一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置及使用方法

本发明涉及石油工程中的石油资源开发，具体涉及一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置及使用方法。

背景技术：

1、渗吸作用是指在毛管力作用下，多孔介质中的润湿相流体置换出来非润湿相的过程。致密油藏在注水开发过程中，注入水渗吸到基质中将原油置换出来，能有效改善致密油藏的注水开发效果，提高采收率，因此众多学者对渗吸特征及机理、实验方法等展开深入研究。

2、目前对于岩心的渗吸机理研究主要通过质量法和体积法来获取渗吸特征。质量法：通过悬挂称重的方法测量岩心渗吸过程中的质量变化来分析渗吸机理，但实验初始阶段浮力不稳定，容易错过流体渗吸能力最强的阶段，无法获取完整的渗吸特征。例如专利cn104101563a，将待测岩样通过悬绳悬挂在应力传感器上，测量岩石样品在定温常压下吸入的压裂液的质量随时间的变化关系。体积法：体积法的主要原理是将岩心置于渗吸液中，渗吸液体连接带有刻度的毛细管，记录岩心发生渗吸前后的毛细管内液面变化，计算岩心渗吸量的大小，该方法适用于高孔隙度、高渗透率的岩样，但对于致密、孔渗性差的岩样，由于岩样的总孔隙体积小，吸入的水量少，渗吸时间长，受温度影响大，导致实验误差大，从而使得该方法在低渗透岩也上的应用受到限制。

3、质量法和体积法都主要停留在从宏观层面上获取岩心的渗吸特征，且实验进程慢获取时间长，而微观层面上的渗吸，通过显微观察装置可以直观快速的观察和获取岩心的渗吸特征。

4、在用普通光源的显微装置观察渗吸特征时，因为油相和水相的透光性在微观尺度上相差很小，所以在渗吸过程中当油相和水相混合时，会出现油水界面不清晰，无法准确分辩定位流体。但是，如果使用荧光光源，在各相流体中加入不同的荧光示踪剂，就能准确的观察各相流体渗吸过程的油水界面和渗流特征分析渗吸机理。

5、温度是渗吸作用的重要影响因素，温度的升高可以降低模拟油粘度以及降低毛管力，影响渗吸特征，所以模拟地层的实际温度，可以更好的研究地层条件下的渗吸特征及机理。

6、在实际地层中，一般存在一定的岩层走势，岩层走势也是影响渗吸作用的重要因素，比如在页岩储层中，由于其层理发育，平行于层理方向的渗吸速率明显高于垂直于层理方向的渗吸速率，其次渗吸作用不仅靠毛管力作用，还受重力影响，岩层走势可以决定重力对渗吸影响的方向。而且在微观渗吸实验中，观察的是孔隙尺度的渗流，重力的影响不能忽视。所以在微观渗吸研究中，模拟岩层走势是非常必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置及使用方法，在模拟地层温度和走势的条件下，借助显微镜和荧光染料，直观地观察岩样的渗吸过程，获取岩样的渗吸特征，探究岩样的渗吸机理。

2、为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置，所述的装置包括恒温系统、倾角调节旋钮、荧光光源、观察装置、进液系统、计算机。

3、所述的恒温系统应确保能够根据地层实际温度情况，调节箱内温度，温度范围从25℃到90℃，且确保箱内温度保持恒定。

4、所述的进液系统可以准确控制渗吸液体的送入量，通过更换中间容器可以送入不同液体。

5、所述的荧光光源包括光源与滤光装置，具备产生强光并过滤出特定波长光线的能力，可以根据不同的荧光染料过滤出特定波长的光线。

6、所述的观察装置包括目镜与物镜。且所述目镜确保可以更换为电子目镜，以方便上传显微影像。

7、所述的进液系统可以准确控制渗吸液体的送入量，通过更换中间容器可以送入不同液体，送入的液体中需加入一定浓度的荧光染料，荧光染料分为油相和水相两种，要求荧光颜色不同，且确保每种染料只能溶于一相液体。所述水相荧光染料为绿色聚苯乙烯荧光微球，激发波长峰值为542nm，发射波长峰值为612nm，使用浓度为5～1000ppm，优选浓度为20ppm。所述油相荧光染料为尼罗红荧光染料，激发波长峰值530nm,发射波长峰值635nm，荧光颜色为桔红色荧光，使用浓度为1～5ppm，优选浓度为2ppm。

8、所述的倾角调节旋钮可以根据需要模拟的岩层走势调节整个显微系统和待测岩样的倾角，调节旋钮上配备精密的倾角刻度，确保可以准确的调节岩样的倾角。

9、本发明提供了一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置的使用方法，包括如下步骤：

10、s1、首先需要对岩心进行预处理，将岩心样品切割，铸胶(抽真空加压饱和固化剂)，升温固化，打磨抛光成薄片，溶胶(溶解固化剂)，最后封装在岩样玻片中。

11、s2、将封装好的岩样玻片水平放入载物台中央并固定好，入口端与出口端连接相对应的管道，并在接口处用密封胶密封；

12、s3、提前10min打开荧光光源，调节观察装置，微移岩样玻片，进行对焦，直至获得清晰的样品影像；

13、s4、调节装置倾角模拟岩层走势，控制所需温度，直至温度维持恒定；

14、s5、通过进液系统送入含有荧光染料的渗吸液体进行渗吸实验，直至荧光面积不再继续扩大，判断为渗吸完成；

15、s6、分析影像数据，通过计算油水两相荧光面积，计算渗吸效率，根据荧光进入速度，计算不同孔径不同液体的渗吸速度，根据流体界面弯曲方向判断流体的润湿性。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明可以根据岩层走势调节装置倾角，模拟研究实际地层中岩层走势对渗吸作用的影响；

18、(2)本发明可以通过调节恒温箱温度模拟地层温度，也可以通过重复实验研究温度对渗吸作用的影响；

19、(3)本发明利用荧光染料在激发波长光的照射下产生荧光的特性，标记渗吸实验中的油水两相，用电子目镜记录微观层面的渗吸影像，可以重复观察，直观的优点；

20、(4)本发明可以获取微观层面的岩样渗吸特征，从微观的角度研究分析渗吸机理。

技术特征：

1.一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置，其特征在于，所述装置可以对岩心在不同的岩层走势、温度、压力条件下进行渗吸微观分析，所述装置主要包括恒温系统、倾角调节旋钮、荧光光源、观察装置、进液系统、计算机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的恒温系统包括恒温箱，加热管和保持温度稳定的恒温控制单元，可以控制箱内温度保持恒定。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的倾角调节旋钮用于调节整个显微系统的倾角，模拟岩层走势。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的荧光光源包括光源和控制波长的滤光片，保证光源波长在530～635nm之间。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的观察装置包括目镜与物镜，用于放大观察岩心样品的渗吸过程，目镜应可以更换为电子目镜，记录上传渗吸过程的影像。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的进液系统用于向岩样送入渗吸液体，可以控制送入渗吸液体的量。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的考虑岩层走势的微观渗吸研究装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的微观渗吸研究装置的使用方法，其特征在于：所述步骤(1)的操作包括：将岩心样品切割，铸胶，固化，打磨，溶胶、封装在岩样玻片中。

9.根据权利要求7所述的微观渗吸研究装置的使用方法，其特征在于：所述步骤(2)的操作包括：将封装好的岩样玻片水平放入载物台并固定好，入口端与出口端连接相对应的管道，并在接口处用密封胶密封。

10.根据权利要求7所述的微观渗吸研究装置的使用方法，其特征在于：所述步骤(5)的操作包括：模拟地层水和/或模拟油渗吸产生的荧光面积不再扩大时可以判断为渗吸完成。

技术总结
本发明公开了一种考虑岩层走势的微观渗吸研究装置及使用方法，装置主要包括恒温系统、倾角调节旋钮、荧光光源、观察装置、进液系统、计算机，本装置及方法能在考虑岩层走势，温度的情况下，借助荧光反应，在微观上观察岩心渗吸的整个过程，以研究岩心的渗吸机理。本装置及方法考虑全面，精度高，接近地层的实际情况，主要为在模拟实际地层条件下获取岩心在微观层面上的渗吸特征、研究岩心的渗吸规律提供了设计原则，对进一步研究岩心渗吸机理以及油藏科学高效开发的指导等具有重大意义。

技术研发人员：刘旭,周利华,李闽,唐雁冰,杜翔宇,李星甫,杨鑫
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11