泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣田開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置及其 評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泡沫體系具有視粘度尚、堵大不堵小、堵水不堵油的特性，能夠有效封堵中尚滲 透部位，具有選擇性調(diào)剖的作用，可以提高波及系數(shù)；同時(shí)，起泡劑本身是一種活性很強(qiáng)的 表面活性劑，可以大幅度降低油水界面張力，改善油藏巖石潤(rùn)濕性，提高驅(qū)油效率。因此，泡 沫調(diào)驅(qū)是一種十分有發(fā)展前途的提高采收率的技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室常采用模擬評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)評(píng) 價(jià)泡沫調(diào)驅(qū)效果，優(yōu)化泡沫調(diào)驅(qū)的注入速度、注入體積、氣液比等注入?yún)?shù)。
[0003] 目前，已經(jīng)有大量的文獻(xiàn)和專(zhuān)利公開(kāi)了泡沫調(diào)驅(qū)評(píng)價(jià)裝置。Pang等人在 《TransportinPorousMedia》2010 年的第 1 期發(fā)表了《TheBlockingAbilityand FlowingCharacteristicsofSteadyFoamsinPorousMedia》，提出了一種泡沫評(píng)價(jià)裝 置。該裝置的結(jié)構(gòu)是氣體從供氣瓶經(jīng)過(guò)質(zhì)量流量控制器控制流量和起泡液進(jìn)入泡沫發(fā)生 器，泡沫發(fā)生器是由直徑為0. 25_的玻璃微珠填制而成，產(chǎn)生的泡沫從泡沫發(fā)生器流出后 進(jìn)入六通閥，然后直接進(jìn)入多孔介質(zhì)，用來(lái)研究泡沫的封堵能力和流動(dòng)行為，該裝置雖然可 以采用氣體質(zhì)量流量控制器來(lái)控制氣體流量，但是氣體與起泡液混合形成泡沫以后，直接 與多孔介質(zhì)入口端連接，承受來(lái)自多孔介質(zhì)入口端壓力以后，由于氣體和液體的壓縮性不 同，液體的進(jìn)入量將大于氣體進(jìn)入量，導(dǎo)致液體進(jìn)入量多于氣體進(jìn)入量，氣液比不可控制； 該裝置中的多孔介質(zhì)是由均勻的玻璃珠填充做成的均質(zhì)巖心模型，不能用來(lái)評(píng)價(jià)泡沫的選 擇性進(jìn)入作用。已公開(kāi)專(zhuān)利CN102865898A和CN202202850U也提出了一種泡沫調(diào)驅(qū)評(píng)價(jià)裝 置，該裝置將氣體裝入活塞容器中，根據(jù)設(shè)定的氣液比，同時(shí)用兩臺(tái)栗按照一定排量分別推 動(dòng)活塞容器注入氣體和起泡液進(jìn)入到泡沫發(fā)生器中。該裝置采用注入栗來(lái)控制氣體流量， 同樣存在多孔介質(zhì)入口端壓力傳導(dǎo)到泡沫發(fā)生器以后，由于氣體和液體的壓縮性不同，液 體的進(jìn)入量將大于氣體進(jìn)入量，導(dǎo)致液體進(jìn)入量多于氣體進(jìn)入量，氣液比不可控制，影響泡 沫調(diào)驅(qū)評(píng)價(jià)效果。該裝置雖然可以用雙巖心管研究泡沫的分流量，但是流體不能在模型中 發(fā)生層間竄流，因而不能模擬泡沫在多孔介質(zhì)中的深部液流轉(zhuǎn)向作用。此外，還有一些實(shí)驗(yàn) 裝置沒(méi)有泡沫發(fā)生器，直接將氣體和起泡液通過(guò)六通閥同時(shí)注入到巖心模型中，氣液比更 加不能保證。近幾年，針對(duì)泡沫調(diào)剖技術(shù)更多的研究集中在泡沫的配方、性能評(píng)價(jià)及調(diào)剖礦 場(chǎng)試驗(yàn)方面，關(guān)于泡沫在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律及封堵機(jī)理研究等方面尚存在欠缺，尤其 是缺少基礎(chǔ)性且準(zhǔn)確穩(wěn)定的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置及有效的實(shí)驗(yàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)泡沫調(diào)驅(qū)提高原油采收率技術(shù)，能夠用于評(píng)價(jià)泡沫 調(diào)驅(qū)效果和泡沫運(yùn)移規(guī)律，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，精確控制氣液比，為泡沫調(diào)驅(qū)技術(shù)提供基礎(chǔ)理 論指導(dǎo)泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置及其評(píng)價(jià)方法。
[0005] 為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0006] -種泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置，包括泡沫發(fā)生裝置、供液裝置、巖心模擬裝置和數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)，其中：
[0007] 所述泡沫發(fā)生裝置包括依次通過(guò)連接管道連通的儲(chǔ)氣瓶、緩沖氣瓶、氣體流量控 制器、泡沫發(fā)生器、泡沫儲(chǔ)存罐和螺桿栗；
[0008] 所述供液裝置包括盛放起泡液的活塞容器、盛放地層水的活塞容器、盛放原油的 活塞容器和柱塞栗，所述柱塞栗通過(guò)連接管道分別與所述盛放起泡液活塞容器、所述盛放 地層水的活塞容器和所述盛放原油的活塞容器的入口端連接，所述盛放起泡液的活塞容器 的出口端與所述泡沫發(fā)生器的進(jìn)液端連接；
[0009] 所述巖心模擬裝置包括回壓栗、巖心模型、計(jì)量筒和環(huán)壓栗，所述巖心模型上設(shè)有 模擬液體入口、環(huán)壓栗連通口和模擬液體出口，所述環(huán)壓栗通過(guò)連接管道與所述巖心模型 的環(huán)壓栗連通口連接，在所述巖心模型模擬液體出口處的連接管道上設(shè)置有回壓閥，所述 回壓栗和計(jì)量筒通過(guò)所述回壓閥和連接管道與所述巖心模型的模擬液體出口連接，在所述 巖心模型的模擬液體入口處的連接管道上設(shè)置有一個(gè)六通閥門(mén)，所述六通閥門(mén)還分別通過(guò) 連接管道與所述螺桿栗出口端、盛放地層水的活塞容器出口端和所述盛放原油的活塞容器 的出口端連通；
[0010] 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)以及通過(guò)控制電纜與所述計(jì)算機(jī)連接的氣體緩沖 罐壓力傳感器、入口壓力傳感器、回壓傳感器和環(huán)壓傳感器，所述氣體緩沖罐壓力傳感器設(shè) 置在所述儲(chǔ)氣瓶與所述緩沖氣瓶的連接管道上，所述入口壓力傳感器連接至所述六通閥門(mén) 上，所述回壓傳感器設(shè)置在所述回壓閥與所述回壓栗之間的連接管道上，所述環(huán)壓傳感器 設(shè)置在所述巖心模型與所述環(huán)壓栗之間的連接管道上。
[0011] 所述泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的設(shè)定 與控制。
[0012] 所述泡沫發(fā)生器、所述泡沫儲(chǔ)存罐、所述螺桿栗、所述盛放起泡液的活塞容器、所 述盛放地層水的活塞容器、所述盛放原油的活塞容器、所述六通閥門(mén)、所述巖心模型、所述 回壓閥和所述計(jì)量筒均設(shè)置在一恒溫箱內(nèi)。
[0013] 所述儲(chǔ)氣瓶與緩沖氣瓶的連接管道上設(shè)置有第一壓力表，所述六通閥門(mén)上設(shè)置有 第二壓力表，所述回壓閥與回壓栗的連接管道上設(shè)置有第三壓力表，所述環(huán)壓栗所述巖心 模型的連接管道上設(shè)置有第四壓力表。
[0014] 在連接管路上的裝置入口處或出口處設(shè)置有控制連接管路開(kāi)、閉的閥門(mén)，其中，為 安全起見(jiàn)，所述地層水活塞容器之間的連接管道上、所述盛放原油的活塞容器與所述巖心 模型之間的連接管道上均設(shè)置有雙控閥門(mén)，以防止管道處于危險(xiǎn)的高壓狀態(tài)。
[0015] 具體地，所述儲(chǔ)氣瓶與所述緩沖氣瓶的連接管道上安裝有第一閥門(mén)，所述緩沖氣 瓶與所述氣體流量控制器的連接管道上安裝有第二閥門(mén)，所述柱塞栗分別與所述盛放起泡 液活塞容器、所述地層水活塞容器和所述盛放原油的活塞容器的連接管道上分別安裝有第 三閥門(mén)、第四閥門(mén)和第五閥門(mén)，所述盛放起泡液活塞容器與所述泡沫發(fā)生器的連接管道上 安裝有第六閥門(mén)，所述地層水活塞容器與所述六通閥門(mén)的連接管道上安裝有第七閥門(mén)和第 九閥門(mén)，所述盛放原油的活塞容器與所述六通閥門(mén)的連接管道上安裝有第八閥門(mén)和第十閥 門(mén)，所述螺桿栗與所述六通閥門(mén)之間連接管道上安裝有第十一閥門(mén)，所述六通閥門(mén)與所述 巖心模型之間的連接管道上安裝有第十二閥門(mén)，所述環(huán)壓栗與所述巖心模型之間的連接管 道上安裝有第十三閥門(mén)，所述回壓閥與所述回壓栗之間的連接管道上安裝有第十五閥門(mén)， 所述回壓閥與所述計(jì)量筒之間的連接管道上安裝有第十四閥門(mén)。
[0016] 所述的巖心模型為為單根填砂管、單根巖心、單根多層非均質(zhì)巖心、多根不同滲透 率的填砂管并聯(lián)或仿巖心結(jié)構(gòu)的玻璃介質(zhì)模型。根據(jù)模擬底層實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行更替。
[0017] 所述儲(chǔ)存罐為一封閉罐體且在罐體側(cè)壁上設(shè)置有用于觀察泡沫發(fā)生狀態(tài)的觀察 窗，以觀察泡沫是否達(dá)到輸送要求。
[0018] 所述計(jì)量筒為量筒，用于計(jì)量流入筒內(nèi)的地層水或原油的體積。
[0019] 所述恒溫箱為一箱體且箱體正面和背面均設(shè)置有可視透明耐高溫玻璃門(mén)窗，用 于操作和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)值。
[0020] 一種利用上述泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置的評(píng)價(jià)方法：
[0021] 對(duì)所選擇具有不同滲透率的巖心模型進(jìn)行飽和模擬地層水預(yù)處理后，升溫至與模 擬油藏溫度一致；對(duì)巖心模型依次進(jìn)行飽和原油、注入地層水以水驅(qū)油、注入泡沫以泡沫驅(qū) 油，并在注入泡沫以泡沫驅(qū)油過(guò)程中通過(guò)改變不同的注入速度、氣液比和泡沫注入體積來(lái) 對(duì)比原油采收率，以得到針對(duì)不同滲透率的巖心模型獲得最大原油采收率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)泡 沫注入?yún)?shù)。
[0022] 上述評(píng)價(jià)方法具體步驟包括：
[0023] (1)實(shí)驗(yàn)裝置連接：連接安裝泡沫驅(qū)油評(píng)價(jià)裝置，并保證各連接管道和閥門(mén)的氣 密性均良好、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常工作，各個(gè)閥門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)；根據(jù)需要選擇合適的巖心 模型，并保證模型不漏水；
[0024] (2)巖心模型預(yù)處理：巖心模型稱(chēng)干重Hi1，抽真空4~6小時(shí)，打開(kāi)第七閥門(mén)、第九 閥門(mén)、第十二閥門(mén)至第十五閥門(mén)，開(kāi)啟柱塞栗并打開(kāi)第四閥門(mén)使巖心模型飽和模擬地層水， 將飽和模擬地層水的巖心模型稱(chēng)濕重Hl2，計(jì)算孔隙體積；按照常規(guī)水測(cè)滲透率測(cè)試方法測(cè) 試巖心模型滲透率，并將巖心模型放入恒溫箱中加熱至與模擬油藏溫度一致，待用；
[0025] (3)泡沫調(diào)驅(qū)注入?yún)?shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：
[0026] (i)巖心模型飽和原油：控制回壓栗回壓并調(diào)節(jié)回壓閥的壓力至與模擬地層壓 力一致；控制環(huán)壓栗并設(shè)定環(huán)壓；關(guān)閉盛放地層水的活塞容器的第四閥門(mén)、第七閥門(mén)和第 九閥門(mén)，開(kāi)啟盛放原油的活塞容器的第八閥門(mén)和第十閥門(mén)，開(kāi)啟第五閥門(mén)并啟動(dòng)柱塞栗， 以0. 1~0. 3mL/min的流量向巖心模型飽和原油，直到流入計(jì)量筒中的原油體積為巖心模 型孔隙體積的二倍為止，記錄流入到計(jì)量筒中地層水的體積，即為巖心模型飽和原油的體 積；
[0027] (ii)水驅(qū)油：保持環(huán)壓和回壓不變，關(guān)閉第五閥門(mén)，關(guān)閉盛放原油的活塞容器的 第八閥門(mén)和第十閥門(mén)，開(kāi)啟盛放地層水的活塞容器的第七閥門(mén)和第九閥門(mén)，開(kāi)啟第四閥門(mén) 并啟動(dòng)柱塞栗，以0. 1~0. 3mL/min的流量向巖心模型中注入地層水進(jìn)行水驅(qū)油，直到流出 巖心模型的液體含水率達(dá)到100%為止，即至計(jì)量筒內(nèi)無(wú)原油流出，流出液體全部為水時(shí)為 止；關(guān)閉盛放地層水的活塞容器的第七閥門(mén)、第九閥門(mén)、第四閥門(mén)和柱塞栗；
[0028] (iii)泡沫注入?yún)?shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：保持環(huán)壓和回壓不