CN109682850A - 一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法，包括恒压维持***、多孔介质***和低场核磁共振分析仪，恒压维持***包括恒压恒速泵，恒压恒速泵前端与盛水器一连接，后端设置在盛水器二上方，盛水器二底部与多孔介质***的入口连接，出口与精密天平连接，多孔介质***放置在低场核磁共振分析仪产生的磁场中，多孔介质***包括有机玻璃管，有机玻璃管前端设置有岩心薄片、钢丝网和弱磁金属密封件，后端设置有钢丝网和弱磁金属密封件；本发明还提供了在线渗吸实验方法。本发明满足在线渗吸实验测试要求，装置结构简单，操作简便，核磁信号干扰低，该方法所得测试结果准确，实验误差小，可进行多次重复实验。

Description

一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法
技术领域
本发明属于油气藏开发技术领域，具体涉及到一种在线渗吸用实验核磁共振测试装置及实验方法。
背景技术
油气水中富含氢核，因此，在石油工业中，核磁共振最常用的特性的原子为氢核，氢核自身保持不停的旋转，在特定的外加磁场的作用下，这些氢核会与磁场之间发生强烈的相互作用，对外表现为核磁信号。当多孔介质只饱和一种流体时，核磁共振T2谱能够反映孔隙分布，利用核磁共振T2谱可以用来研究岩样内流体的赋存状态，对岩样内的可动流体和可动油进行分析。由于核磁共振属于一种无损的研究手段，能够准确揭示孔隙中的流体赋存关系，近年来，核磁共振在石油工业中重要性逐年提升。目前渗吸实验的核磁共振测试方式为离线测试，即渗吸实验结束后，将岩心从驱替装置中取出，然后进行核磁共振扫描。由于核磁共振设备对环境变量十分敏感，此种测试方式容易造成较大的实验误差，从而影响核磁共振结果的准确性。目前国内外学者已开发了一些在线核磁共振测量实验装置，但是由于渗吸实验对精度要求高，已有的装置不能满足渗吸实验机理研究的在线测试要求，存在结构复杂、操作困难及存在核磁信号干扰等缺点，因此有必要开发一种操作简便、信号干扰低的在线渗吸实验用核磁共振测试装置***及实验方法。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法，满足在线渗吸实验测试要求，装置结构简单，操作简便，核磁信号干扰低，该方法所得测试结果准确，实验误差小，可进行多次重复实验。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置，包括恒压维持***、多孔介质***和低场核磁共振分析仪，多孔介质***设置在低场核磁共振分析仪中，恒压维持***包括恒压恒速泵，恒压恒速泵前端通过管线和阀门一与盛水器一连接，后端通过管线和阀门二设置在盛水器二上方，盛水器二下方设置有回收装置，且底部通过管线和阀门三与多孔介质***的入口连接，多孔介质***的出口通过管线与精密天平连接，低场核磁共振分析仪包括控制箱和计算机，多孔介质***放置在低场核磁共振分析仪产生的磁场中，多孔介质***包括有机玻璃管，有机玻璃管前端依次设置有岩心薄片、钢丝网和弱磁金属密封件，后端依次设置有钢丝网和弱磁金属密封件，有机玻璃管与两端弱磁金属密封件形成封闭空间，且有机玻璃管中填充有石英砂。
本发明的有益效果是：盛水器一盛装模拟地层水，盛水器二盛装恒压恒速泵泵出的模拟地层水，下方的回收装置用于回收盛水器二溢出的模拟地层水，有机玻璃管中通过填充不同目数的石英砂，模拟不同渗透率的多孔介质，钢丝网可以防止石英砂漏砂，同时保证基质的压实效果，两端的弱磁金属密封件能够有效避免对核磁共振测量造成干扰，低场核磁共振分析仪则用于T2谱扫描和核磁共振成像，精密天平计量产油量；实验时，恒压恒速泵将模拟地层水从盛水器一中恒速泵入盛水器二中，盛水器二充满后模拟地层水通过管线进入多孔介质***，然后连接到精密天平，多孔介质***放置在低场核磁共振分析仪产生的磁场中，分阶段进行T2谱扫描和定点核磁共振成像，并记录实验数据，用于结果分析。
进一步，岩心薄片渗透率小于石英砂渗透率。
采用上述进一步方案的有益效果是：保证渗吸过程为同向渗吸，从多孔介质***入口向出口方向渗透。
进一步，岩心薄片为500mD水湿岩心薄片。
采用上述进一步方案的有益效果是：500mD的岩心薄片，渗透率小于石英砂，保证同向渗吸。
进一步，盛水器二与多孔介质***持平，且盛水器二充满后的液面高度高于多孔介质***。
采用上述进一步方案的有益效果是：盛水器二与多孔介质***持平，且盛水器二充满后的液面高度略高于多孔介质***，用来平衡管线中的毛管阻力，使渗吸实验只依靠湿润相与多孔介质之间的毛管力作用，排除外界压差因素的影响，使实验结果更加准确，也可多次重复进行实验。
进一步，有机玻璃管长度为60mm，内径10mm，岩心薄片厚度为2mm。
采用上述进一步方案的有益效果是：有机玻璃管长度为60mm，与核磁共振有效测量区间长度一致，保证结果的准确性，岩心薄片厚度为2mm，保证渗吸过程为同向渗吸。
采用上述的测试装置进行在线渗吸的实验方法，依次包括以下步骤：
S1、关闭多孔介质***出口，向有机玻璃管中填充石英砂，压实后，在入口放置岩心薄片，两端采用弱磁金属密封件密封；
S2、以0.5mL/min的速度向多孔介质***中注入3PV模拟地层水，然后以0.5mL/min的速度向多孔介质***中注入模拟地层油，直至无模拟地层水产出；
S3、连接各管线，检查仪表和低场核磁共振分析仪，关闭所有阀门，精密天平归零待用；
S4、打开阀门一和阀门二，保持阀门三关闭，开启恒压恒速泵，设定为恒速模式，以2mL/min速度向盛水器二中持续泵入模拟地层水，使盛水器二始终保持充满状态；
S5、打开阀门三和低场核磁共振分析仪，开始渗吸实验，记录精密天平中的产油量，每隔10min进行一次T2谱扫描，每隔30min定点进行核磁共振成像；
S6、关闭恒压恒速泵、低场核磁共振分析仪和各阀门，整理实验数据，对实验结果进行分析；
S7、改变模拟地层水粘度、模拟地层油粘度或组分、石英砂目数任一项参数，重复S1～S6，并记录实验数据。
进一步，低场核磁共振分析仪的磁场强度为0.5±0.05T，主频率为21.3MHz。
综上所述，本发明提供的实验方法具有以下优点：
1、本实验方法操作简便，采用在线渗吸方法，精度高，信号干扰低，可以准确测得渗吸实验产油量，得到T2谱扫描和核磁共振成像结果，提高实验结果的准确性。
2、本实验方法具备可重复性，在相同的实验条件下进行重复实验，验证实验结果，或采用控制变量法，改变其中某一条件，研究其对渗吸实验的影响以及变化规律。
3、采用本实用方法进行实验，对所得结果进行研究分析，可以总结得出不同条件下的渗吸规律，为油气藏开发提供技术支持。
附图说明
图1为本发明装置的示意图；
图2为多孔介质***的示意图；
其中，1、盛水器一；2、管线；3、阀门一；4、恒压恒速泵；5、阀门二；6、盛水器二；7、回收装置；8、阀门三；9、低场核磁共振分析仪；10、多孔介质***；11、控制箱；12、计算机；13、精密天平；14、有机玻璃管；15、弱磁金属密封件；16、岩心薄片；17、钢丝网；18、入口；19、出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明的一个实施例中，如图1-2所示，提供了一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置，包括恒压维持***、多孔介质***10和低场核磁共振分析仪9，低场核磁共振分析仪9型号为MesoMR23-060H-I，多孔介质***10设置在低场核磁共振分析仪9中，恒压维持***包括恒压恒速泵4，恒压恒速泵4为ISCO恒速恒压泵，恒压恒速泵4前端通过管线2和阀门一3与盛水器一1连接，后端通过管线2和阀门二5设置在盛水器二6上方，盛水器二6下方设置有回收装置7，且底部通过管线2和阀门三8与多孔介质***10的入口18连接，多孔介质***10的出口19通过管线2与精密天平13连接，精密天平13型号为JA5003N，精度0.001g，低场核磁共振分析仪9包括控制箱11和计算机12，多孔介质***10放置在低场核磁共振分析仪9产生的磁场中，多孔介质***10包括有机玻璃管14，有机玻璃管14前端依次设置有岩心薄片16、钢丝网17和弱磁金属密封件15，后端依次设置有钢丝网17和弱磁金属密封件15，有机玻璃管14与两端弱磁金属密封件15形成封闭空间，且有机玻璃管14中填充有石英砂；盛水器一1盛装模拟地层水，盛水器二6盛装恒压恒速泵4泵出的模拟地层水，下方的回收装置7用于回收盛水器二6溢出的模拟地层水，有机玻璃管14中通过填充不同目数的石英砂，模拟不同渗透率的多孔介质，钢丝网17可以防止石英砂漏砂，同时保证基质的压实效果，两端的弱磁金属密封件15能够有效避免对核磁共振测量造成干扰，低场核磁共振分析仪9则用于T2谱扫描和核磁共振成像，精密天平13计量产油量；实验时，恒压恒速泵4将模拟地层水从盛水器一1中恒速泵入盛水器二6中，盛水器二6充满后模拟地层水通过管线2进入多孔介质***10，然后连接到精密天平13，多孔介质***10放置在低场核磁共振分析仪9产生的磁场中，分阶段进行T2谱扫描和定点核磁共振成像，并记录实验时间，用于结果分析。
岩心薄片16渗透率小于石英砂渗透率，保证渗吸过程为同向渗吸，从多孔介质***10入口18向出口19方向渗透；岩心薄片16为500mD水湿岩心薄片，500mD的岩心薄片16，渗透率小于石英砂，保证同向渗吸；盛水器二6与多孔介质***10持平，且盛水器二6充满后的液面高度略高于多孔介质***10，用来平衡管线2中的毛管阻力，使渗吸实验只依靠湿润相与多孔介质之间的毛管力作用，排除外界压差因素的影响，使实验结果更加准确，也可多次重复进行实验；有机玻璃管14长度为60mm，内径10mm，岩心薄片16厚度为2mm，有机玻璃管14长度为60mm，与核磁共振有效测量区间长度一致，保证结果的准确性，岩心薄片16厚度为2mm，保证渗吸过程为同向渗吸。
使用时，将配置好的模拟地层水装入盛水器一1中，恒压恒速泵4将模拟地层水从盛水器一1中恒速泵入盛水器二6中，盛水器二6充满后模拟地层水通过管线2进入多孔介质***10，然后连接到精密天平13，多孔介质***10放置在低场核磁共振分析仪9产生的磁场中，分阶段进行T2谱扫描和定点核磁共振成像，并记录实验数据。
采用上述的测试装置进行在线渗吸的实验方法，依次包括以下步骤：
S1、关闭多孔介质***10出口18，向有机玻璃管14中填充石英砂，压实后，在入口19放置岩心薄片16，两端采用弱磁金属密封件15密封；
S2、以0.5mL/min的速度向多孔介质***10中注入3PV模拟地层水，然后以0.5mL/min的速度向多孔介质***10中注入模拟地层油，直至无模拟地层水产出；
S3、连接各管线2，检查仪表和低场核磁共振分析仪9，关闭所有阀门，精密天平13归零待用；
S4、打开阀门一3和阀门二5，保持阀门三8关闭，开启恒压恒速泵4，设定为恒速模式，以2mL/min速度向盛水器二6中持续泵入模拟地层水，使盛水器二6始终保持充满状态；
S5、打开阀门三8和低场核磁共振分析仪9，开始渗吸实验，记录精密天平13中的产油量，每隔10min进行一次T2谱扫描，每隔30min定点进行核磁共振成像；
S6、关闭恒压恒速泵4、低场核磁共振分析仪9和各阀门，整理实验数据，对实验结果进行分析；
S7、改变模拟地层水粘度、模拟地层油粘度或组分、石英砂目数任一项参数，重复S1～S6，并记录实验数据。
其中，低场核磁共振分析仪9的磁场强度为0.5±0.05T，主频率为21.3MHz。
本发明提供的在线渗吸实验用核磁共振测试装置及实验方法，满足在线渗吸实验测试要求，适用于机理研究，装置结构简单，操作简便，核磁信号干扰低，该方法所得测试结果准确，实验误差小，可进行多次重复实验。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种在线渗吸实验用核磁共振测试装置，其特征在于，包括恒压维持***、多孔介质***(10)和低场核磁共振分析仪(9)，所述多孔介质***(10)设置在所述低场核磁共振分析仪(9)中，所述恒压维持***包括恒压恒速泵(4)，所述恒压恒速泵(4)前端通过管线(2)和阀门一(3)与盛水器一(1)连接，后端通过所述管线(2)和阀门二(5)设置在盛水器二(6)上方，所述盛水器二(6)下方设置有回收装置(7)，且底部通过所述管线(2)和阀门三(8)与所述多孔介质***(10)的入口(18)连接，所述多孔介质***(10)的出口(19)通过所述管线(2)与精密天平(13)连接，所述低场核磁共振分析仪(9)包括控制箱(11)和计算机(12)，所述多孔介质***(10)放置在所述低场核磁共振分析仪(9)产生的磁场中，所述多孔介质***(10)包括有机玻璃管(14)，所述有机玻璃管(14)前端依次设置有岩心薄片(16)、钢丝网(17)和弱磁金属密封件(15)，后端依次设置有所述钢丝网(17)和所述弱磁金属密封件(15)，所述有机玻璃管(14)与两端所述弱磁金属密封件(15)形成封闭空间，且所述有机玻璃管(14)中填充有石英砂。
2.如权利要求1所述的在线渗吸实验用核磁共振测试装置，其特征在于，所述岩心薄片(16)渗透率小于所述石英砂渗透率。
3.如权利要求2所述的在线渗吸实验用核磁共振测试装置，其特征在于，所述岩心薄片(16)为500mD水湿岩心薄片。
4.如权利要求1所述的在线渗吸实验用核磁共振测试装置，其特征在于，所述盛水器二(6)与所述多孔介质***(10)持平，且所述盛水器二(6)充满后的液面高度高于所述多孔介质***(10)。
5.如权利要求1所述的在线渗吸实验用核磁共振测试装置，其特征在于，所述有机玻璃管(14)长度为60mm，内径10mm，所述岩心薄片(16)厚度为2mm。
6.采用权利要求1-5中任一项所述的测试装置进行在线渗吸的实验方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1、关闭多孔介质***(10)出口，向有机玻璃管(14)中填充石英砂，压实后，在入口(18)放置岩心薄片(16)，两端采用弱磁金属密封件(15)密封；
S2、以0.5mL/min的速度向多孔介质***(10)中注入3PV模拟地层水，然后以0.5mL/min的速度向多孔介质***(10)中注入模拟地层油，直至无模拟地层水产出；
S3、连接各管线(2)，检查仪表和低场核磁共振分析仪(9)，关闭所有阀门，精密天平(13)归零待用；
S4、打开阀门一(3)和阀门二(5)，保持阀门三(8)关闭，开启恒压恒速泵(4)，设定为恒速模式，以2mL/min速度向盛水器二(6)中持续泵入模拟地层水，使盛水器二(6)始终保持充满状态；
S5、打开阀门三(8)和低场核磁共振分析仪(9)，开始渗吸实验，记录精密天平(13)中的产油量，每隔10min进行一次T2谱扫描，每隔30min定点进行核磁共振成像；
S6、关闭恒压恒速泵(4)、低场核磁共振分析仪(9)和各阀门，整理实验数据，对实验结果进行分析；
S7、改变模拟地层水粘度、模拟地层油粘度或组分、石英砂目数其中任一项参数，重复S1～S6，并记录实验数据。
7.如权利要求6所述的实验方法，其特征在于，所述低场核磁共振分析仪(9)的磁场强度为0.5±0.05T，主频率为21.3MHz。
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