本发明属于油气开采技术领域，具体涉及到聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置及系统。
背景技术：
在油气田开发领域，特别是聚合物驱提高石油采收率方向，聚合物和含聚合物的化学剂在油藏中流动时，往往伴随着机械降解和滞留的影响。其中机械降解包括剪切降解和拉伸降解，滞留分为吸附滞留、机械捕集、水动力滞留。拉伸降解是聚合物或者含聚合物的化学剂通过油藏孔喉影响其流变性的重要因素之一。目前研究聚合物和含聚合物的化学剂在油藏孔喉中拉伸降解特性的模拟装置主要有以下三种：
(1)岩心模拟装置：该装置即常规的驱替实验用人造岩心，该模型装置优点是保留了储层岩石本身的孔隙结构特征、岩石表面物理性质及胶结物，更接近于真实的多孔介质。由于孔隙结构较复杂，一方面，岩心模拟装置本身制作起来可重复性差。另一方面，在岩心模型装置中进行渗流模拟实验时，聚合物不仅发生拉伸降解，还有剪切降解、滞留(吸附、机械捕集、水动力滞留)等，所以聚合物在岩心模拟装置中的渗流实验只能笼统反映出聚合物的流变性规律，而无法单独评价聚合物在岩心模拟装置中的拉伸降解特性。
(2)填砂模拟装置：该装置与岩心模拟装置相似，填砂模拟装置由于是手动填砂，所以填砂模拟装置的制作本身可重复性较差。虽然在填砂模型装置中进行渗流模拟实验时，聚合物的滞留比较少，但是拉伸降解、剪切降解等多因素综合作用的问题依然存在，仍旧无法单独评价聚合物在填砂模拟装置中的拉伸降解特性。
(3)玻璃蚀刻模型装置：该模型装置由两个玻璃片构成。采用如下制作方法：其中一个玻璃片用蚀刻液或是激光蚀刻出具有一定油藏孔隙结构的流道或孔隙网络后，再与另一玻璃片胶结制作而成。该模型装置的优点可以排除由于聚合物机械捕集所造成聚合物溶液的粘度损失，而且可以制作一些简单的孔隙通道，模拟聚合物在油藏孔喉中的剪切和拉伸降解特性。但是，一方面该模型尺寸较小，不耐压，能够允许的流量和压力均比较小，难以模拟和评价聚合物在近井地带的高速拉伸速率条件下的拉伸降解特性；另一方面，该模型也不能把剪切和拉伸降解特性区分开。
聚合物或者含聚合物的驱油剂到达油藏深部的流变性是决定其驱油效果的关键，而聚合物在油藏孔喉中的拉伸降解特性是影响其流变性的关键因素之一，因此，聚合物在油藏孔喉中的拉伸降解特性对提高采收率具有重要的意义。因此，建立能够真实准确地评价聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性的模拟装置及系统是十分必要的。
现有的模拟装置(如岩心模拟装置和填砂模拟装置)难以消除聚合物在孔隙介质中发生剪切降解、吸附、机械捕集等多因素综合作用的影响，而且不能同时兼顾到油藏孔喉条件下的聚合物拉伸降解条件及拉伸降解特性的量化。评价聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性的关键在于，建立能够排除多因素综合作用的影响，同时实现模拟和准确量化聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性的装置及系统。
技术实现要素：
本发明目的之一是为了解决现有技术存在的不足，提供了聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置，目的之二是提供了一种聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统。
本发明的目的之一可以通过以下技术方案来实现：
聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置，
该装置由一组孔喉模型构成；
单个孔喉模型包括喉道部位和孔隙部位；
所述的喉道部位包括石英毛细管、公螺纹接头与用于粘合石英毛细管和公螺纹接头的胶结层；
所述的孔隙部位包括设有聚合物注入空间和孔隙结构的母螺纹接头；
所述的喉道部位和孔隙部位通过公螺纹接头和母螺纹接头进行螺纹连接，使聚合物注入空间、孔隙结构和石英毛细管依次连通。
本发明的目的之一还可以通过以下技术方案来实现：
该聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置，所述的孔喉模型具有不同的喉道长度。
所述的石英毛细管表面涂布聚酰亚胺涂层。
本发明的目的之二可以通过以下技术方案来实现：
该聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统，该系统包括注入系统、孔喉模型、采出聚合物测试系统；所述的孔喉模型为上述所述的聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置。
本发明的目的之二还可以通过以下技术方案来实现：
该聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统所述的注入系统包括：
恒速恒压泵；
活塞容器：与所述的恒速恒压泵通过设有二通阀的管路连接；
压力采集系统：设在所述的活塞容器出口管路上；其中，活塞容器出口管路上近活塞容器的一端设有二通阀，压力采集系统设在远离活塞容器一端；所述的压力采集系统包括压力传感器与压力显示器。
该聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统，模拟步骤包括：
(1)打开管路上的二通阀，利用恒速恒压泵将活塞容器中的聚合物泵入孔喉模型机械降解系统，压力采集系统检测到管路压力稳定后，利用采出聚合物测试系统收集降解后的聚合物，并测试其视粘度，计算聚合物粘度损失率；
(2)更换不同喉道长度的孔喉模型，然后重复步骤(1)，得到聚合物粘度损失率随喉道长度变化的关系曲线；
(3)将曲线进行外延至喉道长度为零时的聚合物粘度损失率，即为由于拉伸降解而产生的粘度损失率。
恒速恒压泵作为动力源，以一定的流速将聚合物通过管路由活塞容器泵入到聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置中，压力采集系统通过压力传感器采集聚合物在模拟装置入口端的压力，并由采出聚合物测试系统收集拉伸降解后的聚合物，并且使用流变仪测量拉伸降解后的样品视粘度。
聚合物在单个孔喉模型中的机械降解，由孔喉处的拉伸降解和喉道中的剪切降解两部分组成；孔喉模型的喉道直径或孔喉比同时影响聚合物的拉伸降解和剪切降解，其中，孔喉模型的喉道长度仅对喉道中的剪切降解产生影响，而并不影响孔喉处的拉伸降解。因而，为了研究聚合物在孔喉处的拉伸降解特性，无法直接使用喉道长度为零的孔喉模型进行模拟研究，而是采用不同喉道长度的一系列孔喉模型进行模拟研究。
本发明使用具有不同喉道长度的孔喉模型进行模拟试验，使聚合物发生拉伸降解，所述通过采出聚合物测试系统收集降解后的聚合物，并且通过流变仪测试聚合物流过不同喉道长度的孔喉模型的视粘度(剪切速率为7.34s-1)，计算聚合物粘度损失率，绘出聚合物粘度损失率随喉道长度变化的关系曲线，将曲线进行外延至喉道长度为零时的聚合物粘度损失率，即为由于拉伸降解而产生的粘度损失率。
附图说明
图1表示实施例1所述的聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置；
其中，1为石英毛细管；2为胶结层；3为公螺纹接头；4为孔隙结构；5为母螺纹接头；6为聚合物注入空间；
图2表示实施例2所述的聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统；
其中，7为恒速恒压泵；8，10为二通阀；9为活塞容器；11为压力传感器；12为压力显示器；13为孔喉模型；14为采出聚合物测试系统；
图3表示聚合物以不同拉伸速率流经不同喉道长度的拉伸降解特性模拟装置的视粘度；
图4表示聚合物以不同拉伸速率流经不同喉道长度的拉伸降解特性模拟装置的粘度损失率；
图5表示聚合物拉伸降解粘度损失率随拉伸速率变化曲线。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员根据本发明在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置
该装置由一组具有不同喉道长度孔喉模型构成；
其中，单个的孔喉模型如图1所示，孔喉模型包括喉道部位和孔隙部位；
所述的喉道部位包括石英毛细管(1)、公螺纹接头(3)与用于粘合石英毛细管和公螺纹接头的胶结层(2)；
所述的孔隙部位包括设有聚合物注入空间(6)和孔隙结构(4)的母螺纹接头(5)；
所述的喉道部位和孔隙部位通过公螺纹接头(3)和母螺纹接头(5)进行螺纹连接，使聚合物注入空间(6)、孔隙结构(4)和石英毛细管(1)依次连通；
所述的聚合物注入空间直径大于孔隙直径，孔隙直径大于石英毛细管内径；
其中，所述的石英毛细管表面涂布聚酰亚胺涂层；所述的胶结层(2)为工业万能胶(I型合众504超能万能胶)；公螺纹接头和母螺纹接头均为标准件，该装置可耐压30MPa。实施例2聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统
该系统连接方式如图2所示，包括注入系统、孔喉模型(13)、采出聚合物测试系统(14)；
所述的注入系统包括：恒速恒压泵(7)；
活塞容器(9)：与所述的恒速恒压泵(7)通过设有二通阀(8)的管路连接；
压力采集系统：设在所述的活塞容器(9)出口管路上；其中，活塞容器(9)出口管路上近活塞容器的一端设有二通阀(10)，压力采集系统设在远离活塞容器一端并且与孔喉模型(13)相连；所述的压力采集系统包括压力传感器(11)与压力显示器(12)；
所述的采出聚合物测试系统(14)包括现有技术中样品采集器与流变仪；
所述的孔喉模型(13)为实施例1所述的聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟装置；其中，孔喉模型(13)包括4个，所使用的石英毛细管的材质是熔融石英，内径为100μm，外径为360-362μm，外部涂布聚酰亚胺涂层厚度18-20μm，涂层保证了石英毛细管的柔韧性和强度(689.5MPa)；其他规格分别如表1所示，其中喉道长度即为石英毛细管长度，喉道直径即为石英毛细管直径：
表1孔喉模型的规格参数
实施例3模拟实验
利用聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性模拟系统进行模拟实验
模拟步骤包括：
(1)打开管路上的二通阀，利用恒速恒压泵将活塞容器中的聚合物泵入孔喉模型，压力采集系统检测到管路压力稳定后，利用采出聚合物测试系统收集降解后的聚合物，并测试其视粘度，计算聚合物粘度损失率；
(2)更换不同喉道长度的孔喉模型，然后重复步骤(1)，得到聚合物粘度损失率随喉道长度变化的关系曲线；
(3)将曲线进行外延至喉道长度为零时的聚合物粘度损失率，即为由于拉伸降解而产生的粘度损失率。
该实施例中所使用的恒速恒压泵的泵体容积229.18mL，最低流速0.01mL/min，最高压力20MPa。压力传感器的量程：0-20MPa，准确度等级：0.2级。流变仪为HAKKE RS6000型旋转流变仪，C60/1°Ti L锥板测量模式，粘度取剪切速率为7.34s-1对应的粘度；聚合物类型为常规HJ(聚丙酰胺类聚合物)，特性粘数为2510cm3/g，浓度为2200mg/L，矿化度为32868mg/L，视粘度(剪切速率7.34s-1)为30.57mPa·s，实验流量：0.05-10mL/min；计算过程如下所示
聚合物在拉伸降解模拟装置中的拉伸流动可以近似看作是单轴拉伸流动。通过分析可知，在流体被拉伸的过程中，并非以不变的拉伸速率被拉伸。为此，定义聚合物流经孔喉模型时的平均速度差与1/2孔隙长度的比值为拉伸速率。拉伸速率计算公式(1)如下，据此计算得到的拉伸速率如下表2所示。
式(1)中，为拉伸速率，1/s；vo为喉道流动速率，m/s；vi为孔隙流动速率，m/s；l为孔隙长度的一半，m。
表2聚合物实验流量及拉伸速率
根据哈克流变仪的视粘度测量结果，绘制聚合物以不同拉伸速率流经不同长度拉伸降解模拟装置，发生拉伸降解后的视粘度曲线如图3所示。
图3清楚地描述了聚合物以不同拉伸速率流经不同喉道长度的拉伸降解特性模拟系统后的视粘度。
聚合物流经单个油藏孔喉，发生机械降解(包含拉伸降解和剪切降解)，导致聚合物视粘度下降，为量化聚合物粘度下降幅度，定义聚合物发生机械降解前后的视粘度差与原始粘度的比值为粘度损失率。粘度损失率计算公式(2)如下，据此计算得到的聚合物以不同拉伸速率流经不同喉道长度的拉伸降解特性模拟装置的粘度损失率，并绘制曲线如图4所示。
式(2)中，η为粘度损失率，％；μi为初始视粘度(剪切速率为7.34s-1)，mPa·s；μd为拉伸降解后的视粘度，mPa·s。
聚合物单个在孔喉模型中的机械降解，由孔喉处的拉伸降解和喉道中的剪切降解两部分组成，孔喉模型的喉道直径或孔喉比同时影响聚合物的拉伸降解和剪切降解，孔喉模型的喉道长度仅对喉道中的剪切降解产生影响，而并不影响孔喉处的拉伸降解。为了研究聚合物在孔喉处的拉伸降解特性，无法直接使用喉道长度为零的孔喉模型进行模拟研究，而是采用不同喉道长度的一系列孔喉模型进行模拟研究，最后将聚合物在不同喉道长度条件下的粘度损失率曲线分别外延至喉道长度为零，此时的粘度损失率，即为由于拉伸降解而产生的粘度损失率，定义为拉伸降解粘度损失率。
据此，绘制出聚合物的拉伸降解粘度损失率随拉伸速率的变化曲线，如图5所示。由图5可知，聚合物在油藏孔喉中拉伸降解特性：随着拉伸速率的增加，拉伸降解粘度损失率呈幂律规律上升。
综上所述，本发明实施例中涉及到一系列孔喉模型的喉道直径保持不变，实际上通过改变孔喉模型中喉道直径(即石英毛细管的内径)，可以评价不同尺度的油藏孔喉中聚合物的拉伸降解特性，通过改变粘合石英毛细管的万能胶类型，也可以模拟不同压力驱替条件下聚合物的拉伸降解特性。相比于现有技术，本发明实施例可以真实准确的量化评价油藏孔喉中聚合物的拉伸降解特性。