CN108872230A - Co2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法和装置，该装置包括：微观岩心夹持器，在微观岩心夹持器内部夹持有带有多个盲端的微观岩心模型，外部为加热保温套，通过控温箱控制温度，微观岩心夹持器下部设置有光源，光源用于为微观岩心夹持器上部显微摄像头提供光线，可通过原油中间容器向微观岩心模型饱和原油，CO2中间容器中的CO2与表面活性剂中间容器中的溶液在乳液发生器的作用下产生CO2乳液，随后注入微观岩心模型，微观岩心夹持器用于夹持微观岩心模型，在微观岩心模型外通过液体调压控制微观岩心的围压，微观岩心模型的上部空间和下部空间分别形成环压流体腔，模拟地层压力，并通过显微摄像头进行观察。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发工程技术，应用于高温高压油井盲端，尤其涉及一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法和装置。
背景技术
二氧化碳(CO2)在油中具有很高的溶解度，CO2溶于原油后，可以使原油体积膨胀、黏度下降，也可以降低两相的界面张力和最小混相压力。CO2驱适用范围广、采收率提高显著同时可以解决CO2封存问题，有利于环境保护。在高温高压油井条件下，CO2一般处于超临界状态下(温度和压力分别处于31.1℃和7.38MPa以上)，CO2密度接近液体密度，此时CO2-表面活性剂溶液体系相当于液—液分散体系，属于乳状液范畴，常规CO2泡沫的研究一般局限于常温常压条件下。
在中国文献《科技之窗》2011年第2期(下)中《自生CO2泡沫驱油室内研究》一文中提到，通过大量室内试验，研究了温度对自生CO2泡沫体系的泡沫性质影响，但是并未对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行评价，也没有关于相应微观可视化的评价装置及方法。在中国文献《石油化工高等学校学报》2013年第26卷第1期中《超临界CO2微乳液与烷烃的最小混相压力研究》一文中提到，考察了烷烃碳数、温度、水和表面活性剂摩尔分数对超临界微乳液与烷烃的MMP的影响。
但是，目前少有研究CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果的问题，也没有评价CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果的方法和装置，也没有能够在微观条件下对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行观察的装置。
发明内容
本发明提供一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法和装置，用于对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行观察和评价。
本发明第一方面提供一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，包括：
微观岩心夹持器，在所述微观岩心夹持器内部夹持有带有多个盲端的微观岩心模型，所述微观岩心夹持器外部为加热保温套；所述加热保温套与控温箱连接，通过所述控温箱控制温度；所述微观岩心夹持器下部设置有光源，所述微观岩心夹持器上部设置有显微镜摄像头，所述光源用于为微观岩心夹持器上部显微摄像头提供光线；所述微观岩心夹持器外侧连接有围压注入装置；
微观岩心模型的进口端分别与原油中间容器、表面活性剂中间容器以及CO2中间容器连接；可通过原油中间容器向微观岩心模型饱和原油，所述CO2中间容器中的CO2与所述表面活性剂中间容器中的溶液在乳液发生器的作用下产生CO2乳液，随后注入所述微观岩心模型；所述微观岩心模型的出口连接有回压阀及产出液收集装置；
所述微观岩心夹持器用于夹持所述微观岩心模型，在所述微观岩心模型外通过液体调压控制微观岩心的围压，微观岩心模型的上部空间和下部空间分别形成环压流体腔，模拟地层压力，并通过所述显微摄像头进行观察。
在一种具体的实现方式中，所述CO2中间容器与所述微观岩心模型之间依次连接有干燥管和流量计。
在一种具体的实现方式中，所述微观岩心模型的进口端通过六通阀与所述原油中间容器、所述表面活性剂中间容器以及所述CO2中间容器连接。
在一种具体的实现方式中，所述原油中间容器、所述表面活性剂中间容器和所述CO2中间容器内均设置有活塞，与每个中间容器相连接的平流泵可推动活塞移动从而使容器中的流体进入所述微观岩心模型。
在一种具体的实现方式中，所述回压阀的另一端与N2气瓶连接。
在一种具体的实现方式中，所述的微观岩心模型包括两块同等大小的正方形有机玻璃片，每个有机玻璃片的内表面为一个有盲端的凹槽，两个有机玻璃片之间的有盲端的凹槽的一对对角处包括导流通路，导流通路的两端分别为入口和出口。
在一种具体的实现方式中，所述的控温箱通过电加热及保温装置对微观岩心模型进行加热，并通过热电偶获取微观岩心模型所处条件下的实验温度。
在一种具体的实现方式中，所述显微摄像头具体用于对CO2乳液吞吐全过程进行实时图像采集，并通过图像处理软件对所得图像进行处理，获得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
本发明第二方面提供一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法，应用于第一方面的任一种方式提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，所述方法包括：
步骤1、设定实验温度及围压，由控温箱调控温度，控温范围：室温～120℃，模拟地层温度，通过环压流体腔给微观岩心施加围压，围压范围：0～16MPa；
步骤2、通过回压阀设定实验回压，回压范围：0～16MPa，模拟微观岩心模型所处的地层压力；
步骤3、将微观岩心模型饱和水，然后以预设流速向微观岩心模型内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态；
步骤4、控制表面活性剂溶液的注入速度，并控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照预设气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中；
步骤5、将微观岩心模型两端的阀门关闭预设时长，模拟焖井过程；
步骤6、打开进液阀，微观岩心模型内的盲端残余油在降压开采过程中被采出，模拟CO2乳液吞吐开采过程；
步骤7、通过显微摄像头对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行图像采集，对比分析可得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
在一种具体的实现方式中，所述控制表面活性剂溶液的注入速度，并控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照预设气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中，包括：
通过平流泵控制表面活性剂溶液的注入速度，通过流量计控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中。
本发明提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法和装置，可在高温高压条件下通过图像采集法观察CO2乳液对提高高温高压油井盲端残余油的驱油效果及驱油机理，并且能够在高温高压条件下直观观察CO2乳液在高温高压盲端残余油中的稳定性，实现了对高温高压CO2乳液稳定性的评价，同时通过显微摄像头对CO2乳液的微观形态(乳液的排液、聚并、破灭等)进行观察，分析CO2乳液吞吐过程中CO2乳液衰变的原理，可以对CO2乳液吞吐在高温高压地层中的应用提供指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置结构示意图；
图2是本发明提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法的流程图。
附图标记说明：
1：平流泵；
2：原油中间容器；
3：表面活性剂溶液中间容器；
4：CO2中间容器；
5：干燥管；
6：流量计；
7：乳液发生器；
8：六通阀；
9：微观岩心模型；
10：加热保温套；
11：环压流体腔；
12：微观岩心夹持器；
13：显微摄像头；
14：光源；
15：控温箱；
16：环压流体腔进液口；
17：环压流体腔排液口；
18：回压阀；
19：N2气瓶。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置结构示意图，如图1所示，该CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置包括：
微观岩心夹持器12，在所述微观岩心夹持器12内部夹持有带有多个盲端的微观岩心模型9，所述微观岩心夹持器12外部为加热保温套10；所述加热保温套10与控温箱15连接，通过所述控温箱15控制温度；所述微观岩心夹持器12下部设置有光源14，所述微观岩心夹持器12上部设置有显微镜摄像头13，所述光源14用于为微观岩心夹持器12上部显微摄像头13提供光线；所述微观岩心夹持器12外侧连接有围压注入装置16、17；
微观岩心模型9的进口端分别与原油中间容器2、表面活性剂中间容器3以及CO2中间容器4连接；可通过原油中间容器2向微观岩心模型9饱和原油，所述CO2中间容器4中的CO2与所述表面活性剂中间容器3中的溶液在乳液发生器7的作用下产生CO2乳液，随后注入所述微观岩心模型9；所述微观岩心模型9的出口连接有回压阀18及产出液收集装置。
上述的含义是：微观岩心夹持器12内部夹持有带有数个盲端的微观岩心模型9，外部为加热保温套10，通过控温箱15控制温度，微观岩心夹持器12下部的光源14为微观岩心夹持器12上部的显微摄像头13提供光线，微观岩心夹持器12外侧连接有围压注入装置16、17。微观岩心模型9一端为注入流体的进口，通过原油中间容器2向微观岩心模型9饱和原油，CO2通过干燥管5、流量计6与表面活性剂溶液在乳液发生器7的作用下产生CO2乳液，随后注入微观岩心模型9，微观岩心模型9另一端连接有回压阀18，用于控制回压。
在该装置中，所述微观岩心夹持器12用于夹持所述微观岩心模型9，在所述微观岩心模型9外通过液体调压控制微观岩心的围压，微观岩心模型9的上部空间和下部空间分别形成环压流体腔11，模拟地层压力，并通过所述显微摄像头13进行观察。
可选的，在一种具体实现中，所述CO2中间容器4与所述微观岩心模型9之间依次连接有干燥管5和流量计6，用于对CO2进行干燥，并且在评价过程中可以通过流量计控制CO2的流量。
一般情况下，所述微观岩心模型9的进口端通过六通阀8与所述原油中间容器2、所述表面活性剂中间容器3以及所述CO2中间容器4连接。
具体的实现中，所述原油中间容器2、所述表面活性剂中间容器3和所述CO2中间容器4内均设置有活塞，与每个中间容器相连接的平流泵1可推动活塞移动从而使容器中的流体进入所述微观岩心模型9。
可选的，原油中间容器2、表面活性剂溶液中间容器3、CO2中间容器4、微观岩心夹持器12、N2气瓶19均连有压力表，用来测量对应的中间容器中的流体的压力。
具体的实现中，所述回压阀的另一端与N2气瓶19连接。
优选的，所述微观岩心模型9包括两块同等大小的正方形有机玻璃片，每个有机玻璃片的内表面为一个有盲端的凹槽，两个有机玻璃片之间的有盲端的凹槽的一对对角处包括导流通路，导流通路的两端分别为入口和出口。
微观岩心模型9利用现有光刻蚀技术，将两块同等大小的正方形有机玻璃片内表面刻蚀出一个含有盲端的凹槽，并在所述盲端凹槽的一对对角处刻蚀出导流通路，导流通路的两端分别为刻蚀有机玻璃片入口和出口，然后将上述两块有机玻璃片粘合。
可选的，所述的控温箱15通过电加热及保温装置对微观岩心模型9进行加热，并通过热电偶获取微观岩心模型9所处条件下的实验温度。
所述显微摄像头13具体用于对CO2乳液吞吐全过程进行实时图像采集，并通过图像处理软件对所得图像进行处理，获得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
本实施例提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，可在高温高压条件下通过图像采集法观察CO2乳液对提高高温高压油井盲端残余油的驱油效果及驱油机理，并且能够在高温高压条件下直观观察CO2乳液在高温高压盲端残余油中的稳定性，实现了对高温高压CO2乳液稳定性的评价，同时通过显微摄像头对CO2乳液的微观形态(乳液的排液、聚并、破灭等)进行观察，分析CO2乳液吞吐过程中CO2乳液衰变的原理，可以对CO2乳液吞吐在高温高压地层中的应用提供指导。
图2是本发明提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法的流程图，如图2所示，该方法主要是应用在图1所示的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置中，该方法的具体实现步骤包括：
步骤1、设定实验温度及围压，由控温箱调控温度，控温范围：室温～120℃，模拟地层温度，通过环压流体腔给微观岩心施加围压，围压范围：0～16MPa。
在本步骤中，一种具体的实现方式中，可以通过控温箱设定实验温度80℃，通过环压流体腔给微观岩心施加围压，围压10.5MPa，稳定12h。
步骤2、通过回压阀设定实验回压，回压范围：0～16MPa，模拟微观岩心模型所处的地层压力。
在本步骤中，优选的可以通过回压阀设定实验回压为10MPa，模拟微观岩心模型所处的地层压力。
步骤3、将微观岩心模型饱和水，然后以预设流速向微观岩心模型内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态。
该步骤可以具体实现为将微观岩心模型饱和水，然后以0.05mL/min的预设流速向微观岩心模型内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态。
步骤4、控制表面活性剂溶液的注入速度，并控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照预设气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中。
在本步骤中，具体的可通过平流泵控制表面活性剂溶液的注入速度，通过流量计控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中。
一种具体实现方式为，通过平流泵以0.01ml/min的流速向微观岩心模型内泵入质量浓度1.0wt％的二-(2-乙基己基)-磺酸琥珀酸钠(AOT)，通过流量计控制CO2流体的注入速度为0.02ml/min，将CO2流体与表面活性剂溶液按照2:1的气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中；
步骤5、将微观岩心模型两端的阀门关闭预设时长，模拟焖井过程。
例如，将微观岩心模型两端的阀门关闭48h，模拟焖井过程。
步骤6、打开进液阀，微观岩心模型内的盲端残余油在降压开采过程中被采出，模拟CO2乳液吞吐开采过程。
步骤7、通过显微摄像头对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行图像采集，对比分析可得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
在本步骤中，通过显微摄像头对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行图像采集，对比分析可得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果，也可以观察CO2乳液在焖井过程中与高温高压油井盲端残余油的相互作用机理及CO2乳液在含油高温高压地层中的稳定性。
本实施例提供的CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法，通过图像采集法观察CO2乳液对提高高温高压油井盲端残余油的驱油效果及驱油机理，并且能够在高温高压条件下直观观察CO2乳液在高温高压盲端残余油中的稳定性，实现了对高温高压CO2乳液稳定性的评价，同时通过显微摄像头对CO2乳液的微观形态(乳液的排液、聚并、破灭等)进行观察，分析CO2乳液吞吐过程中CO2乳液衰变的原理，可以对CO2乳液吞吐在高温高压地层中的应用提供指导。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器(英文：read-only memory，缩写：ROM)、RAM、快闪存储器、硬盘、固态硬盘、磁带(英文：magnetictape)、软盘(英文：floppy disk)、光盘(英文：optical disc)及其任意组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，其特征在于，包括：
微观岩心夹持器，在所述微观岩心夹持器内部夹持有带有多个盲端的微观岩心模型，所述微观岩心夹持器外部为加热保温套；所述加热保温套与控温箱连接，通过所述控温箱控制温度；所述微观岩心夹持器下部设置有光源，所述微观岩心夹持器上部设置有显微镜摄像头，所述光源用于为微观岩心夹持器上部显微摄像头提供光线；所述微观岩心夹持器外侧连接有围压注入装置；
微观岩心模型的进口端分别与原油中间容器、表面活性剂中间容器以及CO2中间容器连接；可通过原油中间容器向微观岩心模型饱和原油，所述CO2中间容器中的CO2与所述表面活性剂中间容器中的溶液在乳液发生器的作用下产生CO2乳液，随后注入所述微观岩心模型；所述微观岩心模型的出口连接有回压阀及产出液收集装置；
所述微观岩心夹持器用于夹持所述微观岩心模型，在所述微观岩心模型外通过液体调压控制微观岩心的围压，微观岩心模型的上部空间和下部空间分别形成环压流体腔，模拟地层压力，并通过所述显微摄像头进行观察。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述CO2中间容器与所述微观岩心模型之间依次连接有干燥管和流量计。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微观岩心模型的进口端通过六通阀与所述原油中间容器、所述表面活性剂中间容器以及所述CO2中间容器连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述原油中间容器、所述表面活性剂中间容器和所述CO2中间容器内均设置有活塞，与每个中间容器相连接的平流泵可推动活塞移动从而使容器中的流体进入所述微观岩心模型。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述回压阀的另一端与N2气瓶连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的微观岩心模型包括两块同等大小的正方形有机玻璃片，每个有机玻璃片的内表面为一个有盲端的凹槽，两个有机玻璃片之间的有盲端的凹槽的一对对角处包括导流通路，导流通路的两端分别为入口和出口。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的控温箱通过电加热及保温装置对微观岩心模型进行加热，并通过热电偶获取微观岩心模型所处条件下的实验温度。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显微摄像头具体用于对CO2乳液吞吐全过程进行实时图像采集，并通过图像处理软件对所得图像进行处理，获得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
9.一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的一种CO2乳液吞吐提高残余油驱替效果的评价装置，所述方法包括：
步骤1、设定实验温度及围压，由控温箱调控温度，控温范围：室温～120℃，模拟地层温度，通过环压流体腔给微观岩心施加围压，围压范围：0～16MPa；
步骤2、通过回压阀设定实验回压，回压范围：0～16MPa，模拟微观岩心模型所处的地层压力；
步骤3、将微观岩心模型饱和水，然后以预设流速向微观岩心模型内泵入原油，直至岩心被原油驱替至束缚水状态；
步骤4、控制表面活性剂溶液的注入速度，并控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照预设气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中；
步骤5、将微观岩心模型两端的阀门关闭预设时长，模拟焖井过程；
步骤6、打开进液阀，微观岩心模型内的盲端残余油在降压开采过程中被采出，模拟CO2乳液吞吐开采过程；
步骤7、通过显微摄像头对CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果进行图像采集，对比分析可得CO2乳液吞吐提高高温高压油井盲端残余油驱替效果。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制表面活性剂溶液的注入速度，并控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照预设气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中，包括：
通过平流泵控制表面活性剂溶液的注入速度，通过流量计控制CO2流体的注入速度，将CO2流体与表面活性剂溶液按照一定气液比注入乳化发生器内进行乳化，并将产生的CO2乳液注入微观岩心模型中。
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