泡沫驱油评价装置及其评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油气田开发实验装备技术领域，特别涉及一种泡沫驱油评价装置及其 评价方法。
【背景技术】
[0002] 泡沫体系具有视粘度尚、堵大不堵小、堵水不堵油的特性，能够有效封堵中尚渗 透部位，具有选择性调剖的作用，可以提高波及系数；同时，起泡剂本身是一种活性很强的 表面活性剂，可以大幅度降低油水界面张力，改善油藏岩石润湿性，提高驱油效率。因此，泡 沫调驱是一种十分有发展前途的提高采收率的技术。实验室常采用模拟评价实验装置来评 价泡沫调驱效果，优化泡沫调驱的注入速度、注入体积、气液比等注入参数。
[0003] 目前，已经有大量的文献和专利公开了泡沫调驱评价装置。Pang等人在 《TransportinPorousMedia》2010 年的第 1 期发表了《TheBlockingAbilityand FlowingCharacteristicsofSteadyFoamsinPorousMedia》，提出了一种泡沫评价装 置。该装置的结构是气体从供气瓶经过质量流量控制器控制流量和起泡液进入泡沫发生 器，泡沫发生器是由直径为0. 25_的玻璃微珠填制而成，产生的泡沫从泡沫发生器流出后 进入六通阀，然后直接进入多孔介质，用来研究泡沫的封堵能力和流动行为，该装置虽然可 以采用气体质量流量控制器来控制气体流量，但是气体与起泡液混合形成泡沫以后，直接 与多孔介质入口端连接，承受来自多孔介质入口端压力以后，由于气体和液体的压缩性不 同，液体的进入量将大于气体进入量，导致液体进入量多于气体进入量，气液比不可控制； 该装置中的多孔介质是由均匀的玻璃珠填充做成的均质岩心模型，不能用来评价泡沫的选 择性进入作用。已公开专利CN102865898A和CN202202850U也提出了一种泡沫调驱评价装 置，该装置将气体装入活塞容器中，根据设定的气液比，同时用两台栗按照一定排量分别推 动活塞容器注入气体和起泡液进入到泡沫发生器中。该装置采用注入栗来控制气体流量， 同样存在多孔介质入口端压力传导到泡沫发生器以后，由于气体和液体的压缩性不同，液 体的进入量将大于气体进入量，导致液体进入量多于气体进入量，气液比不可控制，影响泡 沫调驱评价效果。该装置虽然可以用双岩心管研究泡沫的分流量，但是流体不能在模型中 发生层间窜流，因而不能模拟泡沫在多孔介质中的深部液流转向作用。此外，还有一些实验 装置没有泡沫发生器，直接将气体和起泡液通过六通阀同时注入到岩心模型中，气液比更 加不能保证。近几年，针对泡沫调剖技术更多的研究集中在泡沫的配方、性能评价及调剖矿 场试验方面，关于泡沫在多孔介质内的流动规律及封堵机理研究等方面尚存在欠缺，尤其 是缺少基础性且准确稳定的室内模拟实验装置及有效的实验方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种通过泡沫调驱提高原油采收率技术，能够用于评价泡沫 调驱效果和泡沫运移规律，提高实验准确性，精确控制气液比，为泡沫调驱技术提供基础理 论指导泡沫驱油评价装置及其评价方法。
[0005] 为此，本发明技术方案如下：
[0006] -种泡沫驱油评价装置，包括泡沫发生装置、供液装置、岩心模拟装置和数据采集 系统，其中：
[0007] 所述泡沫发生装置包括依次通过连接管道连通的储气瓶、缓冲气瓶、气体流量控 制器、泡沫发生器、泡沫储存罐和螺杆栗；
[0008] 所述供液装置包括盛放起泡液的活塞容器、盛放地层水的活塞容器、盛放原油的 活塞容器和柱塞栗，所述柱塞栗通过连接管道分别与所述盛放起泡液活塞容器、所述盛放 地层水的活塞容器和所述盛放原油的活塞容器的入口端连接，所述盛放起泡液的活塞容器 的出口端与所述泡沫发生器的进液端连接；
[0009] 所述岩心模拟装置包括回压栗、岩心模型、计量筒和环压栗，所述岩心模型上设有 模拟液体入口、环压栗连通口和模拟液体出口，所述环压栗通过连接管道与所述岩心模型 的环压栗连通口连接，在所述岩心模型模拟液体出口处的连接管道上设置有回压阀，所述 回压栗和计量筒通过所述回压阀和连接管道与所述岩心模型的模拟液体出口连接，在所述 岩心模型的模拟液体入口处的连接管道上设置有一个六通阀门，所述六通阀门还分别通过 连接管道与所述螺杆栗出口端、盛放地层水的活塞容器出口端和所述盛放原油的活塞容器 的出口端连通；
[0010] 所述数据采集系统包括计算机以及通过控制电缆与所述计算机连接的气体缓冲 罐压力传感器、入口压力传感器、回压传感器和环压传感器，所述气体缓冲罐压力传感器设 置在所述储气瓶与所述缓冲气瓶的连接管道上，所述入口压力传感器连接至所述六通阀门 上，所述回压传感器设置在所述回压阀与所述回压栗之间的连接管道上，所述环压传感器 设置在所述岩心模型与所述环压栗之间的连接管道上。
[0011] 所述泡沫驱油评价装置通过所述数据采集系统的信号传输，实现工艺参数的设定 与控制。
[0012] 所述泡沫发生器、所述泡沫储存罐、所述螺杆栗、所述盛放起泡液的活塞容器、所 述盛放地层水的活塞容器、所述盛放原油的活塞容器、所述六通阀门、所述岩心模型、所述 回压阀和所述计量筒均设置在一恒温箱内。
[0013] 所述储气瓶与缓冲气瓶的连接管道上设置有第一压力表，所述六通阀门上设置有 第二压力表，所述回压阀与回压栗的连接管道上设置有第三压力表，所述环压栗所述岩心 模型的连接管道上设置有第四压力表。
[0014] 在连接管路上的装置入口处或出口处设置有控制连接管路开、闭的阀门，其中，为 安全起见，所述地层水活塞容器之间的连接管道上、所述盛放原油的活塞容器与所述岩心 模型之间的连接管道上均设置有双控阀门，以防止管道处于危险的高压状态。
[0015] 具体地，所述储气瓶与所述缓冲气瓶的连接管道上安装有第一阀门，所述缓冲气 瓶与所述气体流量控制器的连接管道上安装有第二阀门，所述柱塞栗分别与所述盛放起泡 液活塞容器、所述地层水活塞容器和所述盛放原油的活塞容器的连接管道上分别安装有第 三阀门、第四阀门和第五阀门，所述盛放起泡液活塞容器与所述泡沫发生器的连接管道上 安装有第六阀门，所述地层水活塞容器与所述六通阀门的连接管道上安装有第七阀门和第 九阀门，所述盛放原油的活塞容器与所述六通阀门的连接管道上安装有第八阀门和第十阀 门，所述螺杆栗与所述六通阀门之间连接管道上安装有第十一阀门，所述六通阀门与所述 岩心模型之间的连接管道上安装有第十二阀门，所述环压栗与所述岩心模型之间的连接管 道上安装有第十三阀门，所述回压阀与所述回压栗之间的连接管道上安装有第十五阀门， 所述回压阀与所述计量筒之间的连接管道上安装有第十四阀门。
[0016] 所述的岩心模型为为单根填砂管、单根岩心、单根多层非均质岩心、多根不同渗透 率的填砂管并联或仿岩心结构的玻璃介质模型。根据模拟底层实验需要进行更替。
[0017] 所述储存罐为一封闭罐体且在罐体侧壁上设置有用于观察泡沫发生状态的观察 窗，以观察泡沫是否达到输送要求。
[0018] 所述计量筒为量筒，用于计量流入筒内的地层水或原油的体积。
[0019] 所述恒温箱为一箱体且箱体正面和背面均设置有可视透明耐高温玻璃门窗，用 于操作和记录实验数值。
[0020] 一种利用上述泡沫驱油评价装置的评价方法：
[0021] 对所选择具有不同渗透率的岩心模型进行饱和模拟地层水预处理后，升温至与模 拟油藏温度一致；对岩心模型依次进行饱和原油、注入地层水以水驱油、注入泡沫以泡沫驱 油，并在注入泡沫以泡沫驱油过程中通过改变不同的注入速度、气液比和泡沫注入体积来 对比原油采收率，以得到针对不同渗透率的岩心模型获得最大原油采收率所对应的最优泡 沫注入参数。
[0022] 上述评价方法具体步骤包括：
[0023] (1)实验装置连接：连接安装泡沫驱油评价装置，并保证各连接管道和阀门的气 密性均良好、数据采集系统正常工作，各个阀门均处于关闭状态；根据需要选择合适的岩心 模型，并保证模型不漏水；
[0024] (2)岩心模型预处理：岩心模型称干重Hi1，抽真空4~6小时，打开第七阀门、第九 阀门、第十二阀门至第十五阀门，开启柱塞栗并打开第四阀门使岩心模型饱和模拟地层水， 将饱和模拟地层水的岩心模型称湿重Hl2，计算孔隙体积；按照常规水测渗透率测试方法测 试岩心模型渗透率，并将岩心模型放入恒温箱中加热至与模拟油藏温度一致，待用；
[0025] (3)泡沫调驱注入参数优化实验：
[0026] (i)岩心模型饱和原油：控制回压栗回压并调节回压阀的压力至与模拟地层压 力一致；控制环压栗并设定环压；关闭盛放地层水的活塞容器的第四阀门、第七阀门和第 九阀门，开启盛放原油的活塞容器的第八阀门和第十阀门，开启第五阀门并启动柱塞栗， 以0. 1~0. 3mL/min的流量向岩心模型饱和原油，直到流入计量筒中的原油体积为岩心模 型孔隙体积的二倍为止，记录流入到计量筒中地层水的体积，即为岩心模型饱和原油的体 积；
[0027] (ii)水驱油：保持环压和回压不变，关闭第五阀门，关闭盛放原油的活塞容器的 第八阀门和第十阀门，开启盛放地层水的活塞容器的第七阀门和第九阀门，开启第四阀门 并启动柱塞栗，以0. 1~0. 3mL/min的流量向岩心模型中注入地层水进行水驱油，直到流出 岩心模型的液体含水率达到100%为止，即至计量筒内无原油流出，流出液体全部为水时为 止；关闭盛放地层水的活塞容器的第七阀门、第九阀门、第四阀门和柱塞栗；
[0028] (iii)泡沫注入参数优化实验：保持环压和回压不