專利名稱：一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置及實驗方法
一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置及實驗方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于采油室內(nèi)化學(xué)解堵模擬實驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超聲波輔助儲 層化學(xué)解堵實驗裝置及實驗方法。
背景技術(shù)：
由于油田開采中需要使用大量的化學(xué)藥劑，從而使得地層發(fā)生堵塞被污染，并且 現(xiàn)如今地層受污染的狀況已經(jīng)向深層、遠距離發(fā)展，因此急需一種行之有效的化學(xué)解堵方 法解決油田開采中所存在的地層堵塞污染問題，與此同時，相應(yīng)的化學(xué)解堵實驗裝置及實 驗方法也顯得日益重要。但是，目前常規(guī)的酸化及化學(xué)解堵手段的解堵效果均較差，其作用 時間短且進入地層的距離小，不能有效解決地層堵塞污染的解堵問題，因而現(xiàn)有的酸化及 化學(xué)解堵手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場的實際需求。
超聲波采油技術(shù)是物理法采油技術(shù)的一種，早在20世紀50年代，美國和前蘇聯(lián)就 開始了該技術(shù)的研究，并應(yīng)用到實際工作中。到20世紀70年代，隨著聲波技術(shù)的迅速發(fā)展 及對超聲波特性的進一步認識，使得超聲波強化采油技術(shù)在采油工作中受到越來越廣泛的 重視。20世紀90年代初，以前蘇聯(lián)、美國為代表的國家更是進行大面積的推廣應(yīng)用，可使油 井產(chǎn)油量提高40 % 60 %，原油采收率提高10 %以上，超聲波采油實施成功率可達80 %以 上。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、安裝布設(shè)方便、工作性能可靠且模擬效果好、解堵能力強的超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實 驗裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵 實驗裝置，其特征在于包括用于夾持被測試巖芯的巖芯夾持器、布設(shè)在巖芯夾持器外側(cè)的 恒溫箱、通過液壓管道與巖芯夾持器的環(huán)壓接口相接且對夾于巖芯夾持器內(nèi)部的被測試巖 芯施加環(huán)向壓力的環(huán)壓供給裝置、通過化學(xué)試劑輸送管道與巖芯夾持器的進液口相接的化 學(xué)試劑存儲罐、超聲波換能器、與超聲波換能器相接且為超聲波換能器提供高頻交流電信 號的超聲波發(fā)生器、分別通過輸水管道和輸油管道與巖芯夾持器的進液口相接且內(nèi)部分別 裝有模擬地層水和模擬地層油的儲水罐和儲油罐以及通過外接管道與巖芯夾持器的出液 口相接的液體容器，所述液體容器上標有對其內(nèi)部所存儲溶液體積進行測量的刻度，所述 輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道上分別裝有水路控制閥、油路控制閥和化學(xué)試劑 輸送控制閥；所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道上均裝有泵送設(shè)備；所述超聲 波換能器通過連通管道與巖芯夾持器的出液口相接；所述巖芯夾持器的進液口和出液口上 分別安裝有壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述超聲波換能器為電 磁感應(yīng)式超聲波換能器。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述電磁感應(yīng)式超聲波 換能器包括內(nèi)部開有密閉空腔的密封外殼、布設(shè)在所述密閉空腔前部且能產(chǎn)生超聲波的振 動模板、與振動模板固定為一體且布設(shè)在振動模板后側(cè)的平面電感線圈、與平面電感線圈 相并接的電容器和并接在電容器兩端的電源，所述平面電感線圈與電容器之間通過導(dǎo)線一 進行連接，所述電容器與電源之間通過導(dǎo)線二進行連接，所述平面電感線圈、電容器和所述 導(dǎo)線一的導(dǎo)線電阻形成RLC振蕩電路；所述密封外殼的前側(cè)外部布設(shè)有用于改變振動模 板所產(chǎn)生超聲波振幅的超聲波變幅桿，所述超聲波變幅桿密封安裝在巖芯夾持器的出液口 上；所述超聲波發(fā)生器的輸出端與電源的電源端相接，所述導(dǎo)線一和導(dǎo)線二上分別串接有 通斷控制開關(guān)一和通斷控制開關(guān)二。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述密閉空腔為圓柱狀 空腔，振動模板為圓形板且所述圓形板的直徑小于所述密閉空腔的直徑，平面電感線圈為 圓形平面線圈且其直徑小于所述圓形板的直徑。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述通斷控制開關(guān)一和 所述通斷控制開關(guān)二共用一個單刀雙擲開關(guān)K，所述單刀雙擲開關(guān)K的固定接線端通過導(dǎo) 線與電容器相接，且所述單刀雙擲開關(guān)K的另外兩個活動接線端分別通過導(dǎo)線一和導(dǎo)線二 與平面電感線圈和電源相接。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述儲水罐、儲油罐和化 學(xué)試劑存儲罐共用一個驅(qū)替液存儲罐，所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道共用 一個輸送管道，所述水路控制閥、油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥共用一個控制閥門，且 所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道共用一個泵送設(shè)備。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述泵送設(shè)備為柱塞泵 且柱塞泵通過管道與泵動力液存儲罐相接。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述液體容器為刻度管， 且所述刻度管為刻度單位為0. Iml的玻璃量筒。
上述一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征是所述巖芯夾持器包括左 右兩端均開口的夾持器外殼、同軸套裝在夾持器外殼內(nèi)且左右兩端均開口的橡膠隔離套以 及兩個分別對夾持器外殼和橡膠隔離套的左右兩端開口進行封堵的堵頭，所述被測試巖芯 同軸套裝在橡膠隔離套內(nèi)部；所述夾持器外殼的上部側(cè)壁上開有與其內(nèi)腔相通的兩個豎向 出液口，兩個豎向出液口中的一個豎向出液口通過液壓管道與環(huán)壓供給裝置相接，且另一 個豎向出液口安裝有壓力表三；兩個堵頭上分別開有兩個橫向進液口和兩個橫向出液口， 兩個橫向進液口和兩個橫向出液口均與橡膠隔離套的內(nèi)腔相通；兩個橫向進液口中的一個 橫向進液口分別與所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道相接，且所述壓力檢測及 顯示單元一安裝在另一個橫向進液口上；兩個橫向出液口中的一個橫向出液口通過外接管 道與所述液體容器相接，且所述壓力檢測及顯示單元二安裝在另一個橫向出液口上。
同時，本發(fā)明還公開了一種操作簡便、實現(xiàn)方便、操作方式靈活且數(shù)據(jù)測量準確、 模擬實驗效果好的超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗方法，其特征在于該方法包括以下步驟
步驟一、被測試巖芯預(yù)處理首先，對被測試巖芯的外部尺寸進行測量，同時對經(jīng) 烘干后的被測試巖芯的干重進行稱量，并對測量結(jié)果和稱量結(jié)果進行記錄；再按照常規(guī)油 相滲透率測試方法，將被測試巖芯經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后再進行稱量，并相應(yīng)獲得被測試巖芯的濕重且對稱量結(jié)果進行記錄；隨后，根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)，計算得出被測試巖 芯的空隙體積和孔隙度；
步驟二、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯的初始水驅(qū)滲透率，其實驗過程如下
201、將被測試巖芯經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后裝入巖芯夾持器內(nèi)；再按 照需模擬地層的環(huán)境溫度條件，通過加熱裝置將巖芯夾持器連同夾于其內(nèi)部的被測試巖芯 一起加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度，待加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度后將所述恒溫裝置布 設(shè)在巖芯夾持器外部；
202、參數(shù)調(diào)整按照需模擬地層的油藏壓力條件，且通過所述控制器對環(huán)壓供給 裝置進行控制調(diào)整，使得環(huán)壓供給裝置加載在被測試巖芯上的環(huán)向壓力與需模擬地層的油 藏壓力相同；
203、水驅(qū)替模擬實驗關(guān)閉油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟水路控制 閥，同時啟動環(huán)壓供給裝置和安裝在所述輸水管道上的泵送設(shè)備，實現(xiàn)通過自儲水罐輸至 巖芯夾持器內(nèi)的模擬地層水對被測試巖芯進行水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗；且水驅(qū)替動態(tài)模擬實 驗過程中，對所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水壓和所 述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量進行連續(xù)觀測，當所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示 單元二之間所檢測水壓的差值保持穩(wěn)定且所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則水驅(qū)替動 態(tài)模擬實驗結(jié)束；根據(jù)水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗過程中所用的模擬地層水量且按照水驅(qū)滲透率 的常規(guī)計算方法，計算得出測試巖芯的初始水驅(qū)滲透率；
步驟三、按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型制造巖芯污染首先，關(guān)閉水路控制閥和化 學(xué)試劑輸送控制閥且開啟油路控制閥，同時啟動安裝在所述輸油管道上的泵送設(shè)備，通過 自儲油罐輸至巖芯夾持器內(nèi)的模擬地層油對被測試巖芯進行油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗；且油 驅(qū)替水過程中，對所述壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水壓和所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出 水量進行連續(xù)觀測，當所述壓力檢測及顯示單元二所檢測水壓數(shù)值保持穩(wěn)定且所述液體容 器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗結(jié)束，此時被測試巖芯內(nèi)處于充分飽和 油狀態(tài)；
之后，關(guān)閉水路控制閥和油路控制閥且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，同時啟動安裝 在所述輸油管道上的泵送設(shè)備，按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型，將化學(xué)試劑存儲罐內(nèi)所存 儲的巖芯污染用化學(xué)試劑輸送至巖芯夾持器內(nèi)，并使得夾于巖芯夾持器內(nèi)的被測試巖芯處 于污染狀態(tài)；
步驟四、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯污染后的水驅(qū)滲透率，按照步驟203所 述的水驅(qū)替模擬實驗方法對步驟三中處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進行水驅(qū)替模擬實驗，并 根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯污染后的水驅(qū)滲透率；
步驟五、超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗，其實驗過程如下
501、參數(shù)調(diào)整對超聲波發(fā)生器的工作參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整并對調(diào)整后的工作參數(shù) 作以記錄，且通過調(diào)整超聲波發(fā)生器的工作參數(shù)，相應(yīng)對超聲波換能器所產(chǎn)生超聲波的頻 率和振幅進行調(diào)整；
502、設(shè)備預(yù)運行開啟超聲波發(fā)生器和超聲波換能器進行預(yù)運行，且預(yù)運行時間 為 IOmin 30min ；
503、在超聲波振蕩條件下通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進行化學(xué)解堵實驗；且進行化學(xué)解堵實驗時，能 實現(xiàn)在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵、先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩和先進行 超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵三種化學(xué)解堵模擬實驗；
當需模擬在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵時，則待所述超聲波發(fā)生器和超 聲波換能器預(yù)運行結(jié)束后，關(guān)閉油路控制閥且開啟水路控制閥、化學(xué)試劑輸送控制閥以及 超聲波發(fā)生器和超聲波換能器，實現(xiàn)在超聲波振蕩和化學(xué)試劑解堵雙重條件下，通過自化 學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進 行化學(xué)解堵實驗；
當需模擬先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩實驗時，則待超聲波發(fā)生器和超聲波 換能器預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波發(fā)生器和超聲波換能器 且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué) 試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進行化學(xué)解堵實驗；待所設(shè)定的化學(xué)解堵實驗時間結(jié)束 時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟超聲波發(fā)生器和超聲波 換能器，對經(jīng)化學(xué)解堵實驗后的被測試巖芯進行超聲波振蕩；
當需模擬先進行超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵時，則待超聲波發(fā)生器和超聲波換能 器預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟超聲波發(fā) 生器和超聲波換能器，對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進行超聲波振蕩實驗；待所設(shè)定的超 聲波振蕩實驗時間結(jié)束時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波發(fā)生器和超聲波換 能器且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器內(nèi)的化學(xué)解堵用 化學(xué)試劑對經(jīng)超聲波振蕩且處于污染狀態(tài)的被測試巖芯進行化學(xué)解堵實驗；
步驟五中進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗過程中，環(huán)壓供給裝置始終處于開啟 狀態(tài)；
步驟六、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯化學(xué)解堵后的水驅(qū)滲透率按照步驟 203所述的水驅(qū)替模擬實驗方法，對步驟五中經(jīng)超聲波輔助化學(xué)試劑解堵后的被測試巖芯 進行水驅(qū)替模擬實驗，并根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯化學(xué)解堵后的水 驅(qū)滲透率；
步驟七、更換被測試巖芯，且重復(fù)步驟一至步驟六，分別對多個被更換的被測試巖 芯進行動態(tài)模擬實驗；多次動態(tài)模擬實驗中，步驟五中所述超聲波換能器所產(chǎn)生超聲波的 頻率和振幅均不相同，則每一次進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗時，在步驟501中均需 對超聲波換能器所產(chǎn)生超聲波的頻率和振幅進行調(diào)整；
步驟八、數(shù)據(jù)整理對步驟二中計算得出的被測試巖芯的初始水驅(qū)滲透率、步驟四 中計算得出的被測試巖芯污染后的水驅(qū)滲透率和步驟六中被測試巖芯化學(xué)解堵后的水驅(qū) 滲透率進行對比；同時，對步驟七中在不同頻率和不同振幅超聲波振蕩條件下被測試巖芯 的水驅(qū)滲透率進行對比，并將對比結(jié)果進行同步記錄。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理且安裝布設(shè)方便，使用操作簡單，投入成本低，能高效、 快速完成儲層的化學(xué)解堵實驗。
2、實用價值高且推廣應(yīng)用前景廣泛，本發(fā)明用不同頻率、不同振幅超聲波進行室 內(nèi)深度酸化和化學(xué)解堵動態(tài)模擬實驗，并相應(yīng)形成超聲波波輔助化學(xué)解堵實驗方法，對現(xiàn)有油層深度酸化與化學(xué)解堵技術(shù)進行創(chuàng)新，在不同頻率超聲波振蕩條件下進行的室內(nèi)深度 酸化和化學(xué)解堵動態(tài)模擬實驗，具有良好的化學(xué)解堵效果，并能有效擴大應(yīng)用到油田中后 期的開采中。
3、化學(xué)解堵效果好，本發(fā)明所提出的超聲波輔助化學(xué)解堵是采用不同頻率、不同 功率的超聲波輔助儲層巖芯酸化和化學(xué)解堵動態(tài)模擬實驗，充分利用了超聲波物理場與化 學(xué)劑間的協(xié)同效應(yīng)其中，超聲波的波動作用可提高化學(xué)劑活性，延長化學(xué)劑作用距離及有 效期；化學(xué)劑反應(yīng)、侵蝕作用可溶解、松動儲層堵塞物，進而提高超聲波作用效果。并將該技 術(shù)逐步擴大應(yīng)用到低滲、特低滲、稠油、超稠油等特種油氣藏的增產(chǎn)增注與提高原油采收率 中。
4、針對常規(guī)酸化和化學(xué)解堵技術(shù)存在的成本高以及對儲層、環(huán)境污染大等問題， 本發(fā)明可更大程度上提高油水井增產(chǎn)增注的工作效率，并提高原油的采收率，同時對外界 環(huán)境幾乎無任何污染。
5、本發(fā)明通過對管線中的流體施加不同頻率、功率的超聲波振動作用，具體是通 過對巖芯施加不同頻率、功率的超聲波作用，并在飽和流體多孔介質(zhì)中建立起振動場，以強 烈的交變壓力作用于油層，在油層內(nèi)產(chǎn)生周期性的應(yīng)力作用，對巖石孔隙介質(zhì)產(chǎn)生剪切作 用，使巖石孔隙表面的堵塞物質(zhì)被振動脫落，解除孔喉堵塞。在超聲波的作用下，近井地層 孔道中的機械雜質(zhì)與孔道壁間的結(jié)合力將在疲勞應(yīng)力下遭受破壞，逐漸剝落，并隨地層中 流體的運動流入井筒，達到解除地層雜質(zhì)堵塞的目的。當壓力波幅度和強度達到或接近巖 石破裂壓力時，地層近井地帶就會形成微裂縫網(wǎng)絡(luò)，在周期性壓力作用下，隨著波動能量積 聚，逐漸撐開地層深處的裂縫，溝通液流通道，起到解堵作用。不同頻率、功率壓力波對油層 流體的物性和流態(tài)也會產(chǎn)生影響，可改變固液界面動態(tài)，克服巖石顆粒表面原油的吸附親 合力，使油膜脫落、破壞或改變微孔隙內(nèi)毛管力的平衡，克服毛管力的束縛滯留效應(yīng)，從而 減弱液阻效應(yīng)，減少流動阻力，可極大地發(fā)揮油層生產(chǎn)潛力。
6、工作性能穩(wěn)定、可靠，可廣泛用于油田開發(fā)研究和其他行業(yè)的地層性能研究中， 為實際生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。
7、將高效、無污染的物理解堵技術(shù)與常規(guī)化學(xué)解堵技術(shù)聯(lián)作，通過超聲波的振動 剝落作用、造縫作用等，可減少化學(xué)解堵劑在近井帶的消耗，延長化學(xué)解堵劑穿透距離及有 效期，且振動的化學(xué)劑具有較高的活性，使得復(fù)合解堵效果將得到顯著提高。
8、使用操作簡便且使用操作方式靈活，進行化學(xué)解堵實驗時，能實現(xiàn)在進行超聲 波振蕩的同時進行化學(xué)解堵、先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩和先進行超聲波振蕩再進 行化學(xué)解堵三種化學(xué)解堵模擬實驗。
9、本發(fā)明模擬地層溫度25 120°C，模擬油藏壓力5 25MPa，模擬超聲波頻 率18 50KHz ；實驗用劑鹽酸、氫氟酸、土酸、強氧化劑、溶劑、熱化學(xué)劑等酸化液和化學(xué) 解堵劑等。
10、工作狀態(tài)穩(wěn)定，利用超聲波換能器將超聲波加載到巖芯夾持器內(nèi)的巖芯上，超 聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗中，在完成化學(xué)解堵的同時超聲波對巖芯中的原油進行驅(qū)替， 記錄每次實驗的時間，記錄與時間對應(yīng)的驅(qū)出油量，水量和壓力值；進行數(shù)據(jù)處理，即可得 出超聲波振動條件下巖芯的最終采收率，殘余油飽和度。同時，本發(fā)明利用波動場輔助巖芯 化學(xué)解堵，記錄每次實驗的時間、水量和壓力值，進行數(shù)據(jù)處理，即可得出振動條件下巖芯滲透率的恢復(fù)程度。
11、適用面廣，本發(fā)明將超聲波加載到巖芯夾持器內(nèi)的巖芯上的方法，使得儲層敏 感性實驗?zāi)茉诔暡ㄕ袷帡l件下運行，并能對應(yīng)得出超聲波振蕩條件下巖芯的敏感性特 征；同時，能相應(yīng)得出超聲波振蕩條件下巖芯的最終采收率和殘余油飽和度。因而，本發(fā)明 能有效推廣適用至超聲波振蕩條件下的儲層敏感性實驗及其它行業(yè)的儲層化學(xué)解堵實驗 中。因而，本發(fā)明可廣泛用于油田開發(fā)研究和其他行業(yè)的地層性能研究中，為實際生產(chǎn)提供 科學(xué)依據(jù)。
綜上，本發(fā)明設(shè)計合理、安裝布設(shè)方便、功能完善且使用操作簡便、使用效果好，可 以在超聲波作用下實現(xiàn)化學(xué)解堵的波動化，對油層起到定量配水和超聲波振蕩處理作用， 使超聲波振蕩變成長期的預(yù)防措施，并能提高實際化學(xué)解堵效果，延長解堵有效期。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置的使用狀態(tài)參考圖。
圖2為本發(fā)明超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明巖芯夾持器與超聲波換能器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置的電路原理框圖。
圖5為本發(fā)明進行超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗的方法流程圖。
附圖標記說明
1-被測試巖芯；
2-2-堵頭；
2-6-橡膠隔離套；
2-9-壓力表三；
4-環(huán)壓供給裝置；
12-超聲波換能器；
12-3-電容器；
12-6-密封外殼；
15-輸送管道；
20-參數(shù)設(shè)置單元；
24-泵動力液存儲罐。
具體實施方式
如圖1、圖4所示的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，包括用于夾持被測試 巖芯1的巖芯夾持器2、布設(shè)在巖芯夾持器2外側(cè)的恒溫箱、通過液壓管道3與巖芯夾持器 2的環(huán)壓接口相接且對夾于巖芯夾持器2內(nèi)部的被測試巖芯1施加環(huán)向壓力的環(huán)壓供給裝 置4、通過化學(xué)試劑輸送管道與巖芯夾持器2的進液口相接的化學(xué)試劑存儲罐、超聲波換能 器12、與超聲波換能器12相接且為超聲波換能器12提供高頻交流電信號的超聲波發(fā)生器 13、分別通過輸水管道和輸油管道與巖芯夾持器2的進液口相接且內(nèi)部分別裝有模擬地層 水和模擬地層油的儲水罐和儲油罐以及通過外接管道與巖芯夾持器2的出液口相接的液2-巖芯夾持器； 2-3-橫向進液口 ； 2-7-豎向出液口 ； 2-10-支撐腿； 9-柱塞泵； 12-1-振動模板；12-4-電源；13-超聲波發(fā)生器 18-控制閥門； 22-壓力表一；2-1-夾持器外殼； 2-4-橫向出液口 ；2-8-墊圈；3-液壓管道； 10-玻璃量筒； 12-2-平面電感線圈 12-5-超聲波變幅桿 14-驅(qū)替液存儲罐； 19-控制器；23-壓力表二 ；體容器，所述液體容器上標有對其內(nèi)部所存儲溶液體積進行測量的刻度，所述輸水管道、輸 油管道和化學(xué)試劑輸送管道上分別裝有水路控制閥、油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥； 所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道上均裝有泵送設(shè)備。所述超聲波換能器12通 過連通管道與巖芯夾持器2的出液口相接。所述巖芯夾持器2的進液口和出液口上分別安 裝有壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二。
實際使用過程中，所述儲水罐、儲油罐和化學(xué)試劑存儲罐用于儲存驅(qū)替液和緩沖 液體流速，超聲波換能器12將超聲波發(fā)生器所提供的高頻電信號轉(zhuǎn)換成超聲波。本實施例 中，所述壓力檢測單元一和所述壓力檢測單元二均為壓力表。所述柱塞泵9的輸出壓力為 0 42Mpa且其流量0 9. 9mL/min,所述壓力檢測及顯示單元一為量程為0 15MPa的壓 力表一 22，所述壓力檢測及顯示單元二為量程為0 IMPa的壓力表二 23。
本實施例中，所述超聲波換能器12為電磁感應(yīng)式超聲波換能器。結(jié)合圖2，所述電 磁感應(yīng)式超聲波換能器包括內(nèi)部開有密閉空腔的密封外殼12-6、布設(shè)在所述密閉空腔前部 且能產(chǎn)生超聲波的振動模板12-1、與振動模板12-1固定為一體且布設(shè)在振動模板12-1后 側(cè)的平面電感線圈12-2、與平面電感線圈12-2相并接的電容器12-3和并接在電容器12_3 端的電源12-4，所述平面電感線圈12-2與電容器12-3之間通過導(dǎo)線一進行連接，所述電容 器12-3與電源12-4之間通過導(dǎo)線二進行連接，所述平面電感線圈12-2、電容器12_3和所 述導(dǎo)線一的導(dǎo)線電阻形成RLC振蕩電路；所述密封外殼的前側(cè)外部布設(shè)有用于改變振動模 板12-1所產(chǎn)生超聲波振幅的超聲波變幅桿12-5，所述超聲波變幅桿12-5密封安裝在巖芯 夾持器2的出液口上。所述超聲波發(fā)生器13的輸出端與電源12-4的電源端相接，所述導(dǎo) 線一和導(dǎo)線二上分別串接有通斷控制開關(guān)一和通斷控制開關(guān)二。
本實施例中，所述密閉空腔為圓柱狀空腔，振動模板12-1為圓形板且所述圓形板 的直徑小于所述密閉空腔的直徑，平面電感線圈12-2為圓形平面線圈且其直徑小于所述 圓形板的直徑。所述通斷控制開關(guān)一和所述通斷控制開關(guān)二共用一個單刀雙擲開關(guān)K，所述 單刀雙擲開關(guān)K的固定接線端通過導(dǎo)線與電容器12-3相接，且所述單刀雙擲開關(guān)K的另外 兩個活動接線端分別通過導(dǎo)線一和導(dǎo)線二與平面電感線圈12-2和電源12-4相接。
本實施例中，所述振動模板12-1為鋁板，且所述超聲波變幅桿12-5與密封外殼 12-6加工制作為一體。所述密封空腔、振動模板12-1、平面電感線圈12-2和超聲波變幅桿 12-5呈同軸布設(shè)。
實際使用時，通過電源12-4先給電容器12-3充電，然后再通過平面電感線圈12_2 放電。平面電感線圈12-2放電過程中，所述RLC振蕩電路中將產(chǎn)生按指數(shù)規(guī)律衰減的正弦 電流，該正弦電流在平面電感線圈12-2中產(chǎn)生一交變磁場，此交變磁場的磁力線穿過振動 模板12-1，并相應(yīng)在振動模板12-1內(nèi)形成渦流，平面電感線圈12-2中的電流與振動模板 12-1內(nèi)所形成的渦流之間有交變的力的作用，使振動模板12-1產(chǎn)生振動而發(fā)出超聲波。
本實施例中，所述泵送設(shè)備為柱塞泵9且柱塞泵9通過管道與泵動力液存儲罐M 相接。所述液體容器為刻度管，且所述刻度管為刻度單位為0.1ml的玻璃量筒10。實際使 用時，也可以選用其它刻度單位為0. Iml的玻璃量筒10。
本實施例中，所述儲水罐、儲油罐和化學(xué)試劑存儲罐共用一個驅(qū)替液存儲罐14，所 述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道共用一個輸送管道15，所述水路控制閥、油路控 制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥共用一個控制閥門18，且所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道共用一個泵送設(shè)備。實際對夾于巖芯夾持器2內(nèi)的被測試巖芯1進行水驅(qū)、油驅(qū)、 制造巖芯污染和化學(xué)解堵時，只需將驅(qū)替液存儲罐14內(nèi)所存儲溶液進行相應(yīng)替換即可。
實際使用過程中，也可以將所述儲水罐和儲油罐共用一個驅(qū)替液存儲罐14，所述 輸水管道和輸油管道共用一個輸送管道15，所述水路控制閥和油路控制閥共用一個控制閥 門，且所述輸水管道和輸油管道共用一個泵送設(shè)備。另外，單獨設(shè)置有一個化學(xué)試劑存儲罐 和一個化學(xué)試劑輸送管道。
結(jié)合圖3，本實施例中，所述巖芯夾持器2包括左右兩端均開口的夾持器外殼2-1、 同軸套裝在夾持器外殼2-1內(nèi)且左右兩端均開口的橡膠隔離套2-6以及兩個分別對夾持器 外殼2-1和橡膠隔離套2-6(即橡膠筒)的左右兩端開口進行封堵的堵頭2-2，所述被測試 巖芯1同軸套裝在橡膠隔離套2-6內(nèi)部。所述夾持器外殼2-1的上部側(cè)壁上開有與其內(nèi)腔 相通的兩個豎向出液口 2-7，兩個豎向出液口 2-7中的一個豎向出液口 2-7通過液壓管道3 與環(huán)壓供給裝置4相接(此豎向出液口 2-7為環(huán)壓接口)，且另一個豎向出液口 2-7安裝有 壓力表三2-9。兩個堵頭2-2上分別開有兩個橫向進液口 2-3和兩個橫向出液口 2-4，兩個 橫向進液口 2-3和兩個橫向出液口 2-4均與橡膠隔離套2-6的內(nèi)腔相通。兩個橫向進液口 2-3中的一個橫向進液口 2-3分別與所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道相接，且 壓力表一 22安裝在另一個橫向進液口 2-3上。兩個橫向出液口 2-4中的一個橫向出液口 2-4通過外接管道與所述液體容器相接，壓力表二 23安裝在另一個橫向出液口 2-4。兩個 堵頭2-2的前端部與被測試巖芯1的左右端部之間墊裝有墊圈2-8，夾持器外殼2-1下部設(shè) 置有支撐腿2-10。
本實施例中，所述橫向進液口 2-3、橫向出液口 2-4和豎向出液口 2_7上均安裝有 管線壓緊帽，且所述管線壓緊帽由lCrl7Ni9Ti加工成型，堵頭2_2由lCrl7Ni9Ti加工成 型，夾持器外殼2-1由lCrl7Ni9Ti加工成型，墊圈2-8由lCrl7Ni9Ti加工成型。實際安裝 時，先在夾持器外殼2-1 —端安裝堵頭2-2，將被測試巖芯1裝入夾持器外殼2-1后，再安裝 另一端的堵頭2-2。
本實施例中，兩個橫向進液口 2-3開在夾持器外殼2-1的左側(cè)，兩個橫向出液口 2-4開在夾持器外殼2-1的右側(cè)，
所述超聲波變幅桿12-5由右至左自夾持器外殼2-1右側(cè)的堵頭2_2插入至夾持 器外殼2-1內(nèi)部且其前端部緊抵被測試巖芯1的右端部所設(shè)置的墊圈2-8，且超聲波變幅桿 12-5與右側(cè)的堵頭2-2之間形成兩個橫向出液口 2-4，夾持器外殼2-1右側(cè)的堵頭2_2中 部開有供超聲波變幅桿12-5橫向穿入的通孔。本實施例中，所述液體容器和壓力表二 23 分別通過一個豎向出液管與兩個橫向出液口 2-4內(nèi)部相通。
同時，本發(fā)明所述的超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置還包括控制器19和與控 制器19相接的參數(shù)設(shè)置單元20，所述水路控制閥、油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥(即 控制閥門18)均為電磁控制閥。所述控制閥門18和液壓油輸送控制閥8均與控制器19相 接且均由控制器19進行控制。所述柱塞泵9與控制器19相接且由控制器19進行控制。另 外，實際操作過程中，所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二還可以采用壓 力傳感器對所輸送水壓和油壓進行實時檢測，并將所檢測信號同步分別傳送至控制器19， 并通過與控制器19相接的顯示器對所檢測壓力進行同步顯示。
綜上，泵動力液存儲罐M用來儲存入泵動力液，如煤油、蒸餾水等。所述驅(qū)替液存儲罐14由lCrl8Ni9Ti鋼板加工成型，容量2L，耐壓25Mpa，驅(qū)替液存儲罐14的上部的出口 和下部的進口處均安裝有高壓閥門，從進口進入的帶壓液體(指泵動力液)推動驅(qū)替液存 儲罐14中的活塞上行，活塞再推動活塞上方的驅(qū)替液運動，經(jīng)上部出口后送至巖芯夾持器 2的進液口。所述壓力檢測及顯示單元一用來測量驅(qū)替壓力，巖芯夾持器2用于固定被測試 巖芯1，環(huán)壓供給裝置4(具體采用環(huán)壓泵)給夾于巖芯夾持器2內(nèi)的被測試巖芯1外圍施 加地層模擬壓力，所述壓力檢測及顯示單元二用來測量驅(qū)替出口壓力，所述液體容器用來 計量驅(qū)替出液量。所述超聲波換能器12將超聲波發(fā)生器13所提供的高頻電信號轉(zhuǎn)換成超 聲波并作用于巖芯上。所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二的底座為六通 閥，用lCrl8Ni9Ti加工成型。
如圖5所示的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗方法，包括以下步驟
步驟一、被測試巖芯預(yù)處理首先，對被測試巖芯1的外部尺寸進行測量，同時對 經(jīng)烘干后的被測試巖芯1的干重進行稱量，并對測量結(jié)果和稱量結(jié)果進行記錄；再按照常 規(guī)油相滲透率測試方法，將被測試巖芯1經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后再進行稱量， 并相應(yīng)獲得被測試巖芯1的濕重且對稱量結(jié)果進行記錄；隨后，根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)，計算得出 被測試巖芯1的空隙體積和孔隙度。
步驟二、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯1的初始水驅(qū)滲透率，其實驗過程如下
201、將被測試巖芯1經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后裝入巖芯夾持器2內(nèi)；再 按照需模擬地層的環(huán)境溫度條件，通過加熱裝置將巖芯夾持器2連同夾于其內(nèi)部的被測試 巖芯一起加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度，待加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度后將所述恒溫裝 置布設(shè)在巖芯夾持器2外部。
202、參數(shù)調(diào)整按照需模擬地層的油藏壓力條件，且通過所述控制器對環(huán)壓供給 裝置4進行控制調(diào)整，使得環(huán)壓供給裝置4加載在被測試巖芯上的環(huán)向壓力與需模擬地層 的油藏壓力相同。
203、水驅(qū)替模擬實驗關(guān)閉油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟水路控制 閥，同時啟動環(huán)壓供給裝置4和安裝在所述輸水管道上的泵送設(shè)備，實現(xiàn)通過自儲水罐輸 至巖芯夾持器2內(nèi)的模擬地層水對被測試巖芯1進行水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗；且水驅(qū)替動態(tài) 模擬實驗過程中，對所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水 壓和所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量進行連續(xù)觀測，當所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測 及顯示單元二之間所檢測水壓的差值保持穩(wěn)定且所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則水 驅(qū)替動態(tài)模擬實驗結(jié)束；根據(jù)水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗過程中所用的模擬地層水量且按照水驅(qū) 滲透率的常規(guī)計算方法，計算得出測試巖芯1的初始水驅(qū)滲透率。
步驟三、按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型制造巖芯污染首先，關(guān)閉水路控制閥和化 學(xué)試劑輸送控制閥且開啟油路控制閥，同時啟動安裝在所述輸油管道上的泵送設(shè)備，通過 自儲油罐輸至巖芯夾持器2內(nèi)的模擬地層油對被測試巖芯1進行油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗； 且油驅(qū)替水過程中，對所述壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水壓和所述液體容器內(nèi)的 驅(qū)出水量進行連續(xù)觀測，當所述壓力檢測及顯示單元二所檢測水壓數(shù)值保持穩(wěn)定且所述液 體容器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗結(jié)束，此時被測試巖芯1內(nèi)處于充 分飽和油狀態(tài)。
之后，關(guān)閉水路控制閥和油路控制閥且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，同時啟動安裝14在所述輸油管道上的泵送設(shè)備，按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型，將化學(xué)試劑存儲罐內(nèi)所存 儲的巖芯污染用化學(xué)試劑輸送至巖芯夾持器2內(nèi)，并使得夾于巖芯夾持器2內(nèi)的被測試巖 芯1處于污染狀態(tài)。
步驟四、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯1污染后的水驅(qū)滲透率，按照步驟203所 述的水驅(qū)替模擬實驗方法對步驟三中處于污染狀態(tài)的被測試巖芯1進行水驅(qū)替模擬實驗， 并根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯1污染后的水驅(qū)滲透率。
步驟五、超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗，其實驗過程如下
501、參數(shù)調(diào)整對超聲波發(fā)生器13的工作參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整并對調(diào)整后的工作 參數(shù)作以記錄，且通過調(diào)整超聲波發(fā)生器13的工作參數(shù)，相應(yīng)對超聲波換能器12所產(chǎn)生超 聲波的頻率和振幅進行調(diào)整。
502、設(shè)備預(yù)運行開啟超聲波發(fā)生器13和超聲波換能器12進行預(yù)運行，且預(yù)運行 時間為IOmin 30min。
503、在超聲波振蕩條件下通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器2內(nèi)的化學(xué)解 堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯1進行化學(xué)解堵實驗；且進行化學(xué)解堵實驗 時，能實現(xiàn)在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵、先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩和 先進行超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵三種化學(xué)解堵模擬實驗。
當需模擬在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵時，則待所述超聲波發(fā)生器13 和超聲波換能器12預(yù)運行結(jié)束后，關(guān)閉油路控制閥且開啟水路控制閥、化學(xué)試劑輸送控制 閥以及超聲波發(fā)生器13和超聲波換能器12，實現(xiàn)在超聲波振蕩和化學(xué)試劑解堵雙重條件 下，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器2內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的 被測試巖芯1進行化學(xué)解堵實驗。
當需模擬先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩實驗時，則待超聲波發(fā)生器13和超 聲波換能器12預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波發(fā)生器13和超聲 波換能器12且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器2內(nèi)的化 學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯1進行化學(xué)解堵實驗；待所設(shè)定的化學(xué)解 堵實驗時間結(jié)束時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟超聲波 發(fā)生器13和超聲波換能器12，對經(jīng)化學(xué)解堵實驗后的被測試巖芯1進行超聲波振蕩。
當需模擬先進行超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵時，則待超聲波發(fā)生器13和超聲波 換能器12預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟超 聲波發(fā)生器13和超聲波換能器12，對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯1進行超聲波振蕩實驗； 待所設(shè)定的超聲波振蕩實驗時間結(jié)束時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波發(fā)生 器13和超聲波換能器12且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾 持器2內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對經(jīng)超聲波振蕩且處于污染狀態(tài)的被測試巖芯1進行化學(xué) 解堵實驗。
且超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗中，在完成化學(xué)解堵的同時也進行水驅(qū)替油動態(tài) 實驗，則超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗過程中，分多個時間點對超聲波輔助化學(xué)試劑解堵 實驗過程中的相關(guān)參數(shù)分別進行記錄，所述相關(guān)參數(shù)包括與各時間點相對應(yīng)的記錄時間、 驅(qū)出油量、用水量、所用水壓值和環(huán)向壓力值，所述驅(qū)出油量為通過所述液體容器上的刻度 測試出的由被測試巖芯驅(qū)出至所述液體容器內(nèi)的模擬地層油數(shù)量，所述用水量為儲水罐內(nèi)所消耗的模擬地層水數(shù)量，所用水壓值為所述壓力檢測及顯示單元一所檢測的水壓值，所 述環(huán)向壓力值為環(huán)壓供給裝置3加載在被測試巖芯上的環(huán)向壓力值。
步驟五中進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗過程中，環(huán)壓供給裝置4始終處于開 啟狀態(tài)。
步驟六、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯1化學(xué)解堵后的水驅(qū)滲透率按照步驟 203所述的水驅(qū)替模擬實驗方法，對步驟五中經(jīng)超聲波輔助化學(xué)試劑解堵后的被測試巖芯 1進行水驅(qū)替模擬實驗，并根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯1化學(xué)解堵后 的水驅(qū)滲透率。
步驟七、更換被測試巖芯1，且重復(fù)步驟一至步驟六，分別對多個被更換的被測試 巖芯1進行動態(tài)模擬實驗；多次動態(tài)模擬實驗中，步驟五中所述超聲波換能器12所產(chǎn)生超 聲波的頻率和振幅均不相同，則每一次進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗時，在步驟501 中均需對超聲波換能器12所產(chǎn)生超聲波的頻率和振幅進行調(diào)整。
步驟八、數(shù)據(jù)整理對步驟二中計算得出的被測試巖芯1的初始水驅(qū)滲透率、步驟 四中計算得出的被測試巖芯1污染后的水驅(qū)滲透率和步驟六中被測試巖芯1化學(xué)解堵后的 水驅(qū)滲透率進行對比；同時，對步驟七中在不同頻率和不同振幅超聲波振蕩條件下被測試 巖芯1的水驅(qū)滲透率進行對比，并將對比結(jié)果進行同步記錄。
綜上，通過本發(fā)明能夠計算出不同頻率、不同振幅超聲波振蕩條件下，被測試巖芯 1的滲透率的變化情況，用于評價超聲波輔助化學(xué)解堵的增產(chǎn)增注效果。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于包括用于夾持被測試巖芯 (1)的巖芯夾持器O)、布設(shè)在巖芯夾持器( 外側(cè)的恒溫箱、通過液壓管道C3)與巖芯夾 持器⑵的環(huán)壓接口相接且對夾于巖芯夾持器⑵內(nèi)部的被測試巖芯⑴施加環(huán)向壓力的 環(huán)壓供給裝置G)、通過化學(xué)試劑輸送管道與巖芯夾持器O)的進液口相接的化學(xué)試劑存 儲罐、超聲波換能器(1 、與超聲波換能器(1 相接且為超聲波換能器(1 提供高頻交流 電信號的超聲波發(fā)生器(13)、分別通過輸水管道和輸油管道與巖芯夾持器O)的進液口相 接且內(nèi)部分別裝有模擬地層水和模擬地層油的儲水罐和儲油罐以及通過外接管道與巖芯 夾持器O)的出液口相接的液體容器，所述液體容器上標有對其內(nèi)部所存儲溶液體積進行 測量的刻度，所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道上分別裝有水路控制閥、油路控 制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥；所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道上均裝有泵送 設(shè)備；所述超聲波換能器(1 通過連通管道與巖芯夾持器O)的出液口相接；所述巖芯夾 持器O)的進液口和出液口上分別安裝有壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于所述 超聲波換能器(1 為電磁感應(yīng)式超聲波換能器。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于所述 電磁感應(yīng)式超聲波換能器包括內(nèi)部開有密閉空腔的密封外殼(12-6)、布設(shè)在所述密閉空腔 前部且能產(chǎn)生超聲波的振動模板(12-1)、與振動模板(12-1)固定為一體且布設(shè)在振動模 板(12-1)后側(cè)的平面電感線圈(12-2)、與平面電感線圈(12-2)相并接的電容器(12_3)和 并接在電容器(12- 兩端的電源(12-4)，所述平面電感線圈(12- 與電容器(12-3)之 間通過導(dǎo)線一進行連接，所述電容器(12- 與電源(12-4)之間通過導(dǎo)線二進行連接，所 述平面電感線圈(12-2)、電容器(12-3)和所述導(dǎo)線一的導(dǎo)線電阻形成RLC振蕩電路；所述 密封外殼的前側(cè)外部布設(shè)有用于改變振動模板(12-1)所產(chǎn)生超聲波振幅的超聲波變幅桿 (12-5)，所述超聲波變幅桿(12- 密封安裝在巖芯夾持器O)的出液口上；所述超聲波發(fā) 生器(13)的輸出端與電源(12-4)的電源端相接，所述導(dǎo)線一和導(dǎo)線二上分別串接有通斷 控制開關(guān)一和通斷控制開關(guān)二。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于所述 密閉空腔為圓柱狀空腔，振動模板(12-1)為圓形板且所述圓形板的直徑小于所述密閉空 腔的直徑，平面電感線圈(12-2)為圓形平面線圈且其直徑小于所述圓形板的直徑。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于 所述通斷控制開關(guān)一和所述通斷控制開關(guān)二共用一個單刀雙擲開關(guān)K，所述單刀雙擲開關(guān) K的固定接線端通過導(dǎo)線與電容器(12-3)相接，且所述單刀雙擲開關(guān)K的另外兩個活動接 線端分別通過導(dǎo)線一和導(dǎo)線二與平面電感線圈(12-2)和電源(12-4)相接。
6.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝 置，其特征在于所述儲水罐、儲油罐和化學(xué)試劑存儲罐共用一個驅(qū)替液存儲罐(14)，所述 輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道共用一個輸送管道(15)，所述水路控制閥、油路控 制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥共用一個控制閥門(18)，且所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試 劑輸送管道共用一個泵送設(shè)備。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置，其特征在于所述泵送設(shè)備為柱塞泵(9)且柱塞泵(9)通過管道與泵動力液存儲罐04)相接。
8.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗 裝置，其特征在于所述液體容器為刻度管，且所述刻度管為刻度單位為0. Iml的玻璃量筒 (10)。
9.按照權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗 裝置，其特征在于所述巖芯夾持器(2)包括左右兩端均開口的夾持器外殼0-1)、同軸套 裝在夾持器外殼內(nèi)且左右兩端均開口的橡膠隔離套(2-6)以及兩個分別對夾持器外 殼(2-1)和橡膠隔離套(2-6)的左右兩端開口進行封堵的堵頭0-2)，所述被測試巖芯(1) 同軸套裝在橡膠隔離套0-6)內(nèi)部；所述夾持器外殼的上部側(cè)壁上開有與其內(nèi)腔相 通的兩個豎向出液口 0-7)，兩個豎向出液口(2-7)中的一個豎向出液口(2-7)通過液壓管 道(3)與環(huán)壓供給裝置(4)相接，且另一個豎向出液口(2-7)安裝有壓力表三0-9)；兩個 堵頭(2- 上分別開有兩個橫向進液口(2- 和兩個橫向出液口 0-4)，兩個橫向進液口 (2-3)和兩個橫向出液口(2-4)均與橡膠隔離套(2-6)的內(nèi)腔相通；兩個橫向進液口(2-3) 中的一個橫向進液口(2- 分別與所述輸水管道、輸油管道和化學(xué)試劑輸送管道相接，且 所述壓力檢測及顯示單元一安裝在另一個橫向進液口(2- 上；兩個橫向出液口(2-4)中 的一個橫向出液口(2-4)通過外接管道與所述液體容器相接，且所述壓力檢測及顯示單元 二安裝在另一個橫向出液口(2-4)上。
10.一種利用如權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置進行化學(xué)解 堵的實驗方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、被測試巖芯預(yù)處理首先，對被測試巖芯(1)的外部尺寸進行測量，同時對經(jīng) 烘干后的被測試巖芯(1)的干重進行稱量，并對測量結(jié)果和稱量結(jié)果進行記錄；再按照常 規(guī)油相滲透率測試方法，將被測試巖芯(1)經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后再進行稱 量，并相應(yīng)獲得被測試巖芯(1)的濕重且對稱量結(jié)果進行記錄；隨后，根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)，計 算得出被測試巖芯(1)的空隙體積和孔隙度；步驟二、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯(1)的初始水驅(qū)滲透率，其實驗過程如下-201、將被測試巖芯(1)經(jīng)烘干、抽真空和飽和模擬地層水后裝入巖芯夾持器( 內(nèi)；再 按照需模擬地層的環(huán)境溫度條件，通過加熱裝置將巖芯夾持器( 連同夾于其內(nèi)部的被測 試巖芯一起加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度，待加熱至需模擬地層的環(huán)境溫度后將所述恒溫 裝置布設(shè)在巖芯夾持器( 外部；2-02、參數(shù)調(diào)整按照需模擬地層的油藏壓力條件，且通過所述控制器對環(huán)壓供給裝置 (4)進行控制調(diào)整，使得環(huán)壓供給裝置(4)加載在被測試巖芯上的環(huán)向壓力與需模擬地層 的油藏壓力相同；2-03、水驅(qū)替模擬實驗關(guān)閉油路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟水路控制閥，同 時啟動環(huán)壓供給裝置(4)和安裝在所述輸水管道上的泵送設(shè)備，實現(xiàn)通過自儲水罐輸至巖 芯夾持器O)內(nèi)的模擬地層水對被測試巖芯(1)進行水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗；且水驅(qū)替動態(tài) 模擬實驗過程中，對所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水 壓和所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量進行連續(xù)觀測，當所述壓力檢測及顯示單元一和壓力檢測 及顯示單元二之間所檢測水壓的差值保持穩(wěn)定且所述液體容器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則水 驅(qū)替動態(tài)模擬實驗結(jié)束；根據(jù)水驅(qū)替動態(tài)模擬實驗過程中所用的模擬地層水量且按照水驅(qū)滲透率的常規(guī)計算方法，計算得出測試巖芯(1)的初始水驅(qū)滲透率；步驟三、按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型制造巖芯污染首先，關(guān)閉水路控制閥和化學(xué)試 劑輸送控制閥且開啟油路控制閥，同時啟動安裝在所述輸油管道上的泵送設(shè)備，通過自儲 油罐輸至巖芯夾持器O)內(nèi)的模擬地層油對被測試巖芯(1)進行油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗; 且油驅(qū)替水過程中，對所述壓力檢測及顯示單元二實時所檢測的水壓和所述液體容器內(nèi)的 驅(qū)出水量進行連續(xù)觀測， 當所述壓力檢測及顯示單元二所檢測水壓數(shù)值保持穩(wěn)定且所述液 體容器內(nèi)的驅(qū)出水量不變時，則油驅(qū)替水動態(tài)模擬實驗結(jié)束，此時被測試巖芯(1)內(nèi)處于 充分飽和油狀態(tài)；之后，關(guān)閉水路控制閥和油路控制閥且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，同時啟動安裝在所 述輸油管道上的泵送設(shè)備，按照實驗預(yù)先設(shè)計的污染類型，將化學(xué)試劑存儲罐內(nèi)所存儲的 巖芯污染用化學(xué)試劑輸送至巖芯夾持器O)內(nèi)，并使得夾于巖芯夾持器O)內(nèi)的被測試巖 芯(1)處于污染狀態(tài)；步驟四、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯(1)污染后的水驅(qū)滲透率，按照步驟203所述 的水驅(qū)替模擬實驗方法對步驟三中處于污染狀態(tài)的被測試巖芯(1)進行水驅(qū)替模擬實驗， 并根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯(1)污染后的水驅(qū)滲透率；步驟五、超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗，其實驗過程如下。501、參數(shù)調(diào)整對超聲波發(fā)生器(1 的工作參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)整并對調(diào)整后的工作參 數(shù)作以記錄，且通過調(diào)整超聲波發(fā)生器(1 的工作參數(shù)，相應(yīng)對超聲波換能器(1 所產(chǎn)生 超聲波的頻率和振幅進行調(diào)整；。502、設(shè)備預(yù)運行開啟超聲波發(fā)生器(1 和超聲波換能器(1 進行預(yù)運行，且預(yù)運行 時間為IOmin 30min ；。503、在超聲波振蕩條件下通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器O)內(nèi)的化學(xué)解堵 用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯(1)進行化學(xué)解堵實驗；且進行化學(xué)解堵實驗 時，能實現(xiàn)在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵、先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩和 先進行超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵三種化學(xué)解堵模擬實驗；當需模擬在進行超聲波振蕩的同時進行化學(xué)解堵時，則待所述超聲波發(fā)生器(13)和 超聲波換能器(1 預(yù)運行結(jié)束后，關(guān)閉油路控制閥且開啟水路控制閥、化學(xué)試劑輸送控制 閥以及超聲波發(fā)生器(1 和超聲波換能器(12)，實現(xiàn)在超聲波振蕩和化學(xué)試劑解堵雙重 條件下，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器O)內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染 狀態(tài)的被測試巖芯(1)進行化學(xué)解堵實驗；當需模擬先進行化學(xué)解堵再進行超聲波振蕩實驗時，則待超聲波發(fā)生器(13)和超聲 波換能器(1 預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波發(fā)生器(1 和超 聲波換能器(1 且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸至巖芯夾持器(2) 內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯(1)進行化學(xué)解堵實驗；待所設(shè)定 的化學(xué)解堵實驗時間結(jié)束時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開 啟超聲波發(fā)生器(1 和超聲波換能器(12)，對經(jīng)化學(xué)解堵實驗后的被測試巖芯(1)進行超 聲波振蕩；當需模擬先進行超聲波振蕩再進行化學(xué)解堵時，則待超聲波發(fā)生器(1 和超聲波換 能器(1 預(yù)運行結(jié)束后，先關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥和化學(xué)試劑輸送控制閥且開啟超聲波發(fā)生器(1 和超聲波換能器(12)，對處于污染狀態(tài)的被測試巖芯(1)進行超聲波振蕩 實驗；待所設(shè)定的超聲波振蕩實驗時間結(jié)束時，再關(guān)閉油路控制閥、水路控制閥以及超聲波 發(fā)生器(1 和超聲波換能器(1 且開啟化學(xué)試劑輸送控制閥，通過自化學(xué)試劑存儲罐輸 至巖芯夾持器O)內(nèi)的化學(xué)解堵用化學(xué)試劑對經(jīng)超聲波振蕩且處于污染狀態(tài)的被測試巖 芯(1)進行化學(xué)解堵實驗；步驟五中進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗過程中，環(huán)壓供給裝置(4)始終處于開啟 狀態(tài)；步驟六、水驅(qū)實驗并相應(yīng)測得被測試巖芯(1)化學(xué)解堵后的水驅(qū)滲透率按照步驟203 所述的水驅(qū)替模擬實驗方法，對步驟五中經(jīng)超聲波輔助化學(xué)試劑解堵后的被測試巖芯(1) 進行水驅(qū)替模擬實驗，并根據(jù)實驗過程中所測得數(shù)據(jù)計算得出被測試巖芯(1)化學(xué)解堵后 的水驅(qū)滲透率；步驟七、更換被測試巖芯(1)，且重復(fù)步驟一至步驟六，分別對多個被更換的被測試巖 芯(1)進行動態(tài)模擬實驗；多次動態(tài)模擬實驗中，步驟五中所述超聲波換能器(1 所產(chǎn)生 超聲波的頻率和振幅均不相同，則每一次進行超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗時，在步驟501 中均需對超聲波換能器(1 所產(chǎn)生超聲波的頻率和振幅進行調(diào)整；步驟八、數(shù)據(jù)整理對步驟二中計算得出的被測試巖芯(1)的初始水驅(qū)滲透率、步驟四 中計算得出的被測試巖芯(1)污染后的水驅(qū)滲透率和步驟六中被測試巖芯(1)化學(xué)解堵后 的水驅(qū)滲透率進行對比；同時，對步驟七中在不同頻率和不同振幅超聲波振蕩條件下被測 試巖芯(1)的水驅(qū)滲透率進行對比，并將對比結(jié)果進行同步記錄。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波輔助儲層化學(xué)解堵實驗裝置及實驗方法，其實驗裝置包括巖芯夾持器、環(huán)壓供給裝置、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、通過輸送管道與巖芯夾持器進液口相接的化學(xué)試劑存儲罐、儲水罐和儲油罐和與巖芯夾持器出液口相接的液體容器；其實驗方法包括步驟一、被測試巖芯預(yù)處理；二、水驅(qū)測巖芯初始滲透率；三、制造巖芯污染；四、水驅(qū)測巖芯污染后滲透率；五、超聲波輔助化學(xué)試劑解堵實驗；六、水驅(qū)測巖芯解堵后滲透率；七、在不同頻率、不同振幅超聲波振蕩條件下進行超聲波輔助化學(xué)解堵實驗；八、數(shù)據(jù)整理。本發(fā)明設(shè)計合理、布設(shè)方便、功能完善且操作簡便、使用效果好，可在超聲波振蕩作用下實現(xiàn)化學(xué)解堵的脈沖波動化。
文檔編號G01N15/08GK102031955SQ20101029588
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者劉靜, 張更, 蒲春生, 許紅星 申請人:中國石油大學(xué)(華東)