测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置及方法

本发明属于石油与天然气开采，尤其涉及一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置及方法。

背景技术：

1、在能源紧缺及节能减排的背景下，二氧化碳驱油与封存一体化技术有着十分广阔的前景。注二氧化碳开发技术不仅适用于常规油藏，对于低渗透、特低渗透油藏，二氧化碳也可以显著提高原油采收率，同时在一定程度上可以实现二氧化碳永久封存，降低二氧化碳对环境的影响。

2、二氧化碳驱油与封存技术简单的理解就是将二氧化碳注入油层，以提高原油采收率，同时将多余的二氧化碳永久封存在深部地层中。二氧化碳溶解在原油中时，会使原油体积膨胀、黏度下降，进而改善油水流度比，还可以降低油水的界面张力。并且二氧化碳驱替原油过程中，部分二氧化碳以不同形式被捕集在多孔介质内，实现二氧化碳永久封存。因此，与其他开发技术相比，二氧化碳驱具有不可比拟的优越性。利用二氧化碳技术不仅能解决油田水驱开发后期提高采收率的问题，还能实现二氧化碳地质封存，缓解环境压力。目前，二氧化碳驱油与封存一体化开发技术在油田中尚未形成工业化应用，但是随着技术的发展以及应用范围的扩大，二氧化碳驱油与封存一体化技术将会在我国油田绿色高效开发中发挥更大的作用。

3、在油藏实际应用过程中，二氧化碳的注入方式包括二氧化碳驱和二氧化碳吞吐，厘清二氧化碳与储层流体接触后的复杂传质规律是实现二氧化碳驱埋过程的关键。其中，二氧化碳在储层流体中的溶解速率是评价二氧化碳驱埋一体化效果的重要因素。

4、目前，有关二氧化碳在原油中溶解速率的测试方法主要有两种：一是通过分离油水两相，然后对油相进行闪蒸分离实验，从而得到二氧化碳在油相中的溶解速率，该方法对于常规油藏中的二氧化碳溶解速率求解是有效的，但是测试方法具有一定的局限性，且实验方法不够简便直观；二是通过使用pvt筒，测定不同温度压力条件下二氧化碳在原油中的溶解速率，该方法简便易操作，但油藏实际情况比较复杂，此方法无法模拟实际储层情况，只能测试理想条件下的二氧化碳在原油中的溶解速率。同时，两种方法只能测试两相体系内二氧化碳的溶解速率，对于三相体系仍不适用。因此，本发明旨在研究一种简便易操作可以准确测量多孔介质中二氧化碳在液相中溶解速率的可视化装置及方法，既可以实现多相体系高效准确测量二氧化碳溶解速率，又能直观观察不同流体之间的相互作用特征。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置及方法，该可视化实验装置能够有效准确地测量不同物性多孔介质中二氧化碳在不同流体中的溶解速率，研究在近似油藏条件下注入的二氧化碳在储层流体中的溶解规律，从而为油田的实际开发以及二氧化碳驱埋过程提供技术及理论支撑。

2、本发明提供了一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置，包括：

3、可视化模型；所述可视化模型包括密闭腔体；所述密闭腔体内设置有多孔介质与压力传感器；所述密闭腔体设置有气体注入口、液体注入口；

4、驱替装置；所述驱替装置包括驱替泵与中间容器；所述中间容器包括储水容器与储油容器；所述驱替装置与可视化模型的液体注入口相连通；

5、注气装置；所述注气装置与可视化模型的气体注入口相连通。

6、优选的，所述密闭腔体还设置有采出口；

7、所述可视化实验装置还包括流体收集装置；所述采出口与流体收集装置相连通。

8、优选的，还包括回压控制装置；所述采出口通过回压控制装置与流体收集装置相连通。

9、优选的，所述压力传感器包括第一压力传感器与第二压力传感器；

10、所述气体注入口设置于密闭腔体的顶端；

11、所述液体注入口设置于密闭腔体的底端

12、所述第一压力传感器设置于密闭腔体的上部；

13、所述第二压力传感器设置于密闭腔体的下部。

14、优选的，所述可视化实验装置还包括实时数据采集装置；通过实时数据采集装置记录第一压力传感器及第二压力传感器的数据。

15、优选的，所述可视化实验装置还包括减压阀；所述注气装置通过减压阀与可视化模型的气体注入口相连通。

16、优选的，所述可视化实验装置还包括恒温箱；所述可视化模型与驱替装置中的中间容器设置于所述恒温箱内。

17、本发明还提供了一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的方法，包括以下步骤：

18、s1)使用上述的可视化实验装置，并计算可视化模型的平均渗透率；

19、s2)通过驱替装置对可视化模型进行饱和原油操作或者饱和地层水操作，得到饱和模型；

20、s3)通过注气装置向饱和模型中注入二氧化碳，得到二氧化碳在液相中的溶解速率。

21、优选的，所述可视化模型的平均渗透率按照以下方法计算：

22、通过驱替装置向可视化模型中注入水至饱和状态，根据注入水的体积计算得到可视化模型的平均渗透率。

23、优选的，所述步骤s2)具体为：通过驱替装置向可视化模型中注入原油或地层水至液体刚好没过多孔介质，然后恒温静置，得到饱和模型。

24、本发明提供了一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置，包括：可视化模型；所述可视化模型包括密闭腔体；所述密闭腔体内设置有多孔介质与压力传感器；所述密闭腔体设置有气体注入口、液体注入口；驱替装置；所述驱替装置包括驱替泵与中间容器；所述中间容器包括储水容器与储油容器；所述驱替装置与可视化模型的液体注入口相连通；注气装置；所述注气装置与可视化模型的气体注入口相连通。与现有技术相比，本发明提供的实验装置可以直接观测二氧化碳在地层流体中的溶解规律，研究二氧化碳在不同物性砂样模型以及不同流体样品中的溶解规律，同时该可视化实验装置可以准确模拟在不同油藏条件下对二氧化碳的溶解速率的影响，从而可从微观角度揭示二氧化碳在原油中的溶解过程，并且该实验装置操作简单方便，可以实时获取二氧化碳在原油中的溶解质量，实验结束后，封闭模型注采系统，可以观测二氧化碳在原油中的溶解过程，实现溶解与埋存监测的双重效果，因此该实验装置提供了一种准确可靠测量不同物性多孔介质中二氧化碳在地层流体中溶解速率的思路，对研究二氧化碳驱埋一体化技术具有重要意义。

技术特征：

1.一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述密闭腔体还设置有采出口；

3.根据权利要求2所述的可视化实验装置，其特征在于，还包括回压控制装置；所述采出口通过回压控制装置与流体收集装置相连通。

4.根据权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述压力传感器包括第一压力传感器与第二压力传感器；

5.根据权利要求4所述的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置还包括实时数据采集装置；通过实时数据采集装置记录第一压力传感器及第二压力传感器的数据。

6.根据权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置还包括减压阀；所述注气装置通过减压阀与可视化模型的气体注入口相连通。

7.根据权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置还包括恒温箱；所述可视化模型与驱替装置中的中间容器设置于所述恒温箱内。

8.一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可视化模型的平均渗透率按照以下方法计算：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤s2)具体为：通过驱替装置向可视化模型中注入原油或地层水至液体刚好没过多孔介质，然后恒温静置，得到饱和模型。

技术总结
本发明提供了一种测量多孔介质中二氧化碳在液相溶解速率的可视化实验装置。与现有技术相比，本发明提供的实验装置可以直接观测二氧化碳在地层流体中的溶解规律，研究二氧化碳在不同物性砂样模型以及不同流体样品中的溶解规律，同时该可视化实验装置可以准确模拟在不同油藏条件下对二氧化碳的溶解速率的影响，从而可从微观角度揭示二氧化碳在原油中的溶解过程，并且该实验装置操作简单方便，可以实时获取二氧化碳在原油中的溶解质量，实验结束后，封闭模型注采系统，可以观测二氧化碳在原油中的溶解过程，实现溶解与埋存监测的双重效果，因此该实验装置提供了一种准确可靠测量不同物性多孔介质中二氧化碳在地层流体中溶解速率的思路。

技术研发人员：吕晓聪,彭超,刘慧卿,王敬,肖俊希
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29