專利名稱：聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是三次采油過程中聚合物溶液在油層中流變性變化規(guī)律的室內(nèi)測試和評價(jià)方法，具體涉及的是聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法。背景技術(shù)：
聚合物溶液驅(qū)油技術(shù)是目前國內(nèi)外油田開采中較成熟的提高采收率的方法，但是聚合物溶液在地層中滲流至不同位置處的流變性變化研究還沒有一個(gè)有效的方法，導(dǎo)致對聚合物開發(fā)效果評價(jià)的可信性缺乏有力的依據(jù)。聚合物溶液在多孔介質(zhì)中的流變特性是聚合物流變學(xué)中的重要領(lǐng)域，它關(guān)系到聚合物溶液在多孔介質(zhì)中流動所發(fā)生的物理過程，這一領(lǐng)域的研究工作對聚合物驅(qū)油進(jìn)行精確科學(xué)的分析，對工程設(shè)計(jì)，以及工藝優(yōu)化等有迫切的實(shí)用意義。一直未見到國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)表，該項(xiàng)研究內(nèi)容的空白成為制約聚合物溶液流變性在地層滲流中規(guī)律變化研究的技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步限制了油田開發(fā)中對聚合物體系去有效果的評價(jià)，因此建立模擬聚合物溶液在地層中滲流到不同位置處流變性變化研究的方法有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，它用于解決目前油田開發(fā)過程中缺乏對聚合物在油層中滲流過程流變性變化規(guī)律的室內(nèi)測試和評價(jià)的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，首先根據(jù)油藏礦物組成制備符合油藏實(shí)際的填砂管模型，填砂管尺寸設(shè)計(jì)兩種Φ 25. 4X 400mm或Φ60 X 200mm，填砂管內(nèi)充填礦物組成與模擬地層相同，使室內(nèi)模擬與地層實(shí)際滲流中礦物對聚合物溶液性能影響相同，測試填砂管孔隙度和滲透率參數(shù)，嚴(yán)格符合模擬油藏對應(yīng)參數(shù)；根據(jù)研究的地層位置選擇聚合物體系的注入流量；然后進(jìn)行模擬地層原始壓力、溫度條件的密閉循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試，模擬聚合物溶液在地層中滲流過程，把制備好的填砂管模型放入實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境，連接密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)，連接注入系統(tǒng)和采出裝置，啟動注入系統(tǒng)，打開壓力表，打開高溫恒溫控制箱，模擬地層條件，設(shè)置注入?yún)?shù)，通過密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)滲流實(shí)驗(yàn)，模擬聚合物溶液在地層中的滲流過程；密閉隔氧接取樣品，測試樣品流變性，對比計(jì)算流變性變化規(guī)律。上述方案中制備符合油藏實(shí)際的填砂管模型的方法
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M解釋目的選取和制備金屬模型，如測試滲流距離同聚合物溶液流變性變化關(guān)系可選取Φ25. 4X400mm模型，如模擬研究滲流速度對聚合物溶液流變性變化規(guī)律則選取Φ 60 X 200mm金屬模型；
(2)對模擬的地層取得的天然巖心進(jìn)行分析，獲取地層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和礦物組成比
例；
(3)按照實(shí)驗(yàn)?zāi)M地層礦物組成比例選取礦物巖石基材，然后按照粒徑分布進(jìn)行粒徑比例選擇，按照礦物組成和粒徑比例均勻混合填充礦物，如無粘土等粘合礦物可添加適量粘合劑粘合礦物；
(4)向模型充填礦物混合物，根據(jù)地層原始壓力環(huán)境，確定壓實(shí)壓力，使用電動壓實(shí)機(jī)分布壓實(shí)模型；
(5)在油藏溫度條件下恒溫養(yǎng)護(hù)48小時(shí)；
(6)在油藏溫度條件下通過氣測模型滲透率確定模型是否與模擬地層具有相似的滲透率性質(zhì)；通過飽和地層模擬鹽水和水測模型滲透率，再次確定模型同模擬地層的相似性。上述方案中模擬聚合物溶液在地層中滲流過程
(1)在室內(nèi)密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)壓力和溫度控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境同模擬油藏的相似性；
(2)打開注入系統(tǒng)，按照計(jì)算流量注入聚合物溶液，開展?jié)B流模擬循環(huán)，按照模擬地層距離確定循環(huán)次數(shù)；
(3)通過向采出裝置的柱塞式保存容器中充填氮?dú)?，?shí)現(xiàn)聚合物溶液同氧氣的隔離；通過整個(gè)密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的嚴(yán)格密閉連接實(shí)現(xiàn)注入系統(tǒng)的密閉隔氧，避免溶液接觸空氣，實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)試驗(yàn)過程；
(4)在密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的出口通過柱塞式保存容器隔氧保存出口樣品；
(5)在測試系統(tǒng)中快速測量聚合物溶液流變性，研究其流變性變化規(guī)律；
.+ vxlO4⑹通過公式Mf1^j
計(jì)算不同滲流速度對應(yīng)的剪切速率，通過室內(nèi)流變性測試結(jié)果對比分析不同滲流距離對聚合物溶液流變性的影響。上述方案中密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)包括柱塞式中間容器、中間容器、填砂管模型、四通閥、壓力表、泵，由第一柱塞式中間容器、第一柱塞式中間容器與第一中間容器之間注入線、填砂管模型、第二中間容器、第二中間容器與第二柱塞式中間容器之間的注入線、第二柱塞式中間容器構(gòu)成聚合物注入回路；由第二柱塞式中間容器、第二柱塞式中間容器與第一中間容器之間采出線、填砂管模型、第二中間容器、第二中間容器與第一柱塞式中間容器之間的采出線、第一柱塞式中間容器構(gòu)成聚合物采出回路；泵通過第一四通閥分別與第一柱塞式中間容器的下腔體及第二柱塞式中間容器下腔體連接；填砂管模型前后各安裝一個(gè)壓力表。上述方案中的第一柱塞式中間容器與第二柱塞式中間容器大小相等；第一中間容器與第二中間容器大小相等。上述方案中第一柱塞式中間容器的上部安裝有第二四通閥；第一中間容器下部安裝有第三四通閥；第二中間容器的上部安裝第四四通閥、第二中間容器的下部安裝第五四通閥；第二柱塞式中間容器的上部安裝有第六四通閥；第一柱塞式中間容器的下腔體及第二柱塞式中間容器的下腔體各安裝一個(gè)排放閥，第二中間容器的下部也安裝有排放閥。有益效果
本發(fā)明提供的聚合物溶液在地層不同位置處和不同滲流距離條件下的滲流過程中流變性變化研究方法，原理可靠，填砂管模型制作和測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，能夠較真實(shí)反映聚合物體系在地層不同位置的滲流過程，并還原地下壓力條件和溫度條件測試其導(dǎo)聚合物體系流變性變化，模擬方法切實(shí)可行，試驗(yàn)結(jié)果適應(yīng)性好。本發(fā)明為聚合物溶液在地層不同位置處和不同滲流距離下的滲流過程中流變性變化研究提供了測試和評價(jià)方法。2、本發(fā)明模擬了聚合物溶液在地層中滲流的密閉循環(huán)注入系統(tǒng)。3、本發(fā)明建立了制備模擬地層的礦物組成及孔隙結(jié)構(gòu)特征的方法。四

圖1是本發(fā)明的流程圖2是本發(fā)明中聚合物溶液滲流模擬循環(huán)系統(tǒng)布置框圖3是本發(fā)明中密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明中采出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是流體在不同位置處滲流速度差異說明示意圖6-圖8是填砂管模型中填砂接觸方式區(qū)別示意圖9是聚合物溶液滲流過程中流變性變化研究方法中距離模擬說明圖。1泵 2第一柱塞式中間容器 2'第二柱塞式中間容器 3第一中間容器3'第二中間容器 4填砂管模型 5注入線 6采出線 7第一四通閥 8第二四通閥9第三四通閥10第四四通閥11第五四通閥12排放閥13壓力表 14第六四通閥15柱塞式保存容器入口 16蒸餾水出口 17高溫恒溫控制箱 18風(fēng)機(jī)19注入系統(tǒng)20密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)21采出裝置22測試裝置。五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明本發(fā)明要解決的技術(shù)問題主要集中兩個(gè)方面
(1)制備模擬聚合物滲流的不同地層的原始條件，在地下賦存的壓力環(huán)境和溫度環(huán)境，測試聚合物溶液流變性變化。模擬聚合物滲流的地層原始條件①是充填礦物組成與模擬地層相同，使室內(nèi)模擬與地層實(shí)際滲流中礦物對聚合物溶液性能影響相同；②模型充填研究地層粒徑分布和接觸膠結(jié)方式，測試模型孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)和滲流率參數(shù)與研究地層相近，保證聚合物滲流過程中受到的切應(yīng)力具有與實(shí)際地層的可對比性，如圖6、圖7、圖8所示。(2)模擬聚合物溶液在地層中不同滲流位置的和模擬聚合物溶液在地層中不同滲流距離下的滲流過程。結(jié)合圖1、圖2、圖5所示，為了解決上述兩個(gè)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體為
首先根據(jù)研究問題需要和地層實(shí)際條件確定填砂管制備方案，選擇石英砂粒徑分布及比例、礦質(zhì)組成和填裝方式，制備填砂管，測試填砂管孔隙度和滲透率參數(shù)，嚴(yán)格符合模擬油藏對應(yīng)參數(shù)；
根據(jù)研究的地層位置(包括注采井底、井網(wǎng)主流線中部和井間低速滲流區(qū))選擇聚合物體系的注入流量；
然后進(jìn)行模擬地層原始壓力、溫度等條件的密閉循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試，把制備好的填砂管模型4放入實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境，連接密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)20，連接注入系統(tǒng)19和采出裝置，啟動注入系統(tǒng)19，打開壓力表，打開溫度控制儀器，模擬地層條件，設(shè)置注入?yún)?shù)，進(jìn)行滲流實(shí)驗(yàn)，出口密閉隔氧接取樣品，測試樣品流變性，對比計(jì)算流變性變化規(guī)律。具體為首先制備符合模擬地層油藏巖石孔隙結(jié)構(gòu)和礦物組成的滲流模型，其制作方法如下如果僅研究剪切應(yīng)力對聚合物溶液流變性在滲流中的影響，只需要確定填砂管中石英砂粒徑分布；如果研究吸附對聚合物溶液流變性影響，則需要填裝正常2米填砂管。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M解釋目的選取和制備金屬模型，如測試滲流距離同聚合物溶液流變性變化關(guān)系可選取Φ25. 4X400mm模型，如模擬研究滲流速度對聚合物溶液流變性變化規(guī)律則選取Φ 60 X 200mm金屬模型。(2)對模擬的地層取得的天然巖心進(jìn)行分析，獲取地層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和礦物組成比例。(3)按照實(shí)驗(yàn)?zāi)M地層礦物組成比例選取礦物巖石基材，然后按照粒徑分布進(jìn)行粒徑比例選擇，按照礦物組成和粒徑比例均勻混合填充礦物，如無粘土等粘合礦物可添加適量粘合劑粘合礦物。(4)向模型充填礦物混合物，根據(jù)地層原始壓力環(huán)境，確定壓實(shí)壓力，使用電動壓實(shí)機(jī)分布壓實(shí)模型。(5)在油藏溫度條件下恒溫養(yǎng)護(hù)48小時(shí)。(6)在油藏溫度條件下通過氣測模型滲透率確定模型是否與模擬地層具有相似的滲透率性質(zhì)；通過飽和地層模擬鹽水和水測模型滲透率，再次確定模型同模擬地層的相似性。然后根據(jù)油藏實(shí)際注入聚合物溶液速度和壓力上限制計(jì)算確定室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)注入流量和壓力范圍
^ VA
Q=I (ι)根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究目的計(jì)算注入流量根據(jù)實(shí)際地層不同滲流區(qū)域的滲流速度
分別通過公式計(jì)算室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)注入流量。不同區(qū)域滲流速度范圍為井底高速
流動區(qū)1. 5-10. 0米/天；井間穩(wěn)定滲流區(qū)0. 5-1. 0米/天；井間低速滲流區(qū)0. 05-0. 5米/天。(2)根據(jù)實(shí)際地層上覆巖層壓力和地層原始壓力確定注入聚合物溶液的壓力上限。最后開始室內(nèi)模擬聚合物溶液滲流實(shí)驗(yàn)，研究聚合物溶液隨滲流距離增加體系流變性的變化規(guī)律
(1)在室內(nèi)模擬系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)壓力和溫度控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境同模擬油藏的相似性。(2)打開注入系統(tǒng)，按照計(jì)算流量注入聚合物溶液，開展?jié)B流模擬循環(huán)，如圖9所示，按照模擬地層距離確定循環(huán)次數(shù)，例如模擬聚合物溶液滲流至距離井底100米處流變性變化，如模擬模型長2米，則循環(huán)次數(shù)為50次，則50X2米=100米。(3)通過向采出裝置的柱塞式保存容器中充填氮?dú)?，，?shí)現(xiàn)聚合物溶液同氧氣的隔離；通過整個(gè)注入系統(tǒng)的嚴(yán)格密閉連接實(shí)現(xiàn)注入系統(tǒng)的密閉隔氧，避免溶液接觸空氣，實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)試驗(yàn)過程。(4)在密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的出口通過柱塞式保存容器隔氧保存出口樣品。(5)在測試系統(tǒng)22中快速測量聚合物溶液流變性，研究其流變性變化規(guī)律。
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(6)通過公式
權(quán)利要求
1.一種聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于這種聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，首先根據(jù)油藏礦物組成制備符合油藏實(shí)際的填砂管模型(4)，填砂管尺寸設(shè)計(jì)兩種Φ25.4Χ400πιπι或Φ60X200mm，填砂管內(nèi)充填礦物組成與模擬地層相同，使室內(nèi)模擬與地層實(shí)際滲流中礦物對聚合物溶液性能影響相同，測試填砂管孔隙度和滲透率參數(shù)，嚴(yán)格符合模擬油藏對應(yīng)參數(shù)；根據(jù)研究的地層位置選擇聚合物體系的注入流量；然后進(jìn)行模擬地層原始壓力、溫度條件的密閉循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試，模擬聚合物溶液在地層中滲流過程，把制備好的填砂管模型放入實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境，連接密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)，連接注入系統(tǒng)(19)和采出裝置(21 )，啟動注入系統(tǒng)(19)，打開壓力表，打開高溫恒溫控制箱(17)，模擬地層條件，設(shè)置注入?yún)?shù)，通過密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)(20)進(jìn)行循環(huán)滲流實(shí)驗(yàn)，模擬聚合物溶液在地層中的滲流過程；密閉隔氧接取樣品，測試樣品流變性，對比計(jì)算流變性變化規(guī)律。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于所述的制備符合油藏實(shí)際的填砂管模型的方法(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M解釋目的選取和制備金屬模型，如測試滲流距離同聚合物溶液流變性變化關(guān)系可選取Φ25. 4X400mm模型，如模擬研究滲流速度對聚合物溶液流變性變化規(guī)律則選取Φ 60 X 200mm金屬模型；(2)對模擬的地層取得的天然巖心進(jìn)行分析，獲取地層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)和礦物組成比例；(3)按照實(shí)驗(yàn)?zāi)M地層礦物組成比例選取礦物巖石基材，然后按照粒徑分布進(jìn)行粒徑比例選擇，按照礦物組成和粒徑比例均勻混合填充礦物，如無粘土等粘合礦物可添加適量粘合劑粘合礦物；(4)向模型充填礦物混合物，根據(jù)地層原始壓力環(huán)境，確定壓實(shí)壓力，使用電動壓實(shí)機(jī)分布壓實(shí)模型；(5)在油藏溫度條件下恒溫養(yǎng)護(hù)48小時(shí)；(6)在油藏溫度條件下通過氣測模型滲透率確定模型是否與模擬地層具有相似的滲透率性質(zhì)；通過飽和地層模擬鹽水和水測模型滲透率，再次確定模型同模擬地層的相似性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于所述的模擬聚合物溶液在地層中滲流過程(1)在室內(nèi)密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)壓力和溫度控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境同模擬油藏的相似性；(2)打開注入系統(tǒng)，按照計(jì)算流量注入聚合物溶液，開展?jié)B流模擬循環(huán)，按照模擬地層距離確定循環(huán)次數(shù)；(3)通過向采出裝置的柱塞式保存容器中充填氮?dú)?，?shí)現(xiàn)聚合物溶液同氧氣的隔離；通過整個(gè)密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的嚴(yán)格密閉連接實(shí)現(xiàn)注入系統(tǒng)的密閉隔氧，避免溶液接觸空氣，實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)試驗(yàn)過程；(4)在密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)的出口通過柱塞式保存容器隔氧保存出口樣品；(5)在測試系統(tǒng)中快速測量聚合物溶液流變性，研究其流變性變化規(guī)律；(6)通過公式》
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于所述的密閉隔氧循環(huán)注入系統(tǒng)包括柱塞式中間容器、中間容器、填砂管模型(4)、四通閥、壓力表、泵(1)，由第一柱塞式中間容器(2)、第一柱塞式中間容器與第一中間容器之間注入線(5)、填砂管模型(4)、第二中間容器(3')、第二中間容器與第二柱塞式中間容器之間的注入線(5)、第二柱塞式中間容器(2')構(gòu)成聚合物注入回路；由第二柱塞式中間容器(2')、第二柱塞式中間容器與第一中間容器之間采出線(6)、填砂管模型(4)、第二中間容器(3')、第二中間容器與第一柱塞式中間容器之間的采出線(6)、第一柱塞式中間容器(2)構(gòu)成聚合物采出回路；泵(1)通過第一四通閥(7)分別與第一柱塞式中間容器(2)的下腔體及第二柱塞式中間容器(2')下腔體連接；填砂管模型(4)前后各安裝一個(gè)壓力表(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于所述的第一柱塞式中間容器(2)與第二柱塞式中間容器(2')大小相等；第一中間容器(3)與第二中間容器(3')大小相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，其特征在于所述的第一柱塞式中間容器(2)的上部安裝有第二四通閥(8)；第一中間容器(3)下部安裝有第三四通閥(9)；第二中間容器(3')的上部安裝第四四通閥(10)、第二中間容器(3')的下部安裝第五四通閥(11);第二柱塞式中間容器(2')的上部安裝有第六四通閥(14)；第一柱塞式中間容器(2)的下腔體及第二柱塞式中間容器(2')的下腔體各安裝一個(gè)排放閥(12)，第二中間容器的(3')下部也安裝有排放閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，這種聚合物溶液在地層不同位置處滲流過程模擬測試方法，首先根據(jù)油藏礦物組成制備符合油藏實(shí)際的填砂管模型，測試填砂管孔隙度和滲透率參數(shù)，嚴(yán)格符合模擬油藏對應(yīng)參數(shù)；根據(jù)研究的地層位置選擇聚合物體系的注入流量；然后進(jìn)行模擬地層原始壓力、溫度條件的密閉循環(huán)實(shí)驗(yàn)測試，模擬聚合物溶液在地層中滲流過程；密閉隔氧接取樣品，測試樣品流變性，對比計(jì)算流變性變化規(guī)律。本發(fā)明能夠較真實(shí)反映聚合物體系在地層不同位置的滲流過程，為聚合物溶液在地層不同位置處和不同滲流距離下的滲流過程中流變性變化研究提供了測試和評價(jià)方法。
文檔編號G01N11/00GK102564900SQ20121001463
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者代素娟, 劉義坤, 原野, 吳文祥, 吳迪, 夏惠芬, 張九然, 殷代印, 王克亮, 王影, 王德民, 王朋, 鄧慶軍, 郭權(quán), 馬文國, 馬蔣平 申請人:東北石油大學(xué)