一种用于助排剂性能测试系统及方法与流程

1.本发明涉及油气田开发评价技术领域，具体涉及一种用于助排剂性能测试系统及方法。


背景技术：

2.随着勘探开发的不断深入，储层改造液的单井使用规模逐渐加大。储层改造液在改善储层渗流通道的同时，也会给储层带来水锁伤害，降低改造效果。针对上述情况，目前储层改造液普遍采用加入助排剂的方式来降低水锁害。
3.目前，对助排剂的评价方法主要有nb/t14003.1-2015中7.9排出性能测定方法、sy/t5755-2016中6.8助排率测试方法，以及续化蕾等在《煤层气储层水锁伤害影响因素及防治措施研究》文献提到的岩心伤害及解除法。但是，现有的助排剂评价装置及评价方法没有考虑到储层吸附对助排剂性能的影响，评价方法不吻合现场实际情况，无法真实的反映出助排剂在压裂后地层中的真实助排和防水锁效果。


技术实现要素：

4.针对上述助排剂评价装置及方法存在的问题及不足的至少一个方面，本发明提供了一种用于助排剂性能测试系统及方法。本发明利用该装置可以测试助排剂的助排性能，该装置具有模拟现场、操作直观等特点。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本发明的一个目的是提供了一种用于助排剂性能测试系统。
7.本发明的另一个目的是提供了一种使用助排剂性能评价系统的方法。
8.第一方面，本发明提供了一种用于助排剂性能测试系统，所述助排剂性能测试系统包括气液注射系统、地层吸附模拟系统、岩心反应模拟系统、气液排出量检测系统；所述气液注射系统连接地层吸附模拟系统，所述气液注射系统连接岩心反应模拟系统，所述地层吸附模拟系统连接岩心反应模拟系统，所述岩心反应模拟系统连接气液排出量检测系统；
9.所述气液注射系统，用于将实验液体注入下一级装置的地层吸附模拟系统、岩心反应模拟系统，及用于注入气体；其中，实验液体可以是助排剂溶液或其他实验液体；
10.所述地层吸附模拟系统，用于填装吸附剂，对助排剂溶液进行部分吸附；
11.所述岩心反应模拟系统，用于装入已知渗透率的岩心，并使经过所述地层吸附模拟系统后的助排剂溶液注入所述岩心；
12.所述气液排出量检测系统，用于通过调整管路阀门，使用高压气体或油反向注入岩心，待稳定后采集流量压力数据进行计算；具体地，液体排出量由单位时间内电子天平上质量增加量测定，气体排出量由气体流量计测定。
13.在试验时，将助排剂溶液装入气液注射系统中，将吸附剂装入地层吸附模拟系统中，将已知渗透率的岩心装入岩心反应模拟系统，调整管线阀门，开启注水泵，使助排剂溶
液首先流经地层吸附模拟系统，再注入岩心反应模拟系统的岩心中；然后调整管路阀门，使用高压气体或油反向注入岩心，待稳定后采集流量压力数据，计算岩心的试后渗透率，进而计算得出助排剂的助排率；也可采集注入助排剂溶液前后的流量压力数据，计算得出助排剂的助排率。本发明可对助排剂降低水锁伤害的性能进行精确评价，为助排剂的产品研发及性能评价提供可靠数据及有力的实验支撑。
14.本发明在实验液体进入岩心之前，经过了地层吸附模拟系统，实验结果更能模拟现场实际情况。本发明系统配备的地层吸附模拟系统可以改变内部的容积及长度，并可以将内部填充物压实，模拟不同储层改造施工情况下的助排性能。综上所述，本发明可根据需要模拟现场的井况、工况，进而可对助排剂助排性能进行精确评价，以对助排剂进行性能评价、筛选及研发，为储层改造作业提供可靠数据及有力的实验支撑。
15.进一步地，所述气液注射系统、地层吸附模拟系统、岩心反应模拟系统、气液排出量检测系统均为钢性材质构成，承受压力不低于20mpa。
16.进一步地，所述气液注射系统包括第一注水泵、活塞式液罐和气瓶，所述第一注水泵通过管路连接活塞式液罐，以第一注水泵推动活塞式液罐；所述活塞式液罐通过管路阀门连接地层吸附模拟系统、岩心反应模拟系统；
17.所述第一注水泵，用于精确控制流量及压力，包括恒流与恒压两种注液模式；
18.所述活塞式液罐，用于配合第一注水泵来注射实验液体；在活塞的两端分别为助排剂溶液及清水，所述第一注水泵注入清水，推动活塞，将助排剂溶液排出液罐；
19.所述管路及管路阀门按需求连接，用于控制实验流程；
20.所述气瓶，用于注入气体；所述气瓶带有减压阀，用于控制气体压力。
21.进一步地，所述活塞式液罐数量包括至少一个(可以采用多个)，通过管路阀门控制将任意一个活塞式液罐的液体注入下一级系统。
22.进一步地，所述气液注射系统通过管路阀门控制选择将气体或液体注入地层吸附模拟系统或岩心反应模拟系统；通过管路阀门将流经地层吸附模拟系统的气体或液体注入岩心反应模拟系统；通过管路阀门控制将液体或气体最终导入气液排出量检测系统。
23.进一步地，所述地层吸附模拟系统由内外管反向嵌套组合在一起，内外管之间通过螺纹接合，并通过旋转调节组合后的内外管内容积；其中外管的外侧螺纹采用密封橡胶，内外管旋至任何位置均可密封，用于调整内部空间大小。
24.进一步地，所述内外管的出、入口端均设置有滤网，用于阻止所述地层吸附模拟系统内部填装的吸附剂固体颗粒流出。
25.所述滤网设置于小段连接管内部，连接管一端连接内外管的出、入口端，一端连接管线系统。
26.进一步地，所述岩心反应模拟系统包括金属外筒和橡胶筒，所述橡胶筒贯穿金属外筒且两端均与金属外筒接合；所述金属外筒和橡胶筒之间的环空为封闭状态，且环空通过管路与第二注水泵相连，用于固定岩心；
27.所述环空中注满清水，由相连的第二注水泵提供压力，所述橡胶筒内用于装入实验岩心及同直径金属管，金属管两端连通，一端连接岩心，一端连接管线。
28.进一步地，所述金属管的外侧一端带有螺纹，由螺纹固定在岩心反应模拟系统外筒上。
29.进一步地，所述气液排出量检测系统包括电子天平、烧杯和气体流量计，所述电子天平上设置有烧杯，所述烧杯通过第一条管路和管路阀门连接岩心反应模拟系统出口端，所述烧杯还通过第二条管路和管路阀门连接地层吸附模拟系统、岩心反应模拟系统入口端。
30.进一步地，所述吸附剂包括陶粒、石英砂或岩屑。
31.进一步地，所述助排剂的助排率(通过助排率来衡量助排剂助排性能)通过如下计算公式计算得到：
32.η＝(q2/q1)
×
100％
33.式中：
34.η为所述助排剂的助排率，单位为％；q1为岩心干燥状态下的气体流量，单位为l/min；q2为岩心在实验液体饱和后的气体流量，单位为l/min。
35.第二方面，本发明还提供了一种使用所述的一种用于助排剂性能测试系统的方法，所述方法包括以下步骤：
36.步骤1，接通电源，在所述助排剂性能测试系统的活塞式液罐中装入实验液体(即助排剂溶液)，在所述地层吸附模拟系统中填入陶粒、石英砂或岩屑，将已知渗透率的岩心装入所述岩心反应模拟系统；
37.步骤2，打开所述岩心反应模拟系统相连的第二注水泵，调节至预定压力；
38.步骤3，调整管路阀门，使所述气瓶的气体能够通过岩心加持器，并流至气体流量计；
39.步骤4，调节所述气瓶的减压阀至最小，打开气瓶，调节气瓶的减压阀至预定压力，记录稳定的气体流量q1；
40.步骤5，调整管路阀门，打开所述活塞式液罐相连第一注水泵，设置注入模式及参数，将活塞式液罐中的实验液体驱动至所述地层吸附模拟系统中，此时，实验液体中的助排剂会有一部分被吸附至陶粒、石英砂或岩屑上；
41.步骤6，继续注入实验液体，直至实验液体流经所述岩心反应模拟系统并流至所述气液排出量检测系统中电子天平的烧杯上，此时，岩心被减少了助排剂成分的实验液体饱和；
42.步骤7，调整管路阀门，使所述气瓶的气体可以通过岩心加持器，并流至电子天平上的烧杯；
43.步骤8，调节所述气瓶的减压阀至最小，打开气瓶，调节气瓶的减压阀至预定压力，此预定压力与步骤4相同，此时，岩心中的实验液体将被排出至电子天平上的烧杯；
44.步骤9，待电子天平上显示的质量不再增加后，调整管路阀门，使流出岩心加持器的气体流至气体流量计，记录稳定的气体流量q2；
45.所述助排剂的助排性能，通过如下计算公式计算得到：
46.η＝(q2/q1)
×
100％
47.式中：η为所述助排剂的助排率，单位为％；q1为岩心干燥状态下的气体流量，单位为l/min；q2为岩心在实验液体饱和后的气体流量，单位为l/min。
48.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
49.本发明在实验液体进入岩心之前，经过了地层吸附模拟系统，实验结果更能模拟
现场实际情况。该系统配备的地层吸附模拟系统可以改变内容积及长度，并可以将内部填充物压实，模拟不同储层改造施工情况下的助排性能。综上所述，本发明提供的一种用于助排剂性能测试系统及方法，可根据需要模拟现场的井况、工况，进而可对助排剂助排性能进行精确模拟及评价，以对助排剂进行性能评价、筛选及研发，为储层改造作业提供可靠数据及有力的实验支撑。
附图说明
50.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
51.图1为本发明一种用于助排剂性能测试系统结构示意图。
52.附图标记及对应的零部件名称：
53.1-第一注水泵；2-管路；3-活塞式液罐；4-管路阀门；5-地层吸附模拟系统；6-滤网；7-第二注水泵；8-岩心反应模拟系统；9-烧杯；10-气体流量计；11-气瓶；12-电子天平。
具体实施方式
54.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
55.实施例1
56.如图1所示，本发明一种用于助排剂性能测试系统，所述助排剂性能测试系统包括气液注射系统、地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8、气液排出量检测系统；所述气液注射系统连接地层吸附模拟系统5，所述气液注射系统连接岩心反应模拟系统8，所述地层吸附模拟系统5连接岩心反应模拟系统8，所述岩心反应模拟系统8连接气液排出量检测系统；
57.所述气液注射系统，用于将实验液体注入下一级装置的地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8，及用于注入气体；其中，实验液体可以是助排剂溶液或其他实验液体；
58.具体地，所述气液注射系统包括第一注水泵1、活塞式液罐3和气瓶11，所述第一注水泵1通过管路2连接活塞式液罐3，以第一注水泵1推动活塞式液罐3；所述活塞式液罐3通过管路阀门4连接地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8；
59.所述第一注水泵1，用于精确控制流量及压力，包括恒流与恒压两种注液模式；所述活塞式液罐3，用于配合第一注水泵1来注射实验液体；在活塞的两端分别为助排剂溶液及清水，所述第一注水泵1注入清水，推动活塞，将助排剂溶液排出液罐；所述管路及管路阀门按需求连接，用于控制实验流程；所述气瓶11，用于注入气体；所述气瓶11带有减压阀，用于控制气体压力。
60.其中，所述活塞式液罐3数量包括至少一个(可以采用多个)，通过管路阀门4控制将任意一个活塞式液罐的液体注入下一级系统。
61.所述气液注射系统通过管路阀门4控制选择将气体或液体注入地层吸附模拟系统5或岩心反应模拟系统8；通过管路阀门4将流经地层吸附模拟系统5的气体或液体注入岩心反应模拟系统8；通过管路阀门4控制将液体或气体最终导入气液排出量检测系统。
62.所述地层吸附模拟系统5，用于填装吸附剂，对助排剂溶液进行部分吸附；实施时，所述吸附剂包括陶粒、石英砂或岩屑。具体地，所述地层吸附模拟系统5由内外管反向嵌套组合在一起，内外管之间通过螺纹接合，并通过旋转调节组合后的内外管内容积；其中外管的外侧螺纹采用密封橡胶，内外管旋至任何位置均可密封，用于调整内部空间大小。
63.其中，所述内外管的出、入口端均设置有滤网6，用于阻止所述地层吸附模拟系统5内部填装的吸附剂固体颗粒流出。所述滤网6设置于小段连接管内部，连接管一端连接内外管的出、入口端，一端连接管线系统。
64.所述岩心反应模拟系统8，用于装入已知渗透率的岩心，并使经过所述地层吸附模拟系统5后的助排剂溶液注入所述岩心；具体地，所述岩心反应模拟系统8包括金属外筒和橡胶筒，所述橡胶筒贯穿金属外筒且两端均与金属外筒接合；所述金属外筒和橡胶筒之间的环空为封闭状态，且环空通过管路与第二注水泵7相连，用于固定岩心；所述环空中注满清水，由相连的第二注水泵7提供压力，所述橡胶筒内用于装入实验岩心及同直径金属管，金属管两端连通，一端连接岩心，一端连接管线。
65.其中，所述金属管的外侧一端带有螺纹，由螺纹固定在岩心反应模拟系统8外筒上。
66.所述气液排出量检测系统，用于通过调整管路阀门，使用高压气体或油反向注入岩心，待稳定后采集流量压力数据进行计算；具体地，液体排出量由单位时间内电子天平上质量增加量测定，气体排出量由气体流量计测定。具体地，所述气液排出量检测系统包括电子天平12、烧杯9和气体流量计10，所述电子天平12上设置有烧杯9，所述烧杯9通过第一条管路和管路阀门连接岩心反应模拟系统8出口端，所述烧杯9还通过第二条管路和管路阀门连接地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8入口端。
67.其中，所述助排剂的助排率(通过助排率来衡量助排剂助排性能)通过如下计算公式计算得到：
68.η＝(q2/q1)
×
100％
69.式中：
70.η为所述助排剂的助排率，单位为％；q1为岩心干燥状态下的气体流量，单位为l/min；q2为岩心在实验液体饱和后的气体流量，单位为l/min。
71.具体地，所述气液注射系统、地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8、气液排出量检测系统均为钢性材质构成，承受压力不低于20mpa。
72.在试验时，将助排剂溶液装入气液注射系统中，将吸附剂装入地层吸附模拟系统5中，将已知渗透率的岩心装入岩心反应模拟系统8，调整管线阀门，开启注水泵，使助排剂溶液首先流经地层吸附模拟系统5，再注入岩心反应模拟系统8的岩心中；然后调整管路阀门，使用高压气体或油反向注入岩心，待稳定后采集流量压力数据，计算岩心的试后渗透率，进而计算得出助排剂的助排率；也可采集注入助排剂溶液前后的流量压力数据，计算得出助排剂的助排率。本发明可对助排剂降低水锁伤害的性能进行精确评价，为助排剂的产品研发及性能评价提供可靠数据及有力的实验支撑。
73.实施时，第一注水泵1、活塞式液罐3、带减压阀的气瓶11、地层吸附模拟系统5、岩心反应模拟系统8通过管路2、管路阀门4接连在一起，并能通过管路阀门4控制气液最终流入烧杯9或气体流量计10。
74.基于上述结构，本发明对实验材料的设置方式，给出示例：
75.如图1所示，将实验液体装入活塞式液罐3，可以打开盖子直接倒入，也可以使用第一注水泵1反驱吸水，带动活塞吸入实验液体，将地层吸附模拟系统5的内外管旋至所需的位置，在一端装好滤网6、从另一端使用陶粒、石英砂或岩屑装满地层吸附模拟系统5，然后装好装样端滤网6，继续旋紧内外管，将填充物压紧，将已知渗透率的岩心装入岩心反应模拟系统8，然后用两个同直径金属管从两端顶紧岩心，并用螺纹固定住。
76.本发明在实验液体进入岩心之前，经过了地层吸附模拟系统，实验结果更能模拟现场实际情况。本发明系统配备的地层吸附模拟系统可以改变内部的容积及长度，并可以将内部填充物压实，模拟不同储层改造施工情况下的助排性能。综上所述，本发明可根据需要模拟现场的井况、工况，进而可对助排剂助排性能进行精确评价，以对助排剂进行性能评价、筛选及研发，为储层改造作业提供可靠数据及有力的实验支撑。
77.实施例2
78.如图1所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种使用实施例1所述的一种用于助排剂性能测试系统的方法，所述方法包括以下步骤：
79.步骤1，接通电源，在所述助排剂性能测试系统的活塞式液罐中装入实验液体(即助排剂溶液)，在所述地层吸附模拟系统中填入陶粒、石英砂或岩屑，将已知渗透率的岩心装入所述岩心反应模拟系统；
80.步骤2，打开所述岩心反应模拟系统相连的第二注水泵，调节至预定压力；
81.步骤3，调整管路阀门，使所述气瓶的气体可以通过岩心加持器，并流至气体流量计；
82.步骤4，调节所述气瓶的减压阀至最小，打开气瓶，调节气瓶的减压阀至预定压力，记录稳定的气体流量q1；
83.步骤5，调整管路阀门，打开所述活塞式液罐相连第一注水泵，设置注入模式及参数，将活塞式液罐中的实验液体驱动至所述地层吸附模拟系统中，此时，实验液体中的助排剂会有一部分被吸附至陶粒、石英砂或岩屑上；
84.步骤6，继续注入实验液体，直至实验液体流经所述岩心反应模拟系统并流至所述气液排出量检测系统中电子天平的烧杯上，此时，岩心被减少了助排剂成分的实验液体饱和；
85.步骤7，调整管路阀门，使所述气瓶的气体可以通过岩心加持器，并流至电子天平上的烧杯；
86.步骤8，调节所述气瓶的减压阀至最小，打开气瓶，调节气瓶的减压阀至预定压力，此预定压力与步骤4相同，此时，岩心中的实验液体将被排出至电子天平上的烧杯；
87.步骤9，待电子天平上显示的质量不再增加后，调整管路阀门，使流出岩心加持器的气体流至气体流量计，记录稳定的气体流量q2；
88.所述助排剂的助排性能，通过如下计算公式计算得到：
89.η＝(q2/q1)
×
100％
90.式中：η为所述助排剂的助排率，单位为％；q1为岩心干燥状态下的气体流量，单位为l/min；q2为岩心在实验液体饱和后的气体流量，单位为l/min。
91.在步骤3、步骤4、步骤7、步骤8、步骤9中，通过带减压阀的气瓶注入气体的过程可
以改由通过第一注水泵及活塞式液罐注入油的过程，以模拟油井助排率，也可以根据井况使用其他介质或实验材料。
92.上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
93.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
94.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
95.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
96.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
97.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。