落时间，单位为s。
即由本实施例可以得出：测试岩块11在试管9内的下落时间，为其在初始配制的凝胶溶液中下落时间的3倍以上时，该聚合物凝胶调剖剂动态成胶。
实施例3
利用实施例1提供的装置对凝胶动态成胶性能进行评价，本实施例与实施例2的不同之处在于：
聚合物凝胶溶液：配制质量百分比为0.3％的聚丙烯酰胺(分子量为2500万，水解度18％)、及质量百分比为0.4％的醋酸铬的混合凝胶溶液800ml。
具体地，设置电机3的转速为20r/min(t初＝3s)，最后得到聚合物凝胶动态成胶时间为3126min，此时测试岩块11在试管9内下落时间为9s(t成胶)。
由本实施例同样可以得出：测试岩块11在试管9内的下落时间，为其在初始配制的凝胶溶液中下落时间的3倍以上时，该聚合物凝胶调剖剂动态成胶。
由实施例1及实施例2可知，本发明实施例提供的装置能够用于对凝胶动态成胶性能进行评价，并可便于推断不同聚合物凝胶调剖剂的动态成胶时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。