CN106437637B - 高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法，属于石油开采技术领域。该装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替***、回压***、围压***、压力监视***、温度控制***以及图像采集***；该装置控制温度和压力简便，使用空间小，安全性能优越，操作简便，可以准确的模拟油藏实际条件，在可视化条件下可以清晰实时的观察二氧化碳驱替过程中的油气作用变化，对于研究沥青质的析出规律及其对采收率的影响以及二氧化碳驱替实验在石油行业中的广泛应用和推广都具有非常重要的意义。

Description

高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别是指一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法。

背景技术

油藏环境孔隙介质中二氧化碳与石油烃作用技术研究，是一项利用二氧化碳改变石油烃的组成和流动性，进而提高原油采收率的一项综合性技术。经过近年来的不断研究和现场试验，二氧化碳在油田中的应用有了长足的发展，用二氧化碳在高含蜡油井和有机质沉淀堵塞油井中进行吞吐，已成为一种常规的增产技术；二氧化碳驱油提高采收率也有了较强的技术积累，二氧化碳驱油将在高含水油田、聚合物驱后的油田提高采收率中起到非常重要的作用。

二氧化碳采油技术与其他三次采油技术相比，具有适用范围广、工艺简单、投资少、见效快、功能多、费用低、无污染等优点，是目前最具发展前景的一项三次采油技术。但是，由于气体的注入极易造成原油中沥青质、胶质和石蜡等重有机物的沉淀，造成储藏渗透率下降、润湿性反转，严重影响原油的运移和开采。目前已有的理论研究成果不能满足油田生产对理论的需求，尤其缺少高温、高压条件下可视化的二氧化碳微观驱油过程及二氧化碳对沥青质沉淀析出过程的机理分析。因此，亟需研究能够调整温度和压力的二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法及装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法，该可视化模拟驱油实验研究装置用于解决目前尚不能模拟高温高压条件下进行微生物驱油的研究问题。本发明涉及石油天然气流动实验装置，可以利用普通玻璃微观实验模型进行压力在30MPa以下的，压差在8MPa以下、温度在150℃以下的各种微观实验，实验模型大小为40mm×40mm，孔隙体积约为50×10^-9m³，可以完成高温高压条件下二氧化碳驱稠油过程中沥青质的析出情况。

该方法所用装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替***、回压***、围压***、压力监测 ***、温度控制***、气液分离***以及图像采集***；其中，

模型夹持器包括缸体，缸体上具有流体流入孔、流体流出孔、围压孔以及测温孔；微观可视模型位于缸体中部，微观可视模型设有进口和出口，流体流入孔与进口相通，流体流出孔与出口相通，测温孔设置在流体流入孔下方，围压孔设置在流体流出孔下方；

驱替***包括二氧化碳气瓶、第一气体流量计，双缸恒速恒压泵、二氧化碳泵入机构、水泵入机构以及油泵入机构，二氧化碳气瓶通过第一气体流量计与二氧化碳泵入机构连接，用于将二氧化碳输送到二氧化碳泵入机构的活塞上部，二氧化碳泵入机构、水泵入机构以及油泵入机构分别与模型夹持器的流体流入孔连接，并通过双缸恒速恒压泵将二氧化碳泵入机构中的二氧化碳、水泵入机构中的水以及油泵入机构中的油通过流体流入孔泵入到微观可视模型中，二氧化碳泵入机构、水泵入机构和油泵入机构下部管道通入去离子水中，去离子水泵入双缸恒速恒压泵中的泵筒体下部并推动活塞上移，为实验提供压力；第一气体流量计用于测量气体的注入量；

双缸恒速恒压泵是一种高压柱塞泵，具有恒速、恒压两种工作模式以及相应模式下的多种不同工作方式：本发明中采用恒速(恒流)工作模式，能连续不断的提供恒定流速无脉冲的液体，同时自动检测两泵筒体内的压力、流量信号，并具有压力保护功能；

回压***与模型夹持器的流体流出孔连通，以使所述微观可视模型的出口增压到预定的压力；回压***包括手动泵和回压缓冲罐，手动泵和回压缓冲罐之间设置阀门；

围压***由围压跟踪泵构成，围压跟踪泵为电子数字显示泵，可实时跟踪压力的变化，围压跟踪泵与模型夹持器的围压孔连通，使所述微观可视模型始终处于预定压力的环境中；

压力监测***用于监测围压压力、回压压力以及微观可视模型进口和出口的压力；

温度控制***通过测温探头与测温孔连通，为模型夹持器内部的微观可视模型提供一个定温环境；

气液分离***包括气液分离器、储液烧杯、分析天平、干燥剂以及第二气体流量计，油气混合物进入到气液分离器后，气体上升通过干燥剂，经第二气体流量计测量得到微观可视模型里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器的下部，流至储液烧杯，通过分析天平测量微观可视模型里面流出的油量；通过第一气体流量计和第二气体流量计准确测量出二氧化碳气体的消耗量；

图像采集***用于实时显示和记录微观可视模型内的流动状态及沥青质析出情况；

所述可视化微观实验装置还包括回压阀，流体流出孔引出的管路其中一支通过回压阀分别连接回压***的回压缓冲罐和气液分离***的气液分离器，另一支管路接入真空容器，真空容器与真空泵相连。真空容器、真空泵，抽真空可以减少缸体内气体的残留，保证液体充满整个夹持器。

二氧化碳气瓶和第一气体流量计之间设置调压阀，第一气体流量计后设置单向阀，二氧化碳泵入机构、水泵入机构和油泵入机构之前均设有压力表。

图像采集***包括光源、录像仪、图像显示器和支架；模型夹持器固定在支架上，支架底座上设置有光源；模型夹持器上端连接录像仪，录像仪与图像显示器相连。

模型夹持器还包括上密封盖、下密封盖、上石英玻璃和下石英玻璃，微观可视模型放置在上密封盖和下密封盖之间，上密封盖和下密封盖内分别镶嵌上石英玻璃和下石英玻璃，通过上、下观察窗口及上下石英玻璃观察所述微观可视模型中的流体流动状态。

微观可视模型为透明的二维平面模型，通过把天然岩心的孔隙***光刻蚀到平面玻璃上并烧结成型而制成，其孔隙体积为50ul，孔隙度为37％。

预定压力为15MPa。

超稠油粘度在20000～40000mPa.s。

采用该装置进行模拟实验的方法，包括如下步骤：

(一)打开所述模型夹持器的上密封盖，将模型夹持器下缸体内加满去离子水，保证微观可视模型的进口和出口处没有气体的情况下，将微观可视模型放置在所述缸体内壁中部环状台阶上，放置过程中避免下缸体与微观可视模型之间出现气泡，且微观可视模型的进口、出口与流体流入孔、流体流出孔相对并且相通；微观可视模型放置好后，再将上缸体内添加去离子水，优选为约 2cm高度，放空状态下缓慢拧紧夹持器上密封盖，保证气泡完全排除后，关闭模型夹持器放空阀；模型夹持器中有气泡时，利用真空泵以及真空容器抽真空排除气泡并且关闭模型夹持器放空阀；此时，驱替***中的双缸恒速恒压泵、二氧化碳泵入机构、水泵入机构以及油泵入机构、微观可视模型与回压阀、气液分离***组合成一个密闭流动空间；

(二)打开温度控制***，对微观可视模型进行定温加热，优选为90℃，随着温度的上升，通过围压跟踪泵将地层水通过围压孔注入模型夹持器的中空腔体中，因此围压压力值也逐渐升高；同时，打开水泵入机构的调节阀，当双缸恒速恒压泵压力显示为预定压力时，打开水泵入机构的调节阀，通过所述双缸恒速恒压泵把水泵入机构中的地层水注入微观可视模型内，注入速度根据围压改变，围压快速升高，注入速度调快；围压缓慢升高，注入速度调慢，随着围压的升高，调整回压阀，通过手动泵增加回压，保证水泵入机构注入微观可视模型的压力与回压的压力相等，即保证微观可视模型的进口、出口的压力值相等；直到温度达到定温，优选为90℃，围压稳定，围压达到预定压力，这时微观可视模型进口、出口的压力也为预定压力；

(三)关闭二氧化碳泵入机构、水泵入机构的调节阀，当所述双缸恒速恒压泵压力显示为预定压力时，打开油泵入机构的调节阀，通过双缸恒速恒压泵向微观可视模型中注入油泵入机构中的原油，对所述微观可视模型进行饱和油，至所述微观可视模型出口处无水流出为止；并通过录像仪和图像显示器，对微观可视模型进行观测和录像，记录微观可视模型的饱和油的状态；

(四)关闭油泵入机构的调节阀，打开二氧化碳气瓶，使二氧化碳气体进入到二氧化碳泵入机构，当所述双缸恒速恒压泵压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构的调节阀，以第一预定速度把二氧化碳泵入机构中二氧化碳气体注入微观可视模型中，进行二氧化碳驱替实验，流出液进入气液分离器后，气体上升经第二气体流量计测量得到微观可视模型里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器的下部，流至储液烧杯，通过分析天平测量微观可视模型里面流出的油量；当二氧化碳注入量达到第一预定注入量后，二氧化碳驱替模拟结束，通过图像采集***对二氧化碳驱替模拟过程中沥青质的析出位置以及微观可视模型中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录；通过第一气体流量计和第二气体流量计准确测量出二氧化碳气体的消耗量；

(五)关闭二氧化碳泵入机构的调节阀，保证微观可视模型在预定压力和定温，恒温静置1天，并且每6个小时通过图像采集***对微观可视模型中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录，以观察沥青质析出位置；在此期间随时观察温度控制***和压力监测***的精密压力表，保证微观可视模型始终处于恒定的高温高压环境；

(六)打开二氧化碳泵入机构的调节阀，对微观可视模型继续进行二氧化碳驱，即当所述双缸恒速恒压泵压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构的调节阀，以第二预定速度把二氧化碳泵入机构中二氧化碳气体注入微观可视模型中，进行二氧化碳驱替实验，当二氧化碳的注入量达到第二预定注入量后，二氧化碳驱结束，同样通过图像采集***记录后续二氧化碳驱过程；

(七)实验结束后，通过温度控制***缓慢降低微观可视模型的温度，待温度降到室温后缓慢降压，保证微观可视模型的围压、进口压力 、出口压力同时降低；对实验结果整理、分析。

其中，第一预定速度和第二预定速度为0.008mL/min；第一预定注入量和第二预定注入量为1.0倍孔隙体积，即1.0PV。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明能够在高温高压条件下进行二氧化碳驱超稠油可视化微观实验，能便捷和有效的根据实际油藏温度和压力条件选择二氧化碳驱稠油可视化微观模型的实验温度和围压大小。

2、本实验装置根据实际油藏条件，控制温度和压力技术简便，使用空间小，安全性能优越，操作简便，便于在可视化条件下观察二氧化碳与石油烃的作用机理，及沥青质的析出情况，对微观实验在石油行业中的广泛应用和推广具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置结构示意图；

图2为本发明的模型夹持器结构示意图。

其中：1-二氧化碳气瓶；2-调压阀；3-第一气体流量计；4-单向阀；5-压力表；6-二氧化碳泵入机构；7-水泵入机构；8-油泵入机构；9-录像仪；10-温度控制***；11-测温探头；12-图像显示器；13-第二气体流量计；14-干燥剂； 15-气液分料器；16-储液烧杯；17-分析天平；18-回压缓冲罐；19-手动泵；20- 真空容器；21-真空泵；22-双缸恒速恒压泵；23-围压跟踪泵；24-模型夹持器； 25-去离子水；26-阀门；27-回压阀；28-光源；29-上石英玻璃；30-微观可视模型；31-流体流入孔；32-测温孔；33-围压孔；34-流体流出孔；35-缸体；36-下石英玻璃；37-下密封盖；38-上密封盖。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法。

如图1所示，该装置中模型夹持器24是该实验***的核心，其主要作用是为微观可视模型30提供高压外部环境，以及合适的恒温条件，同时，提供外接管线与模型夹持器24的接口，实现利用普通的微观实验模型就能够进行地层条件下的各种实验研究。通过石英玻璃提供的上、下观察窗口可观察到微观可视模型30中流体流动、沥青质析出的位置、形态等情况。模型夹持器24 包括缸体35，缸体35上具有流体流入孔31、流体流出孔34、围压孔33以及测温孔32；微观可视模型30位于缸体35中部，微观可视模型30设有进口和出口，流体流入孔31与进口相通，流体流出孔34与出口相通，测温孔32设置在流体流入孔31下方，围压孔33设置在流体流出孔34下方；

驱替***为整个高温高压装置的动力源，包括二氧化碳气瓶1、第一气体流量计3，双缸恒速恒压泵22、二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7以及油泵入机构8，二氧化碳气瓶1通过第一气体流量计3与二氧化碳泵入机构6连接，用于将二氧化碳输送到二氧化碳泵入机构6的活塞上部，二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7以及油泵入机构8分别与模型夹持器24的流体流入孔31连接，并通过双缸恒速恒压泵22将二氧化碳泵入机构6中的二氧化碳、水泵入机构 7中的水以及油泵入机构8中的油通过流体流入孔31泵入到微观可视模型30 中，二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7和油泵入机构8下部管道通入去离子水25中；第一气体流量计3用于测量气体的注入量；二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7和油泵入机构8内含活塞，实验用流体(二氧化碳、地层水、原油)储存在二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7和油泵入机构8的活塞上部，双缸恒速恒压泵22作用把压力流体泵入中间容器下部并推动活塞上移，实验用流体通过管线以预定压力，比如15MPa流入夹持器流体流入孔31，进入所述微观可视模型30进口，流经微观可视模型30后，通过所述微观可视模型 30的出口，经模型夹持器24的流体流出孔34流出，再经过回压阀27流入气液分离器15。

回压***与模型夹持器24的流体流出孔34连通，以使所述微观可视模型 30的出口增压到预定的压力；回压***包括手动泵19和回压缓冲罐18，手动泵19和回压缓冲罐18之间设置阀门26；手动泵19将液体直接打入回压缓冲罐18中，通过活塞将罐中的流体打入微观可视模型30，使微观可视模型30 出口增压到预定压力，比如15MPa，保证微观可视模型的进口、出口的压力相等，进而维护微观可视模型30的完整性，回压缓冲罐18主要是用来缓冲压力的波动，起到了稳压卸荷的作用。

围压***由围压跟踪泵23构成，围压跟踪泵23为电子数字显示泵，可实时跟踪压力的变化，围压跟踪泵23与模型夹持器24的围压孔33连通，使所述微观可视模型30始终处于预定压力的环境中；围压跟踪泵23为模型夹持器 24内提供压力源，这个压力能为微观可视模型30外部提供围压，比如15Mpa。保证微观可视模型的流动模拟地层环境，在一个高温高压环境下进行；且可以为微观可视模型30紧紧压在缸体中部的固定架上，保证密封。

压力监测***用于监测围压压力、回压压力以及微观可视模型进口和出口的压力，保证整个高温高压实验过程的运行性和安全性；

温度控制***10通过测温探头11与测温孔32连通，为模型夹持器24内部的微观可视模型30提供一个定温环境；

气液分离***包括气液分离器15、储液烧杯16、分析天平17、干燥剂14 以及第二气体流量计13，油气混合物进入到气液分离器15后，气体上升通过干燥剂14，经第二气体流量计13测量得到微观可视模型30里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器15的下部，流至储液烧杯16，通过分析天平17测量微观可视模型30里面流出的油量；通过第一气体流量计3和第二气体流量计13准确测量出二氧化碳气体的消耗量；测量二氧化碳是为了解二氧化碳与稠油之间的作用机理，将出来的油用气相色谱进行定性分析，以得到作用机理。

图像采集***用于实时显示和记录微观可视模型30内的流动状态；

所述可视化微观实验装置还包括回压阀27，流体流出孔34引出的管路其中一支通过回压阀27分别连接回压***的回压缓冲罐18和气液分离***的气液分离器15，另一支管路接入真空容器20，真空容器20与真空泵21相连。

二氧化碳气瓶1和第一气体流量计3之间设置调压阀2，第一气体流量计 3后设置单向阀4，二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7和油泵入机构8之前均设有压力表5。

图像采集***包括光源28、录像仪9、图像显示器12和支架；模型夹持器24固定在支架上，支架底座上设置有光源28；模型夹持器24上端连接录像仪9，录像仪与图像显示器12相连。打开平面光源28后，光线透过模型夹持器24下石英玻璃36、微观可视模型30、上石英玻璃29后，微观可视模型 30内流体流动状态通过CDD录像仪9捕获、放大、成像，并在图像显示器 12上显示和记录，作为后期实验现象分析资料。

模型夹持器24还包括具有上观察窗口的夹持器上密封盖38、具有下观察窗口的夹持器下密封盖37、上石英玻璃29和下石英玻璃36，微观可视模型 30放置在上密封盖38和下密封盖37之间，上密封盖38和下密封盖37内分别镶嵌上石英玻璃29和下石英玻璃36，通过上、下观察窗口及上下石英玻璃观察所述微观可视模型30中的流体流动状态。

微观可视模型30为透明的二维平面模型，通过把天然岩心的孔隙***光刻蚀到平面玻璃上并烧结成型而制成，并在模型的相对两角处分别打一小孔，分别为所述模型的进口和出口，模拟注入井和采出井，实现几何形态和驱替过程的仿真。

在实验中，预定压力为15MPa。所采用超稠油粘度在20000～40000mPa.s。

采用该装置进行模拟实验时，包括如下步骤：

(一)打开所述模型夹持器24的上密封盖38，将模型夹持器24下缸体内加满去离子水，保证微观可视模型30的进口和出口处没有气体的情况下，将微观可视模型30放置在所述缸体35内壁中部环状台阶上，放置过程中避免下缸体与微观可视模型30之间出现气泡，且微观可视模型30的进口、出口与流体流入孔31、流体流出孔34相对并且相通；微观可视模型30放置好后，再将上缸体内添加去离子水，优选为约2cm高度，放空状态下缓慢拧紧夹持器上密封盖38，保证气泡完全排除后，关闭模型夹持器24放空阀；模型夹持器24中有气泡时，利用真空泵21以及真空容器20抽真空排除气泡并且关闭阀门；此时，驱替***中的双缸恒速恒压泵22、二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7以及油泵入机构8、微观可视模型30与回压阀27、气液分离***组合成一个密闭流动空间；

(二)打开温度控制***10，对微观可视模型30进行定温加热，优选为 90℃，随着温度的上升，通过围压跟踪泵23将地层水通过围压孔33注入模型夹持器24的中空腔体中，因此围压压力值也逐渐升高；同时，打开水泵入机构7的调节阀，当双缸恒速恒压泵22压力显示为预定压力时，打开水泵入机构7的调节阀，通过所述双缸恒速恒压泵22把水泵入机构7中的地层水注入微观可视模型内，注入速度根据围压改变，围压快速升高，注入速度调快；围压缓慢升高，注入速度调慢，随着围压的升高，调整回压阀27，通过手动泵 19增加回压，保证水泵入机构7注入微观可视模型30的压力与回压的压力相等，即保证微观可视模型30的进口、出口的压力值相等；直到温度达到定温，优选为90℃，围压稳定，围压达到预定压力，这时微观可视模型30进口、出口的压力也为预定压力；

(三)关闭二氧化碳泵入机构6、水泵入机构7的调节阀，当所述双缸恒速恒压泵22压力显示为预定压力时，打开油泵入机构8的调节阀，通过双缸恒速恒压泵22向微观可视模型30中注入油泵入机构8中的原油，对所述微观可视模型30进行饱和油，至所述微观可视模型30出口处无水流出为止；并通过录像仪9和图像显示器12，对微观可视模型30进行观测和录像，记录微观可视模型30的饱和模拟油的状态；

(四)关闭油泵入机构8的调节阀，打开二氧化碳气瓶1，使二氧化碳气体进入到二氧化碳泵入机构6，当所述双缸恒速恒压泵22压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构6的调节阀，以第一预定速度把二氧化碳泵入机构6中二氧化碳气体注入微观可视模型30中，进行二氧化碳驱替实验，流出液进入气液分离器15后，气体上升经第二气体流量计13测量得到微观可视模型30里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器15的下部，流至储液烧杯16，通过分析天平17测量微观可视模型30里面流出的油量；当二氧化碳注入量达到第一预定注入量后，二氧化碳驱替模拟结束，通过图像采集***对二氧化碳驱替模拟过程中沥青质的析出位置以及微观可视模型30中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录；通过第一气体流量计3和第二气体流量计13准确测量出二氧化碳气体的消耗量；

(五)关闭二氧化碳泵入机构6的调节阀，保证微观可视模型30在预定压力和定温，恒温静置1天，并且每6个小时通过图像采集***对微观可视模型30中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录，以观察沥青质析出位置；在此期间随时观察温度控制***10和压力监测***的精密压力表，保证微观可视模型30始终处于恒定的高温高压环境；

(六)打开二氧化碳泵入机构6的调节阀，对微观可视模型30继续进行二氧化碳驱，即当所述双缸恒速恒压泵22压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构6的调节阀，以第二预定速度把二氧化碳泵入机构6中二氧化碳气体注入微观可视模型30中，进行二氧化碳驱替实验，当二氧化碳的注入量达到第二预定注入量后，二氧化碳驱结束，同样通过图像采集***记录后续二氧化碳驱过程；

(七)实验结束后，通过温度控制***10缓慢降低微观可视模型30的温度，待温度降到室温后缓慢降压，保证微观可视模型30的围压、进口压力 、出口压力同时降低；对实验结果整理、分析。

其中，第一预定速度和第二预定速度为0.008mL/min；第一预定注入量和第二预定注入量为1.0PV。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：

该方法所应用的装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器(24)、驱替***、回压***、围压***、压力监测 ***、温度控制***(10)、气液分离***以及图像采集***；其中：

模型夹持器(24)包括缸体(35)，缸体(35)上具有流体流入孔(31)、流体流出孔(34)、围压孔(33)以及测温孔(32)；微观可视模型(30)位于缸体(35)中部，微观可视模型(30)设有进口和出口，流体流入孔(31)与进口相通，流体流出孔(34)与出口相通；

驱替***包括二氧化碳气瓶(1)、第一气体流量计(3)，双缸恒速恒压泵(22)、二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)，二氧化碳气瓶(1)通过第一气体流量计(3)与二氧化碳泵入机构(6)连接，二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)分别与模型夹持器(24)的流体流入孔(31)连接，并通过双缸恒速恒压泵(22)将二氧化碳泵入机构(6)中的二氧化碳、水泵入机构(7)中的水以及油泵入机构(8)中的油通过流体流入孔(31)泵入到微观可视模型(30)中，二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)和油泵入机构(8)下部管道通入去离子水(25)中；

回压***与模型夹持器(24)的流体流出孔(34)连通，回压***包括手动泵(19)和回压缓冲罐(18)，手动泵(19)和回压缓冲罐(18)之间设置阀门(26)；

围压***由围压跟踪泵(23)构成，围压跟踪泵(23)为电子数字显示泵，围压跟踪泵(23)与模型夹持器(24)的围压孔(33)连通，使所述微观可视模型(30)始终处于预定压力的环境中；

压力监测***用于监测围压压力、回压压力以及微观可视模型进口和出口的压力；

温度控制***(10)通过测温探头(11)与测温孔(32)连通，为模型夹持器(24)内部的微观可视模型(30)提供一个定温环境；

气液分离***包括气液分离器(15)、储液烧杯(16)、分析天平(17)、干燥剂(14)以及第二气体流量计(13)，油气混合物进入到气液分离器(15)后，气体上升通过干燥剂(14)，经第二气体流量计(13)测量得到微观可视模型(30)里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器(15)的下部，流至储液烧杯(16)，通过分析天平(17)测量微观可视模型(30)里面流出的油量；通过第一气体流量计(3)和第二气体流量计(13)准确测量出二氧化碳气体的消耗量；

图像采集***用于实时显示和记录微观可视模型(30)内的流动状态；

所述可视化微观实验装置还包括回压阀(27)，流体流出孔(34)引出的管路其中一支通过回压阀(27)分别连接回压***的回压缓冲罐(18)和气液分离***的气液分离器(15)，另一支管路接入真空容器(20)，真空容器(20)与真空泵(21)相连；

所述图像采集***包括光源(28)、录像仪(9)、图像显示器(12)和支架；模型夹持器(24)固定在支架上，支架底座上设置有光源(28)；模型夹持器(24)上端连接录像仪(9)，录像仪与图像显示器(12)相连；

该方法包括如下步骤：

(一)打开所述模型夹持器(24)的上密封盖(38)，将模型夹持器(24)下缸体内加满去离子水，保证微观可视模型(30)的进口和出口处没有气体的情况下，将微观可视模型(30)放置在所述缸体(35)内壁中部环状台阶上，放置过程中避免下缸体与微观可视模型(30)之间出现气泡，且微观可视模型(30)的进口、出口与流体流入孔(31)、流体流出孔(34)相对并且相通；微观可视模型(30)放置好后，再将上缸体内添加去离子水，放空状态下缓慢拧紧夹持器上密封盖(38)，保证气泡完全排除后，关闭模型夹持器(24)放空阀；模型夹持器(24)中有气泡时，利用真空泵(21)以及真空容器(20)抽真空排除气泡并且关闭模型夹持器(24)放空阀；此时，驱替***中的双缸恒速恒压泵(22)、二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)、微观可视模型(30)与回压阀(27)、气液分离***组合成一个密闭流动空间；

(二)打开温度控制***(10)，对微观可视模型(30)进行定温加热，随着温度的上升，通过围压跟踪泵(23)将地层水通过围压孔(33)注入模型夹持器(24)的中空腔体中，因此围压压力值也逐渐升高；同时，打开水泵入机构(7)的调节阀，当双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开水泵入机构(7)的调节阀，通过所述双缸恒速恒压泵(22)把水泵入机构(7)中的地层水注入微观可视模型(30)内，注入速度根据围压改变，围压快速升高，注入速度调快；围压缓慢升高，注入速度调慢，随着围压的升高，调整回压阀(27)，通过手动泵(19)增加回压，保证水泵入机构(7)注入微观可视模型(30)的压力与回压的压力相等，即保证微观可视模型(30)的进口、出口的压力值相等；直到温度达到定温，围压稳定，围压达到预定压力，这时微观可视模型(30)进口、出口的压力也为预定压力；

(三)关闭二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)的调节阀，当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开油泵入机构(8)的调节阀，通过双缸恒速恒压泵(22)向微观可视模型(30)中注入油泵入机构(8)中的原油，对所述微观可视模型(30)进行饱和油，至所述微观可视模型(30)出口处无水流出为止；并通过录像仪(9)和图像显示器(12)，对微观可视模型(30)进行观测和录像，记录微观可视模型(30)的饱和油的状态；

(四)关闭油泵入机构(8)的调节阀，打开二氧化碳气瓶(1)，使二氧化碳气体进入到二氧化碳泵入机构(6)，当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，以第一预定速度把二氧化碳泵入机构(6)中二氧化碳气体注入微观可视模型(30)中，进行二氧化碳驱替实验，流出液进入气液分离器(15)后，气体上升经第二气体流量计(13)测量得到微观可视模型(30)里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器(15)的下部，流至储液烧杯(16)，通过分析天平(17)测量微观可视模型(30)里面流出的油量；当二氧化碳注入量达到第一预定注入量后，二氧化碳驱替模拟结束，通过图像采集***对二氧化碳驱替模拟过程中沥青质的析出位置以及微观可视模型(30)中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录；通过第一气体流量计(3)和第二气体流量计(13)准确测量出二氧化碳气体的消耗量；

(五)关闭二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，保证微观可视模型(30) 在预定压力和定温，恒温静置1天，并且每6个小时通过图像采集***对微观可视模型(30)中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录，以观察沥青质析出位置；在此期间随时观察温度控制***(10)和压力监测***的精密压力表，保证微观可视模型(30)始终处于恒定的高温高压环境；

(六)打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，对微观可视模型(30)继续进行二氧化碳驱，即当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，以第二预定速度把二氧化碳泵入机构(6)中二氧化碳气体注入微观可视模型(30)中，进行二氧化碳驱替实验，当二氧化碳的注入量达到第二预定注入量后，二氧化碳驱结束，同样通过图像采集***记录后续二氧化碳驱过程；

(七)实验结束后，通过温度控制***(10)缓慢降低微观可视模型(30)的温度，待温度降到室温后缓慢降压，保证微观可视模型(30)的围压、进口压力 、出口压力同时降低；对实验结果整理、分析；

超稠油粘度在20000～40000mPa.s。

2.根据权利要求1所述的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：所述二氧化碳气瓶(1)和第一气体流量计(3)之间设置调压阀(2)，第一气体流量计(3)后设置单向阀(4)，二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)和油泵入机构(8)之前均设有压力表(5)。

3.根据权利要求1所述的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：所述模型夹持器(24)还包括上密封盖(38)、下密封盖(37)、上石英玻璃(29)和下石英玻璃(36)，微观可视模型(30)放置在上密封盖(38)和下密封盖(37)之间，上密封盖(38)和下密封盖(37)内分别镶嵌上石英玻璃(29)和下石英玻璃(36)。

4.根据权利要求1所述的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：所述微观可视模型(30)为透明的二维平面模型，通过把天然岩心的孔隙***光刻蚀到平面玻璃上并烧结成型而制成。

5.根据权利要求1所述的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：所述预定压力为15MPa。

6.根据权利要求1所述的高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：所述第一预定速度和第二预定速度为0.008mL/min；第一预定注入量和第二预定注入量为1.0PV。