并联岩心中流动泡沫层析成像检测装置及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及并联岩心中流动泡沫层析成像检测装置及其工作方法，属于石油化工技术领域。
【背景技术】
[0002]由于泡沫在地层中具有较高的视粘度，遇油消泡、遇水稳定，在含水饱和度较高的部位具有较高的渗流阻力，可以对高渗透层进行有效的封堵，有效地增加中低渗透部位的驱替强度，泡沫流体在油气开采中得以广泛应用。
[0003]泡沫的气相饱和度和气相分流量是表征泡沫调驱效果的两个重要参数，它们取值的大小均反映了岩心中气体的存留情况。不同渗透率岩心气相饱和度和气相分流量大小的不同，反映了泡沫对不同渗透率岩心作用机理的不同。
[0004]目前，现有的并联岩心气相饱和度和气相分流量的测量装置和方法具有以下局限性:一是，具有分别测量气相饱和度及气相分流量的装置和方法，但不能同时测量这两个参数；二是，对气相饱和度的测量一般只能得到岩心的平均气相饱和度，不能描述其气相饱和度在岩心中的分布。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明公开了并联岩心中流动泡沫层析成像检测装置；
[0006]本发明还公开了上述装置的工作方法；
[0007]本发明利用气体与液体密度差异大的特征，采用层析成像装置结合图像分割和三维重建方法获得气相饱和度，通过气液分离获得气相分流量，实现了气相饱和度分布和气相分流量的同时测量，为研宄泡沫在多孔介质中的运移规律提供技术支持。
[0008]术语解释:
[0009]1.气相饱和度:是指岩心中所含气体体积与岩心孔隙体积的比值。
[0010]2.气相分流量:是指泡沫在并联岩心流动过程中，高渗岩心、中渗岩心与低渗岩心出口的气体体积。
[0011]气相饱和度和气相分流量反映了气体在不同渗透率岩心中的驻留情况。
[0012]本发明的技术方案为:
[0013]并联岩心中流动泡沫层析成像检测装置，所述装置包括泡沫注入系统、并联岩心驱替系统、压力测量系统、计算机及层析成像仪，所述泡沫注入系统连接所述并联岩心驱替系统，所述压力测量系统连接所述计算机，所述并联岩心驱替系统固定设置在所述层析成像仪上；
[0014]所述泡沫注入系统包括高压气瓶、气体质量流量控制仪及起泡剂源，所述高压气瓶连接所述气体质量流量控制仪，所述气体质量流量控制仪连接所述起泡剂源；
[0015]所述并联岩心驱替系统包括地层水源、岩心管一、岩心管二、岩心管三、回压阀一、回压阀二、回压阀三、手摇泵、产出流体计量装置一、产出流体计量装置二、产出流体计量装置三、气体计量器一、气体计量器二、气体计量器三、广口瓶一、广口瓶二、广口瓶三，所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三并联连接，所述地层水源连接所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的入口，所述岩心管一、所述回压阀一、所述产出流体计量装置一、所述气体计量器一、所述广口瓶一依次连接，所述岩心管二、所述回压阀二、所述产出流体计量装置二、所述气体计量器二、所述广口瓶二依次连接，所述岩心管三、所述回压阀三、所述产出流体计量装置三、所述气体计量器三、所述广口瓶三依次连接；
[0016]所述测量系统包括压力传感器和压力表，所述压力表设置在所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的出口端，所述压力表连接所述手摇泵；
[0017]所述起泡剂源用于为所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三提供起泡剂；所述地层水源为所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三提供地层水；所述压力传感器用于监测所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的入口端的压力；所述压力表用于监测所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的出口端的压力。
[0018]所述回压阀一、所述回压阀二及所述回压阀三受所述手摇泵控制压力。
[0019]根据本发明优选的，所述起泡剂源包括盛放起泡剂的中间容器及平流泵，所述盛放起泡剂的中间容器底部连接所述平流泵，所述盛放起泡剂的中间容器出口端连接所述气体质量流量控制仪；所述地层水源包括盛放地层水的中间容器及所述平流泵，所述盛放地层水的中间容器底部连接所述平流泵；所述气体质量流量控制仪及所述盛放起泡剂的中间容器的出口端分别通过六通阀连接所述并联岩心驱替系统的入口。
[0020]根据本发明优选的，所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三通过测点并联连接。
[0021]所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三用于模拟层间窜流。
[0022]上述检测装置的工作方法，具体步骤包括:
[0023](I)模拟地层条件，选择不同粒径的石英砂分别填制所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三，并分别气测所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三的渗透率；
[0024](2)分别对经过步骤(I)处理的所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三抽真空；
[0025](3)通过地层水源分别对经过步骤(2)处理的所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三饱和地层水，所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三饱和地层水的体积为所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三的孔隙体积，所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三的孔隙体积之和为Ipv ;
[0026](4)控制所述手摇泵，调节所述回压阀一、所述回压阀二及所述回压阀三至模拟地层压力；
[0027](5)调节所述气体质量流量控制仪，将所述高压气瓶中的气体注入所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三，通过所述起泡剂源将起泡剂注入所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三，气体与起泡剂分别在所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三混合产生泡沫，在开始注入起泡剂至停止注入起泡剂时间段内，通过所述压力传感器实时记录检测的不同时刻的所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的入口端压力，在开始注入起泡剂至停止注入起泡剂时间段内，实时记录通过所述气体计量器一、所述气体计量器二及所述气体计量器三分别检测的不同时刻的所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三的出口端气相体积；计算相邻时刻气相体积的差值与时间差的比值，即为气相分流量；在开始注入起泡剂至停止注入起泡剂时间段内，对不同时刻所述岩心管一、所述岩心管二、所述岩心管三进行层析成像扫描，得到其扫描图像；
[0028](6)将步骤(5)得到的扫描图像转化为灰度图；
[0029](7)将步骤(6)得到的灰度图进行扫描、分割；
[0030](8)建立岩心模型三维数据体。
[0031]根据本发明优选的，对经过步骤(I)处理的所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三通过真空机抽真空3?4个小时，所述真空机负压为0.1MPa0
[0032]根据本发明优选的，步骤(3)中，通过平流泵将所述盛放地层水的中间容器中的地层水泵入所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三。
[0033]根据本发明优选的，步骤(5)中，通过平流泵将所述盛放起泡剂的中间容器中的起泡剂泵入所述所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三。
[0034]根据本发明优选的，步骤(5)中，起泡剂泵入所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三的速率为(0.5?3)ml/min ;气体与起泡剂分别在所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三混合，混合体积比例均为(0.3:1)?(3:1);气体与起泡剂分别在所述岩心管一、所述岩心管二及所述岩心管三混合产生泡沫，产生泡沫的总体积为(0.2?5)PV。
[0035]根据本发明优选的，所述将步骤(5)得到的扫描图像转化为灰度图，是指:对将步骤(5)得到的扫描图像进行对比度调整、除躁预处理，增强孔隙与基质的对比度，通过除躁去除图像中的实验污点，将扫描图像转化为只含亮度的灰度图。
[0036]根据本发明优选的，所述扫描图像分割，是指:采用指示克里金方法对步骤(6)得到的灰度图进行二值化处理，区分开孔隙与基质，对孔隙重新采用指示克里金方法进行二值化处理，将气相和液相区分开来。
[0037]其中，所述指示克里金方法为现有方法，具体可参见参考文献:A.N.Houston ；W.0tten ；P.C.Baveye ；S.Hapca.Adaptive-window indicator kriging:A thresholdingmethod for computed tomography images of porous