專利名稱：測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油藏工程，屬于ー種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，具體的說是為聚合物驅(qū)中井間示蹤劑測(cè)試解釋提供合理的軸向彌散系數(shù)。
技術(shù)背景目前國內(nèi)部分主力油藏已經(jīng)開展了大規(guī)模的聚合物驅(qū)油試驗(yàn)，聚驅(qū)后的油藏動(dòng)態(tài)變化、非均質(zhì)性動(dòng)態(tài)變化急需較為準(zhǔn)確、量化的描述，為聚驅(qū)后的提高采收率技術(shù)提供基礎(chǔ)。其中，最主要的研究方向之一是對(duì)井間、層間、層內(nèi)動(dòng)態(tài)非均質(zhì)、驅(qū)替狀況、剩余潛力及重要特征參數(shù)的認(rèn)識(shí)，這種聚驅(qū)動(dòng)態(tài)問題需要通過井間監(jiān)測(cè)技術(shù)來解決，對(duì)聚合物驅(qū)后開發(fā)方式與開發(fā)調(diào)整具有重要的價(jià)值和意義。從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來看，能夠完成井間定量化監(jiān)測(cè)功能的方法主要為井間示蹤方法，該技術(shù)在水驅(qū)過程中的監(jiān)測(cè)與解釋精度較高，技術(shù)較為成熟。但是隨著礦場(chǎng)應(yīng)用和推廣，以及在聚合物驅(qū)后的示蹤劑監(jiān)測(cè)與解釋技術(shù)方面存在以下局限性(I)沒有針對(duì)性的描述聚合物溶液或殘留聚合物及其滲流特征對(duì)示蹤劑微觀滲流的影響由于油藏多孔介質(zhì)中，聚合物溶液或殘留聚合物的滲流特征與水有差異，存在宏觀波及范圍和微觀死孔隙的影響，描述這種滲流特征能提高解釋結(jié)果的可靠性。因此，如何把聚驅(qū)后的動(dòng)態(tài)特征反映到井間示蹤測(cè)試解釋模型中，是研究的目標(biāo)之一。(2)聚合物驅(qū)過程中或者聚合物驅(qū)后示蹤劑解釋中使用的軸向彌散系數(shù)沿用水驅(qū)的經(jīng)驗(yàn)值,存在較大的盲目性。在大慶油田已開展了聚合物驅(qū)及驅(qū)后的示蹤劑礦場(chǎng)監(jiān)測(cè)，其解釋技術(shù)仍借用水驅(qū)過程的示蹤劑解釋技術(shù)，僅對(duì)某些參數(shù)作一定修正。目前尚沒有專門針對(duì)聚合物驅(qū)、后續(xù)水驅(qū)井間示蹤監(jiān)測(cè)解釋開展專門的研究工作，僅有針對(duì)水驅(qū)過程中示蹤監(jiān)測(cè)解釋的研究エ作。而目前的示蹤劑滲流特征描述依然基于20世紀(jì)60至80年代提出的原理和理論，沒有相應(yīng)的發(fā)展和完善，經(jīng)國內(nèi)若干礦場(chǎng)實(shí)踐以及理論對(duì)比證明，這些基礎(chǔ)理論以及建立在此基礎(chǔ)上的解釋模型存在很大的局限性，考慮因素過于片面或理想化，不能很好適應(yīng)聚合物驅(qū)或后續(xù)水驅(qū)過程中復(fù)雜滲流的定量化描述要求。軸向彌散系數(shù)是示蹤劑測(cè)試解釋技術(shù)中的關(guān)鍵參數(shù)，其取值直接影響到解釋結(jié)果的合理性。彌散是指在多孔介質(zhì)液體流動(dòng)中，成分不同的兩種易混液體間的過渡帶的發(fā)生和發(fā)展的現(xiàn)象。彌散理論是定性描述和定量評(píng)價(jià)各種易混液體在多孔介質(zhì)中相互替代的習(xí)性的理論。軸向彌散系數(shù)主要受到流場(chǎng)分布的影響，聚合物溶液是ー種典型的非牛頓流體，其在流動(dòng)介質(zhì)中的流場(chǎng)分布與同等條件下的牛頓流體有很大的差別，因此示蹤劑在其中的軸向彌散系數(shù)與其在牛頓流體中的軸向彌散系數(shù)亦有很大差別?，F(xiàn)有的常規(guī)的測(cè)量軸向彌散系數(shù)的方法都是利用巖心塊作為模型，使示蹤劑驅(qū)替液穿透過這樣的多孔介質(zhì)，測(cè)量ー維巖心中示蹤劑的產(chǎn)出曲線，通過對(duì)產(chǎn)出曲線的擬合，反求示蹤劑的擴(kuò)散系數(shù)。但是由于巖心這樣的多孔介質(zhì)孔喉級(jí)別非均質(zhì)性很強(qiáng)，聚合物通過巖心時(shí)，造成了很大的剪切，出口端聚合物粘度與進(jìn)ロ端相差很大，很難保證聚合物溶液性質(zhì)的穩(wěn)定，因此，用此方法測(cè)量得到的軸向彌散系數(shù)可靠性很差。特別是針對(duì)亞甲基藍(lán)(常用示蹤劑)，其在巖心中的吸附量很大，在測(cè)試過程中得到的出口端的濃度很小，很難滿足計(jì)算軸向彌散系數(shù)的要求。另ー方面，由于巖石的骨架的阻擋作用，造成了一定程度上的橫向彌散，通過反演產(chǎn)出曲線得到軸向彌散系數(shù)包含了橫向彌散及軸向彌散系數(shù)兩部分，而針對(duì)單油層示蹤劑測(cè)試而言，橫向擴(kuò)散基本可以忽略，軸向擴(kuò)散是影響示蹤劑運(yùn)移的主要控制因素。另外，在利用巖心作為模型測(cè)試示蹤劑的濃度時(shí)，需要通過動(dòng)態(tài)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)巖心剖面濃度來獲得測(cè)試點(diǎn)的示蹤劑的濃度，檢測(cè)巖心剖面濃度的難度大，操作復(fù)雜，誤差也大。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種確定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，以解決ー維巖心中橫向彌散，聚合物剪切嚴(yán)重，亞甲基藍(lán)吸附嚴(yán)重導(dǎo)致產(chǎn)出曲線難以獲取及反演失真等問題，從而能研究特定聚合物濃度條件下，特定流速條件下的亞甲基藍(lán)的軸向彌散系數(shù)，為聚合物驅(qū)過程中及聚合物驅(qū)后示蹤劑測(cè)試解釋提供有力的技術(shù)依據(jù)。本實(shí)用新型還要解決檢測(cè)巖心剖面濃度的難度大，操作復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，誤差也大的問題。為此，本實(shí)用新型提出一種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，所述測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置包括驅(qū)替聚合物溶液的驅(qū)替系統(tǒng)，所述測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置還包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內(nèi)部腔道，所述內(nèi)部腔道包括入口和與入口聯(lián)通的水平的直形通道，所述入口與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等;濃度測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)置在所述玻璃平板模型之外，測(cè)試直形通道中的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液。進(jìn)ー步的，所述內(nèi)部腔道包括水平的長(zhǎng)方體形通道和與所述長(zhǎng)方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽(77)，所述緩流槽(77)與所述內(nèi)部腔道的入口連接，所述緩流槽
(77)的深度大于所述長(zhǎng)方體形通道的高度。進(jìn)ー步的，所述玻璃平板模型包括頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)、中間玻璃平板(73)和端面玻璃平板(74)，上述四塊玻璃平板厚度相同并相互平行形成外側(cè)面平齊的長(zhǎng)方體；底面玻璃平板(72)和頂面玻璃平板(71)呈長(zhǎng)方形且大小相同，中間玻璃平板(73)在長(zhǎng)度方向上短于頂面玻璃平板(71);頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)和中間玻璃平板(73)寬度相同且等于端面玻璃平板(74)的長(zhǎng)度，頂面玻璃平板(71)的長(zhǎng)度大于中間玻璃平板(73)的長(zhǎng)度與端面玻璃平板(74)的寬度之和；端面玻璃平板(74)貼合在底面玻璃平板(72)上，與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第一端對(duì)齊并用玻璃膠密封粘結(jié)，使得，端面玻璃平板(74)與中間玻璃平板(73)之間形成緩流槽(77)，頂面玻璃平板(71)位于端面玻璃平板(74)和中間玻璃平板
(73)上部，用密封膠將頂面玻璃平板(71)與端面玻璃平板(74)密封粘結(jié)，并且密封粘結(jié)密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板(73)的側(cè)邊；中間玻璃平板(73)貼合在底面玻璃平板(72)上并且中間玻璃平板(73)與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第二端對(duì)齊，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板
(71)之間形成縫隙，該縫隙即為所述直行通道，并且中間玻璃平板(73)被密封粘結(jié)在底面玻璃平板(72)與頂面玻璃平板(71)之間；在緩流槽中間位置對(duì)應(yīng)的頂面玻璃板上開設(shè)有注入孔(76)，所述注入孔(76)與緩流槽連通，所述注入孔(76)通過管道與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接。進(jìn)ー步的，頂面玻璃平板(71)與底面玻璃平板(72)的尺寸為長(zhǎng)10cm、寬5cm、高0. 2cm;中間玻璃平板(73)的尺寸為長(zhǎng)8cm、寬5cm、高0. 2cm，緩流槽的尺寸為長(zhǎng)3. 6cm、寬lcm、高0. 3cm，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71)之間保持0. Icm的高度距離。進(jìn)ー步的，所述濃度測(cè)試系統(tǒng)包括發(fā)光平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)光平臺(tái)包括光源(12)和位于光源(12)上方起支撐作用的透光板(7)，玻璃平板模型(8)設(shè)置在該透光板
(7)上；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括體式顯微鏡(9)、圖像采集裝置(2)、圖像顯示系統(tǒng)(I)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，體式顯微鏡由支架(3)支撐在玻璃平板模型上方，所述圖像采集裝置(2)與體式顯微鏡連接，拍照觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色彩圖，所述圖像顯示系統(tǒng)(I)與所述圖像采集裝置
(2)連接，將拍照得到的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色彩圖轉(zhuǎn)換成灰度圖，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)與所述圖像顯示系統(tǒng)(I)連接，將灰度轉(zhuǎn)化為濃度。進(jìn)ー步的，所述驅(qū)替系統(tǒng)包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括第一中間容器(4)、第二中間容器(5)和第三中間容器出)，三個(gè)所述中間容器一端并聯(lián)連接到所述內(nèi)部腔道的入口，三個(gè)中間容器的另一端并聯(lián)連接到所述微量泵上。所述圖像采集裝置⑵為攝像機(jī)或照相機(jī)。本實(shí)用新型還提出一種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的方法，所述方法包括a、在水平的直形通道內(nèi)進(jìn)行驅(qū)替測(cè)試，所述直形通道的側(cè)壁由玻璃形成；b、在直形通道上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，用相機(jī)拍照驅(qū)替過程中觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顔色進(jìn)行圖像采集得到彩圖；C、將拍照得到的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色彩圖轉(zhuǎn)換成灰度圖；d、將灰度轉(zhuǎn)化為濃度。進(jìn)ー步的，設(shè)置緩流槽，所述緩流槽的深度大于所述直形通道，直形通道的一端為流入端，該流入端與緩流槽連通，直形通道的另一端為流出端，從緩流槽到直形通道的流出端等距離設(shè)置15至20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在設(shè)定的時(shí)間間隔下對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的驅(qū)替過程進(jìn)行圖像米集。進(jìn)ー步的，設(shè)定時(shí)間間隔為60秒，所述聚合物為驅(qū)油用聚合物。進(jìn)ー步的，該方法使用前面所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，該方法具體包括以下步驟 (I)配制濃度為1000 2000mg/L的聚合物溶液；(2)將所述聚合物溶液分為兩份，ー份直接放入第一中間容器(4)，另ー份加入亞甲基藍(lán)配制成含有0. 5g/L lg/L亞甲基藍(lán)的聚合物溶液后，作為示蹤劑驅(qū)替液放入第二中間容器(5)；(3)啟動(dòng)微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔(7-6)緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液充滿玻璃平板模型后，停止向第一中間容器中注入聚合物溶液；(4)啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第二中間容器內(nèi)的含有亞甲基藍(lán)聚合物溶液，使示蹤劑驅(qū)替液通過注入孔和緩流槽，驅(qū)替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液；驅(qū)替速度保持穩(wěn)定值；(5)驅(qū)替前緣在示蹤劑驅(qū)替液的作用下沿著直形通道的軸向推進(jìn)，從緩流槽到第ニ端部等距離設(shè)置15至20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，圖像采集系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間間隔下對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的驅(qū)替過程進(jìn)行圖像采集，當(dāng)驅(qū)替前緣被推進(jìn)到直形通道流出后，關(guān)閉微量泵，停止驅(qū)替；(6)通過圖像采集系統(tǒng)，得到每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的亞甲基藍(lán)濃度隨時(shí)間的變化曲線，分析 得到每條曲線的平均運(yùn)移時(shí)間及運(yùn)移時(shí)間方差，帶入公式(d)中，繪制曲線，曲線斜率就是0.5g/L濃度下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)，所述公式(d)為At2 = 2^1Cd),
U其中，D——軸向彌散系數(shù)，t——平均運(yùn)移時(shí)間，u——驅(qū)替速度，A t2——運(yùn)移通過時(shí)間方差。(7)測(cè)量完成后，啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第三中間容器中的蒸餾水，清洗玻璃平板模型，準(zhǔn)備下一次測(cè)試。本實(shí)用新型采用了由玻璃形成的水平的直形通道進(jìn)行驅(qū)替測(cè)試，這種直形通道不存在現(xiàn)有技術(shù)使用的多空結(jié)構(gòu)的巖心具有的橫向彌散的問題，通過本實(shí)用新型得到的軸向彌散系數(shù)不再包含橫向彌散的影響，因而更加準(zhǔn)確。進(jìn)而，本實(shí)用新型通過灰度得到濃度的方式，采用拍照等光學(xué)方式就得到了測(cè)試點(diǎn)的濃度，效率高，分析時(shí)間短，還避免了現(xiàn)有技術(shù)需要對(duì)巖心檢測(cè)巖心剖面濃度的方式所帶來的難度大，操作復(fù)雜，誤差也大的問題。另外，本實(shí)用新型得到玻璃模型下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)，能夠進(jìn)ー步為使用玻璃模型進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)，為玻璃模型的廣泛應(yīng)用提供基礎(chǔ)參數(shù)。

圖I為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)量亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)裝置的流程圖示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的玻璃平板模型整體俯視結(jié)構(gòu)；圖3為圖2中玻璃平板模型的A-A視圖；圖4為圖2中玻璃平板模型的B-B視圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的不同觀測(cè)點(diǎn)亞甲基藍(lán)溶液濃度與時(shí)間關(guān)系曲線；圖6示出了彌散系數(shù)的求取原理。附圖標(biāo)號(hào)說明[0053]I.圖像顯示系統(tǒng)；2.圖像采集裝置；3.支架；4.第一中間容器；5.第二中間容器；6.第三中間容器；7.透光板；8.玻璃平板模型；9.體式顯微鏡；10.第一六通閥；11.接樣器；12.光源；13.穩(wěn)壓電源；14.第二六通閥；15.微量泵；70.直形通道71.頂面玻璃平板；72.底面玻璃平板；73.中間玻璃平板；74.端面玻璃平板；75.玻璃膠；76.注入孔；77.緩流槽；78.螺栓
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 如圖I所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置包括驅(qū)替聚合物溶液的驅(qū)替系統(tǒng)、由玻璃形成的玻璃平板模型8和濃度測(cè)試系統(tǒng)。驅(qū)替系統(tǒng)包括微量泵15及第ニ六通閥14。如圖2至圖4所示，所述玻璃平板模型9具有內(nèi)部腔道，所述內(nèi)部腔道包括入口和與入口聯(lián)通的水平的直形通道70，所述入口與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等，各徑向截面在軸向方向投影重合，以使得聚合物溶液能夠在驅(qū)替過程中，沿著軸向(即長(zhǎng)度方向)直行，避免橫向彌散，另外，該直形通道為中空的，這不同于巖心的多孔形結(jié)構(gòu)，因而不會(huì)被吸附，不會(huì)被巖心剪切，得到的是理想的軸向彌散系數(shù)。濃度測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)置在所述玻璃平板模型8之外，測(cè)試直形通道中的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液，即測(cè)試觀測(cè)點(diǎn)處在驅(qū)替過程中，含有亞甲基藍(lán)的聚合物溶液的驅(qū)替前緣的濃度。本實(shí)用新型采用灰度測(cè)試方法來測(cè)試直形通道中的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液濃度。進(jìn)ー步的，如圖2至圖4所示，所述內(nèi)部腔道包括水平的長(zhǎng)方體形通道和與所述長(zhǎng)方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽77，所述緩流槽77與所述內(nèi)部腔道的入口連接，所述緩流槽77的底面低于長(zhǎng)方體形通道的底面，所述緩流槽77的頂面與長(zhǎng)方體形通道的頂面平齊，所述緩流槽77的深度大于所述長(zhǎng)方體形通道的高度，緩流槽77的寬度等于所述長(zhǎng)方體形通道的寬度。緩流槽的作用可以讓液體均勻推進(jìn)，可以盡量使得注入液體在進(jìn)行軸向流動(dòng)過程中，流線形呈水平線推進(jìn)，避免注入液體不規(guī)則竄流。長(zhǎng)方體形通道在各高度方向上，液體的流量相等，不會(huì)產(chǎn)生上下液面之間的流動(dòng)，通道的頂面和底面也不會(huì)剪切測(cè)試液體，減少了橫向彌散，提高了測(cè)試精度。實(shí)驗(yàn)中，流體首先經(jīng)注入孔流入緩流槽里，待緩流槽里蓄滿注入液時(shí)，通過中間玻璃板和頂面玻璃板之間的空間沿最長(zhǎng)邊進(jìn)行軸向流動(dòng)。進(jìn)ー步的，如圖2至圖4所示，玻璃平板模型8包括頂面玻璃平板71、底面玻璃平板72、中間玻璃平板73和端面玻璃平板74，四塊玻璃平板厚度相同，其中，底面玻璃平板72和頂面玻璃平板71呈長(zhǎng)方形且大小相同，中間玻璃平板73在長(zhǎng)度方向上短于頂面玻璃平板71和底面玻璃平板72，三塊玻璃平板寬度相同且等于端面玻璃平板74的長(zhǎng)度，頂面玻璃平板71的長(zhǎng)度大于中間玻璃平板73的長(zhǎng)度與端面玻璃平板74的寬度之和，將中間玻璃平板73與底面玻璃平板72第二端對(duì)齊用玻璃膠75密封粘結(jié)，端面玻璃平板74與底面玻璃平板72在第一端對(duì)齊，用玻璃膠密封粘結(jié)，使端面玻璃平板74與中間玻璃平板73之間形成緩流槽77，頂面玻璃平板71位于端面玻璃平板74和中間玻璃平板73上部，用密封膠將頂面玻璃平板71與端面玻璃平板74密封粘結(jié)，并且，密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板73的側(cè)邊，并用螺栓78將模型固定，中間玻璃平板73與頂面玻璃平板71之間保持0. Icm的高度，形成縫隙，所述緩流槽與所述縫隙相通，在緩流槽正中心對(duì)應(yīng)的頂面玻璃板上開ー個(gè)直徑為0. 5cm的注入孔76，所述注入孔76通過管道與第一六通閥10的出ロ連接；所述玻璃平板均為石英玻璃。所述注入孔76通過管道與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接。所述玻璃平板均為石英玻璃。使用上述玻璃平板做成玻璃平板模型能夠形成規(guī)則的直形通道，形成密閉的驅(qū)替空間，便于找平，便于加工制做直形通道和緩流槽，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。進(jìn)ー步的，頂面玻璃平板71與底面玻璃平板72的尺寸為長(zhǎng)10cm、寬5cm、高0. 2cm ;中間玻璃平板73的尺寸為長(zhǎng)8cm、寬5cm、高0. 2cm,緩流槽的尺寸為長(zhǎng)3. 6cm、寬lcm、高0. 3cm，中間玻璃平板73與頂面玻璃平板71之間保持0. Icm的高度距離。這樣的尺寸結(jié)構(gòu)和比例能夠配合驅(qū)替速度較小的情況下，前緣推進(jìn)速度為0. lmm/s到lmm/s,以使得 測(cè)試結(jié)果基本不受驅(qū)替速度影響。使緩流槽的深度達(dá)到直形通道的3倍以上，充分保證了液體均勻推進(jìn)的效果。進(jìn)ー步的，如圖I所示，所述濃度測(cè)試系統(tǒng)包括發(fā)光平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)光平臺(tái)包括光源12和位于光源12上方起支撐作用的透光板7，玻璃平板模型8設(shè)置在該透光板7上；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括體式顯微鏡9、圖像采集裝置2、圖像顯示系統(tǒng)I和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，體式顯微鏡由支架3支撐在玻璃平板模型上方,型號(hào)為體視顯微鏡SZX16,顯微鏡接ロ為0. 7XC型，所述圖像采集裝置2與體式顯微鏡連接，拍照觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色彩圖，例如，采用數(shù)字?jǐn)z像頭進(jìn)行拍照，也可以采用照相機(jī)拍照，采集卡可以為數(shù)字采集卡因特爾8390，所述圖像顯示系統(tǒng)I與所述圖像采集裝置2連接，將拍照得到的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顔色彩圖轉(zhuǎn)換成灰度圖，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過電腦進(jìn)行分析，電腦與所述圖像顯示系統(tǒng)I連接，將灰度轉(zhuǎn)化為濃度。上述部件的型號(hào)為體視顯微鏡SZX16，顯微鏡接ロ為0. 7XC型，數(shù)字?jǐn)z像頭為數(shù)字式1024以上30幀/秒的數(shù)字?jǐn)z像頭，采集卡可以為數(shù)字采集卡因特爾8390，照相機(jī)可以為佳能EOS 40D，電腦采用微觀驅(qū)替圖像分析系統(tǒng)軟件(WGQT)。本實(shí)用新型采用將灰度轉(zhuǎn)化為濃度的方式，使用拍照方式通過轉(zhuǎn)換得到濃度，避免了化學(xué)測(cè)試的復(fù)雜和不便，可以實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間限制的、多次、和多點(diǎn)的測(cè)試。其中，先得到彩圖，彩圖是基于紅黃藍(lán)三基色，提供的是具有三個(gè)參數(shù)的一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的圖像，但目前電腦不易識(shí)別，為了電腦的識(shí)別，圖像顯示系統(tǒng)又將這三個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電腦識(shí)別的只具有ー個(gè)參數(shù)的灰度的圖像，而不同的灰度則對(duì)應(yīng)不同的濃度，關(guān)于灰度與濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過試驗(yàn)標(biāo)定得以確定。例如，亞甲基藍(lán)溶液濃度標(biāo)定過程用聚合物溶液稀釋亞甲基藍(lán)，配置得到若干份不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液，取不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液彩圖，將該彩圖轉(zhuǎn)換成灰度圖，并計(jì)算出平均灰度值，即得到亞甲基藍(lán)溶液不同濃度——灰度值關(guān)系曲線。通過擬合得到濃度與灰度之間的關(guān)系函數(shù)，這樣，如果已知某一點(diǎn)的灰度，通過上述關(guān)系即可反演得到該點(diǎn)亞甲基藍(lán)溶液濃度。至于通過灰度轉(zhuǎn)化為濃度的方式，已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)，可以借鑒現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)技術(shù)方案。另外，本實(shí)用新型采用玻璃模型，一方面，玻璃模型耐腐蝕，適用于油藏驅(qū)替測(cè)試中，另ー方面，玻璃透光，采用玻璃模型可以配合相機(jī)拍照，采用光學(xué)測(cè)試的方法得到測(cè)試濃度，不會(huì)像普通化學(xué)分析的方法那樣需要測(cè)試一次就要暫?；蛲Ｖ箿y(cè)試過程，所以本實(shí)用新型的玻璃模型不會(huì)對(duì)測(cè)試的連續(xù)造成影響，節(jié)省測(cè)試時(shí)間。進(jìn)ー步的，如圖I所示，所述驅(qū)替系統(tǒng)包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括第一中間容器4、第二中間容器5和第三中間容器6，三個(gè)所述中間容器一端并聯(lián)連接到所述內(nèi)部腔道的入口，三個(gè)中間容器的另一端并聯(lián)連接到所述微量泵上。第一中間容器4裝有不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液，第二中間容器5裝有含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液，第三中間容器6裝有蒸餾水，三個(gè)中間容器向下并聯(lián)連接到第一六通閥10的入口，向上連接到第二六通閥14的出口 ；這樣，可以快速實(shí)現(xiàn)各個(gè)容器內(nèi)的液體迅速進(jìn)入玻璃模型，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)容器內(nèi)的液體的替換，便于重復(fù)利用，多次測(cè)試。本實(shí)用新型還提出一種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的方法，所述方法包括a、在水平的直形通道內(nèi)進(jìn)行驅(qū)替測(cè)試，所述直形通道的側(cè)壁為玻璃；b、在直形通道上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，拍照觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色進(jìn)行圖像采集得到彩圖；C、將拍照得到的觀測(cè)點(diǎn)處的溶液顏色彩圖轉(zhuǎn)換成灰度圖；d、將灰度轉(zhuǎn)化為濃度。進(jìn)ー步的，設(shè)置緩流槽，所述緩流槽的深度大于所述直形通道，直形通道的一端為流入端，該流入端與緩流槽連通，直形通道的另一端為流出端，聚合物溶液從流出端流出玻璃模型，從緩流槽到直形通道的流出端等距離設(shè)置15至20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(測(cè)試點(diǎn))，在設(shè)定的時(shí)間間隔下對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的驅(qū)替過程進(jìn)行圖像采集。可以使用一個(gè)攝像頭或ー個(gè)照相機(jī)分別先后拍照各觀測(cè)點(diǎn)，也可以使用多個(gè)攝像頭或多個(gè)照相機(jī)分別同時(shí)拍照各觀測(cè)點(diǎn)。通過在玻璃模型沿程設(shè)置15 20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(測(cè)試點(diǎn))，獲取驅(qū)替過程中15 20條濃度曲線，分析得到每條曲線的平均運(yùn)移時(shí)間及運(yùn)移時(shí)間方差，通過繪制運(yùn)移時(shí)間方差與2D/u2關(guān)系曲線，獲得曲線斜率，曲線斜率就是該濃度下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)值，該方法避免了一個(gè)或者幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn)濃度曲線獲取失敗造成無法計(jì)算彌散系數(shù)的情況。該彌散系數(shù)是15 20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)計(jì)算彌散系數(shù)的平均值，該彌散系數(shù)更能反應(yīng)在驅(qū)替過程中的宏觀彌散程度，比獲取單一曲線求得的彌散系數(shù)更有說服力。而現(xiàn)有的檢測(cè)巖心剖面濃度的方式，如果要進(jìn)行巖心模型的中間多點(diǎn)的巖心剖面濃度的檢測(cè)，則存在很大的麻煩，一是難以知道驅(qū)替前緣是否到達(dá)該中間各點(diǎn)，即該中間各點(diǎn)是否處于驅(qū)替過程中，ニ是如果測(cè)試了中間某點(diǎn)的剖面濃度，則需要停止驅(qū)替，如果要測(cè)試下一點(diǎn)的剖面濃度，則需要重新開始，浪費(fèi)時(shí)間。本實(shí)用新型無論是采用多點(diǎn)測(cè)試，還是只測(cè)試通道的起始位置，都無需停止測(cè)試就能獲得測(cè)試點(diǎn)的濃度，不影響其他測(cè)試點(diǎn)的后續(xù)測(cè)試，節(jié)省時(shí)間，尤其對(duì)于多點(diǎn)測(cè)試，更能保持測(cè)試的連續(xù)，更能節(jié)省時(shí)間。進(jìn)ー步的，設(shè)定時(shí)間間隔為60秒，這樣，能夠得到更多的數(shù)據(jù)。所述聚合物為驅(qū)油用聚合物。進(jìn)ー步的，該方法使用前面所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，該方法具體包括以下步驟(I)配制濃度為1000 2000mg/L的聚合物溶液；(2)將所述聚合物溶液分為兩份，ー份直接放入第一中間容器4，另ー份加入亞甲基藍(lán)配制成含有0. 5g/L lg/L亞甲基藍(lán)的聚合物溶液例如，采用0. 5g/L的亞甲基藍(lán)的聚合物溶液后，作為示蹤劑驅(qū)替液放入第二中間容器5 ；(3)啟動(dòng)微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔7-6緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液充滿玻璃平板模型后，停止向第一中間容器中注入聚合物溶液；(4)啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第二中間容器內(nèi)的含有亞甲基藍(lán)聚合物溶液，使示蹤劑驅(qū)替液通過注入孔和緩流槽，驅(qū)替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液；驅(qū)替速度保持穩(wěn)定值；(5)驅(qū)替前緣在示蹤劑驅(qū)替液的作用下沿著直形通道的軸向推進(jìn)，從緩流槽到第ニ端部等距離設(shè)置15至20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，圖像采集系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間間隔下對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的 驅(qū)替過程進(jìn)行圖像采集，當(dāng)驅(qū)替前緣被推進(jìn)到直形通道流出后，關(guān)閉微量泵，停止驅(qū)替。(6)通過圖像采集系統(tǒng)，得到每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的亞甲基藍(lán)濃度隨時(shí)間的變化曲線，分析得到每條曲線的平均運(yùn)移時(shí)間及運(yùn)移時(shí)間方差，帶入公式(d)中，繪制曲線，曲線斜率就是 0. 5g/L濃度下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)，所述公式(d)為
.2 DtA/ =2—
uCd)，其中，D——軸向彌散系數(shù)，t——平均運(yùn)移時(shí)間，u——驅(qū)替速度，A t——運(yùn)移通過時(shí)間方差。(7)測(cè)量完成后，啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第三中間容器中的蒸餾水，清洗玻璃平板模型，準(zhǔn)備下一次測(cè)試。(實(shí)施例I)測(cè)定濃度為0.5g/L的亞甲基藍(lán)在濃度為1000mg/L的聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)。(I)配制部分水解聚丙烯酰胺濃度為1000mg/L的聚合物溶液200mL。(2)將所述聚合物溶液分為兩份，ー份直接放入第一中間容器4，另ー份加入亞甲基藍(lán)配制成含有0. 5g/L亞甲基藍(lán)的聚合物溶液后，放入第二中間容器5 ；(3)調(diào)整第一六通閥10及第ニ六通閥14，啟動(dòng)微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔7-6緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液充滿玻璃平板模型后，關(guān)閉閥門；(4)調(diào)整第一六通閥10及第ニ六通閥14，并啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第二中間容器內(nèi)的聚合物溶液，使含有亞甲基藍(lán)的聚合物溶液通過注入孔和緩流槽，驅(qū)替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液；驅(qū)替速度為0. 5cm/s ;被驅(qū)替出的不含亞甲基藍(lán)的聚合物溶液流入接樣器11 ;(5)驅(qū)替前緣在示蹤劑驅(qū)替液的作用下沿著模型軸向推進(jìn)，從緩流槽到直形通道流出端等距離設(shè)置15個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，圖像采集系統(tǒng)在設(shè)定的時(shí)間間隔下對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的驅(qū)替過程進(jìn)行圖像采集，當(dāng)驅(qū)替前緣被推進(jìn)到模型出口端(直形通道流出端)后，關(guān)閉微量泵，停止驅(qū)替；(6)通過圖像采集系統(tǒng)，得到每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的亞甲基藍(lán)濃度隨時(shí)間的變化曲線(圖5)，分析得到每條曲線的平均運(yùn)移時(shí)間及運(yùn)移時(shí)間方差，帶入公式(d)中，繪制曲線(圖6)，曲線斜率就是0. 5g/L濃度下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)，所述公式(d)為.2 DtA/ =2—
u(d)，其中，D——軸向彌散系數(shù)，t——平均運(yùn)移時(shí)間，u——驅(qū)替速度，At2(——運(yùn)移通過時(shí)間方差。計(jì)算得到0. 5g/L濃度下的亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)D為0. 0142cm2/s，即圖6中，斜率y = 0. 0142，R2 = 0. 9814 (表示擬合的精度)。(7)測(cè)量完成后，調(diào)整第一六通閥10及第ニ六通閥14，并啟動(dòng)微量泵驅(qū)動(dòng)第三中間容器中的蒸餾水，清洗玻璃平板模型，清洗干凈后玻璃平板模型可重復(fù)利用。其中，設(shè)定時(shí)間間隔優(yōu)選為60秒。所述觀測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)優(yōu)選為15個(gè)。所述聚合物為驅(qū)油用聚合物。例如為驅(qū)油用水溶性疏水締合聚合物AP-P4，部分水解聚丙烯酰胺。(實(shí)施例2)測(cè)定濃度為0. 5g/L的亞甲基藍(lán)在濃度為2000mg/L的聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)。配制聚合物濃度為2000mg/L的聚合物(部分水解聚丙烯酰胺)溶液200mL。采用如實(shí)施例I相同的步驟，測(cè)量得到0. 5g/L的亞甲基藍(lán)在濃度為2000mg/L的聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)為0. 0357cm2/s。(實(shí)施例3)測(cè)定濃度為0.5g/L的亞甲基藍(lán)在濃度為1500mg/L的部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)。配制部分水解聚丙烯酰胺濃度為1500mg/L的聚合物溶液200mL。采用如實(shí)施例I相同的步驟，測(cè)量得到0. 5g/L的亞甲基藍(lán)在濃度為1500mg/L的部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)為0. 0245cm2/s。(實(shí)施例4)測(cè)定濃度為lg/L的亞甲基藍(lán)在濃度為1000mg/L的部分水解聚丙烯酰胺聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)。配制部分水解聚丙烯酰胺濃度為1000mg/L的聚合物溶液200mL。采用如實(shí)施例I相同的步驟，測(cè)量得到lg/L的亞甲基藍(lán)在濃度為1000mg/L的聚合物溶液中的軸向彌散系數(shù)為 0. 0215cm2/s。本實(shí)用新型利用平行玻璃模型測(cè)量亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的彌散系數(shù)，方法簡(jiǎn)便，玻璃模型制作方便，費(fèi)用低，且可重復(fù)利用，測(cè)量得到的彌散系數(shù)為聚合物驅(qū)中使用亞甲基藍(lán)作為示蹤劑的示蹤劑測(cè)試定量化描述提供了有力支持。以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。為本實(shí)用新型的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，所述測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置包括驅(qū)替聚合物溶液的驅(qū)替系統(tǒng)，其特征在于， 所述測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置還包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內(nèi)部腔道，所述內(nèi)部腔道包括入口和與入口聯(lián)通的水平的直形通道，所述入口與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等； 濃度測(cè)試系統(tǒng)，設(shè)置在所述玻璃平板模型之外，測(cè)試直形通道中的觀測(cè)點(diǎn)處的聚合物溶液。
2.如權(quán)利要求I所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部腔道包括水平的長(zhǎng)方體形通道和與所述長(zhǎng)方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽(77)，所述緩流槽(77)與所述內(nèi)部腔道的入口連接，所述緩流槽(77)的深度大于所述長(zhǎng)方體形通道的高度。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，所述玻璃平板模型包括頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)、中間玻璃平板(73)和端面玻璃平板(74)，上述四塊玻璃平板厚度相同并相互平行形成外側(cè)面平齊的長(zhǎng)方體；底面玻璃平板(72)和頂面玻璃平板(71)呈長(zhǎng)方形且大小相同，中間玻璃平板(73)在長(zhǎng)度方向上短于頂面玻璃平板(71);頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)和中間玻璃平板(73)寬度相同且等于端面玻璃平板(74)的長(zhǎng)度，頂面玻璃平板(71)的長(zhǎng)度大于中間玻璃平板(73)的長(zhǎng)度與端面玻璃平板(74)的寬度之和； 端面玻璃平板(74)貼合在底面玻璃平板(72)上，與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第一端對(duì)齊并用玻璃膠密封粘結(jié)，使得，端面玻璃平板(74)與中間玻璃平板(73)之間形成緩流槽(77)，頂面玻璃平板(71)位于端面玻璃平板(74)和中間玻璃平板(73)上部，用密封膠將頂面玻璃平板(71)與端面玻璃平板(74)密封粘結(jié)，并且密封粘結(jié)密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板(73)的側(cè)邊； 中間玻璃平板(73)貼合在底面玻璃平板(72)上并且中間玻璃平板(73)與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第二端對(duì)齊，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71)之間形成縫隙，該縫隙即為所述直行通道，并且中間玻璃平板(73)被密封粘結(jié)在底面玻璃平板(72)與頂面玻璃平板(71)之間； 在緩流槽中間位置對(duì)應(yīng)的頂面玻璃板上開設(shè)有注入孔(76)，所述注入孔(76)與緩流槽連通，所述注入孔(76)通過管道與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，頂面玻璃平板(71)與底面玻璃平板(72)的尺寸為長(zhǎng)10cm、寬5cm、高O. 2cm;中間玻璃平板(73)的尺寸為長(zhǎng)8cm、寬5cm、高O. 2cm,緩流槽的尺寸為長(zhǎng)3. 6cm、寬1cm、高O. 3cm,中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71)之間保持O. Icm的高度距離。
5.如權(quán)利要求3或4所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，所述濃度測(cè)試系統(tǒng)包括發(fā)光平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，發(fā)光平臺(tái)包括光源(12)和位于光源(12)上方起支撐作用的透光板(7)，玻璃平板模型(8)設(shè)置在該透光板(7)上；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括體式顯微鏡(9)、圖像采集裝置(2)、圖像顯示系統(tǒng)(I)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，體式顯微鏡由支架(3)支撐在玻璃平板模型上方，所述圖像采集裝置(2)與體式顯微鏡連接，所述圖像顯示系統(tǒng)(I)與所述圖像采集裝置(2)連接，所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)與所述圖像顯示系統(tǒng)⑴連接。
6.如權(quán)利要求5所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，所述驅(qū)替系統(tǒng)包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括 第一中間容器(4)、第二中間容器(5)和第三中間容器￠)，三個(gè)所述中間容器一端并聯(lián)連接到所述內(nèi)部腔道的入口，三個(gè)中間容器的另一端并聯(lián)連接到所述微量泵上。
7.如權(quán)利要求5所述的測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置，其特征在于，所述圖像采集裝置(2)為攝像機(jī)或照相機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置。所述測(cè)定亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中軸向彌散系數(shù)的裝置包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內(nèi)部腔道，所述內(nèi)部腔道包括入口和與入口聯(lián)通的水平的直形通道，所述入口與所述驅(qū)替系統(tǒng)連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等。本實(shí)用新型利用平行玻璃模型測(cè)量亞甲基藍(lán)在聚合物溶液中的彌散系數(shù)，方法簡(jiǎn)便，玻璃模型制作方便，費(fèi)用低，且可重復(fù)利用。
文檔編號(hào)G01N13/00GK202421022SQ201220024720
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉同敬, 姜漢橋, 李俊鍵 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(北京)