CN214201113U - 一种长岩心干化渗流实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长岩心干化渗流实验装置，包括长岩心夹持机构，该长岩心夹持机构包括：岩心夹持器，其一端为入口端，另一端为出口端；搅拌装置，包括搅拌筒、搅拌杆和电机，所述搅拌筒与入口端密封连接，所述搅拌杆位于搅拌筒内，电机设在搅拌筒外部，电机的输出轴与搅拌杆连接用于驱动所述搅拌杆转动；多个检测接口，均匀分布在岩心夹持器上，所述多个检测接口分别与测压装置以及测电阻的装置连接，用于检测压力和电阻率。本实用新型的有益效果是：本实用新型的实验装置通过设置的长岩心干化渗流实验装置，利用可视化搅拌装置可以对进入的材料进行搅拌，使得反应更加充分。

Description

一种长岩心干化渗流实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种长岩心干化渗流实验装置。

背景技术

由于致密储层具有孔喉半径小、原生水饱和度高、天然裂缝发育等特征，使这类储层表现出高损害潜力，尤易发生毛管自吸现象。在致密砂岩气藏的开发过程中，即使在欠平衡条件下，各种水基工作液如钻井液、完井液、洗井液、修井液及压裂液等均会接触储层进而侵入地层，形成液相滞留，增加近井地带或裂缝面附近的储层含水饱和度，造成水锁伤害，从而严重降低气相渗透率，增加开采成本。水锁伤害是致密气藏损害的核心问题，也是致密气开发的主要障碍，因此大量学者对解除水锁效应进行大量研究，包括增大生产压差法、水力压裂法、添加表面活性剂等各种物理化学方法，但仍然存在效果不理想和方法受限等缺点。研究发现利用干化剂与地层中的原生水和滞留水基工作液迅速反应，可以很好地改善气体的渗流能力、提高致密气藏的采收率。结合现场实际选择合理的干化剂工作参数，是进行干化施工的第一步。但目前尚无专门的装置用于对长岩心干化剂工作参数进行实验筛选，因此寻找一种更有效的实验筛选方式，对于提高现场效果，有极大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种长岩心干化渗流实验装置。

本实用新型提供了一种长岩心干化渗流实验装置，包括长岩心夹持机构，该长岩心夹持机构包括：

岩心夹持器，其一端为入口端，另一端为出口端；

搅拌装置，包括搅拌筒、搅拌杆和电机，所述搅拌筒与入口端密封连接，所述搅拌杆位于搅拌筒内，电机设在搅拌筒外部，电机的输出轴与搅拌杆连接用于驱动所述搅拌杆转动；

多个检测接口，均匀分布在岩心夹持器上，所述多个检测接口分别与测压装置以及测电阻的装置连接，用于检测压力和电阻率。

较佳地，还包括第一活塞容器，第二活塞容器，第三活塞容器，第四活塞容器，增压泵，恒温烘箱，回压阀和双缸恒速恒压泵，所述双缸恒速恒压泵和第一活塞容器通过第一连接管路与搅拌筒连接，所述双缸恒速恒压泵和第二活塞容器、第三活塞容器通过第二连接管路与入口端连接，所述双缸恒速恒压泵和第四活塞容器通过第三连接管路与出口端连接，所述回压阀与增压泵均与出口端连接，且增压泵还与回压阀连接，长岩心夹持机构、第一活塞容器、第二活塞容器位于恒温烘箱内；所述出口端连接有气体计量装置，入口端和出口端均设有压力传感器。

较佳地，搅拌筒的前表面设有可视玻璃窗。

较佳地，入口端和出口端处的各连接管路上均设有阀门。

较佳地，相邻的两个检测接口的距离为10cm。

较佳地，增压泵为手动增压泵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的实验装置通过设置的长岩心干化渗流实验装置，利用可视化搅拌装置可以对进入的材料进行搅拌，使得反应更加充分，同时可以有效防止干化剂沉淀的问题，同时通过沿程测点测量长岩心沿程的电阻率及压力，反演出干化剂注入岩心的深度及测点处的含水饱和度，方便实时了解实验的状况。

附图说明

图1为本实用新型长岩心夹持器的结构示意图；

图2为本实用新型长岩心干化渗流实验装置的结构示意图。

附图标记说明：

1.岩心夹持器，2.入口端，3.出口端，4.搅拌杆，5.电机，6.检测接口，7.第一活塞容器，8.第二活塞容器，9.第三活塞容器，10.第四活塞容器，11.增压泵，12.恒温烘箱，13.回压阀，14.恒压恒速双缸泵，15.气体计量装置，16.搅拌筒，17.第一压力传感器，18第二压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图1-2，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供的一种长岩心干化渗流实验装置，包括长岩心夹持机构，该长岩心夹持机构包括：

岩心夹持器1，其一端为入口端2，另一端为出口端3；

搅拌装置，包括搅拌筒16、搅拌杆4和电机5，所述搅拌筒16与入口端2密封连接，所述搅拌杆4位于搅拌筒16内，电机5设在搅拌筒16外部，电机5的输出轴与搅拌杆4连接用于驱动所述搅拌杆4转动；

多个检测接口6，均匀分布在岩心夹持器1上，所述多个检测接口6分别与测压装置以及测电阻的装置连接，用于检测压力和电阻率。

优选地，还包括第一活塞容器7，第二活塞容器8，第三活塞容器9，第四活塞容器10，增压泵11，恒温烘箱12，回压阀13和双缸恒速恒压泵14，所述双缸恒速恒压泵14和第一活塞容器7通过第一连接管路与搅拌筒16连接，所述双缸恒速恒压泵14和第二活塞容器8、第三活塞容器9通过第二连接管路与入口端2连接，所述双缸恒速恒压泵14和第四活塞容器10通过第三连接管路与出口端3连接，所述回压阀13与增压泵11均与出口端3连接，且增压泵11还与回压阀13连接，长岩心夹持机构、第一活塞容器7、第二活塞容器8位于恒温烘箱12内；所述出口端3连接有气体计量装置15，入口端2和出口端3均设有压力传感器。

优选地，搅拌筒16的前表面设有可视玻璃窗。

优选地，入口端2和出口端3处的各连接管路上均设有阀门。

优选地，相邻的两个检测接口6的距离为10cm。

优选地，增压泵11为手动增压泵。

本实施例上述长岩心干化渗流实验装置的实验方法，包括以下步骤：

S101、准备好实验装置；

S102、准备岩心：根据实验需要准备直径2.5cm±10％、长度4-7cm的岩心若干，将岩心烘干、抽真空后饱和配制好的地层水；

S103、装岩心：将岩心夹持器右端柱塞打开，利用调和平均法依次放入长度4-7cm的岩心柱，岩心总长度可根据实际需要调整，且相邻两块岩心中间放入滤纸，待岩心装填完毕后关闭右端柱塞；

S104、建立束缚水饱和度：给岩心夹持器内施加围压，再通入氮气将岩心夹持器内岩样驱替至束缚水状态；

S105、测量各岩心的含水饱和度和渗透率：岩心夹持器卸压，打开岩心夹持器右端柱塞，取出岩心，测量各岩心束缚水饱和度和渗透率后按照S103所述方法重新装填岩心；

S106、配置干化剂：将按配比配置好的干化剂放入第一活塞容器，并向第一活塞容器注入CO₂，而后将第一活塞容器加温至40-80℃、加压至10-20MPa，使第一活塞容器内的CO₂达到超临界状态；

S107、给岩心夹持器和回压阀加压至实验压力，待压力稳定后停止加压；

S108、接通电机电源，使搅拌杆运行；

S109、打开第一活塞容器与搅拌筒之间的阀门，让实验量的溶解有干化剂的超临界二氧化碳通过搅拌筒后以恒定速率注入岩心夹持器并进入岩心孔隙，期间观察干化剂状态和搅拌装置转速，以不出现颗粒物沉淀物为宜，同时检测并记录各检测接口的压力和电阻率随时间的变化；

S110、待干化剂注入岩心后，将恒温烘箱温度设置为干化反应温度；

S111、监测入口端和各检测接口的压力值，获知岩心夹持器内压力变化，通过气体流量计计量出口端气体，待压力稳定、气体流量计示数无变化时，反应完成；

S112、回压阀卸压，将乙醇溶液注入岩心作为后置液，反应30-120分钟；

S113、利用氮气反向驱30-120分钟后，再利用氮气正向恒压驱替，同时测试入口端压力和沿程各测压点的压力，并利用气体计量计计量出口端气体流量，待压力稳定、气体流量计示数无变化时停止；

S114、岩心夹持器围压卸压；

S115、取出岩心，分别测量各岩样的渗透率和含水饱和度；

S116、关闭仪器电源及设备阀门，清洗设备，实验结束。

上述实验方法能够通过对长度1m的岩心进行干化渗流实验，真实反映干化剂注入地层的情况。同时满足了边搅拌边注液的要求，使药品充分溶解于超临界二氧化碳中，提高干化剂干化效果。本实用新型实验方法还考虑了干化反应生成物的处理问题，利用乙醇溶液作为后置液和高压氮气反向驱替，使反应生成的沉淀物排出岩心孔隙，避免了生成物堵塞孔隙导致渗透率不增反降的问题，从而大大增加了干化反应的成功率。此外，在实验过程中实时监控各检测接口处的压力和电阻率变化，实时掌握干化剂注入岩心的距离及测点处的含水饱和度变化，为后续数值模拟提供实验依据。

实施例：

(1)实验准备。检查所有的阀门是否关闭，使得所有的阀门都保持关闭状态。将增压泵、活塞容器、气体流量计、回压阀、压力传感器连接至长岩心夹持器上，如图2所示。

(2)准备岩心。根据实验需要准备直径2.5cm±10％、长度4-7cm的岩心若干，将干岩心抽真空后饱和配制好的地层水。

(3)装岩心。将岩心夹持器右端柱塞打开，利用调和平均法依次放入长度4-7cm的岩心柱，岩心总长度可根据实际需要调整(最长100cm)，且相邻两块岩心中间放入滤纸，待岩心装填完毕后关闭右端柱塞。

(4)建立束缚水饱和度。打开阀门6，利用增压泵给岩心夹持器施加围压；打开阀门A和阀门C，同时打开阀门3和阀门8，设置双缸恒速恒压泵以恒定压力运行，利用活塞容器3中氮气将岩心夹持器内岩样驱替至束缚水状态，驱替时长12小时，待驱替结束后岩心夹持器卸压，打开岩心夹持器右端柱塞，取出岩心，分别测量各岩心束缚水饱和度和气相渗透率，而后按照(3)中所述方法重新装填岩心。

计算公式为：

其中，K_g为气相有效渗透率，μm²；A为岩心横截面积，cm²；L为岩心长度，cm；μ_g为实验用氮气粘度，mPa·s；Q_g为岩心出口端测量得到的气体流量，cm³/s；p₁、p₂分别为岩心入口端和出口端的压力，MPa。

(5)配置干化剂。将按照摩尔比配比好的干化剂体系加入活塞容器1，并向活塞容器1注入CO₂，而后打开恒温烘箱加热开关加温至60℃，并利用增压泵将活塞容器1加压至15MPa，使活塞容器1内的CO₂达到超临界状态。

(6)打开阀门6、阀门7和阀门8，利用增压泵分别给岩心夹持器和回压阀加压至实验压力，待压力稳定后关闭增压泵，关闭阀门6和阀门7。

(7)接通电机电源，使搅拌装置运行；打开阀门A和阀门E，同时打开阀门1，启动双缸恒速恒压泵使活塞容器1内实验量的溶解有干化剂的超临界二氧化碳通过搅拌筒后以恒定速率进入岩心孔隙，期间通过可视化玻璃窗口观察干化剂状态和搅拌装置转速，以不出现颗粒物沉淀物为宜，同时记录9个测压测电接口的压力和电阻率随时间的变化。

(8)待干化剂注入岩心后，将恒温烘箱温度设置为实验温度，反应40分钟。

(9)通过入口端2和出口端3压力传感器计录夹持器内压力变化和气体流量计计量出口端气体，待压力稳定、气体流量计示数无变化时，反应完成。

(10)打开阀门7，利用增压泵将回压阀卸压；关闭阀门1和阀门E，打开阀门2和阀门D。利用双缸恒速恒压泵将活塞容器2中乙醇溶液注入岩心作为后置液，反应60分钟。

(11)打开阀门A、阀门B、阀门4和阀门5，关闭其他各管路上的阀门，利用活塞容器4中的氮气反向驱120分钟后，关闭阀门B、阀门4和阀门5，打开阀门C、阀门3和阀门8，利用活塞容器3中的氮气恒压驱替，同时运用压力传感器测试入口端压力和沿程测点压力，并利用气体计量计计量出口端气体流量，待压力稳定、气体流量计示数无变化时停止。

(12)打开阀门6，利用增压泵将岩心夹持器围压卸压。

(13)取出岩心，分别测量若干岩样干化反应后的渗透率和含水饱和度。

(14)关闭仪器电源及设备阀门，清洗设备，实验结束。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，包括长岩心夹持机构，该长岩心夹持机构包括：

岩心夹持器(1)，其一端为入口端(2)，另一端为出口端(3)；

搅拌装置，包括搅拌筒(16)、搅拌杆(4)和电机(5)，所述搅拌筒(16)与入口端(2)密封连接，所述搅拌杆(4)位于搅拌筒(16)内，电机(5)设在搅拌筒(16)外部，电机(5)的输出轴与搅拌杆(4)连接用于驱动所述搅拌杆(4)转动；

多个检测接口(6)，均匀分布在岩心夹持器(1)上，所述多个检测接口(6)分别与测压装置以及测电阻率的装置连接，用于检测压力和电阻率。

2.如权利要求1所述的长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，还包括第一活塞容器(7)，第二活塞容器(8)，第三活塞容器(9)，第四活塞容器(10)，增压泵(11)，恒温烘箱(12)，回压阀(13)和双缸恒速恒压泵(14)，所述双缸恒速恒压泵(14)和第一活塞容器(7)通过第一连接管路与搅拌筒(16)连接，所述双缸恒速恒压泵(14)和第二活塞容器(8)、第三活塞容器(9)通过第二连接管路与入口端(2)连接，所述双缸恒速恒压泵(14)和第四活塞容器(10)通过第三连接管路与出口端(3)连接，所述回压阀(13)与增压泵(11)均与出口端(3)连接，且增压泵(11)还与回压阀(13)连接，长岩心夹持机构、第一活塞容器(7)、第二活塞容器(8)位于恒温烘箱(12)内；所述出口端(3)连接有气体计量装置(15)，入口端(2)和出口端(3)均设有压力传感器。

3.如权利要求2所述的长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，所述搅拌筒(16)的前表面设有可视玻璃窗。

4.如权利要求2所述的长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，所述入口端(2)和出口端(3)处的各连接管路上均设有阀门。

5.如权利要求1所述的长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，相邻的两个检测接口(6)的距离为10cm。

6.如权利要求2所述的长岩心干化渗流实验装置，其特征在于，所述增压泵(11)为手动增压泵。

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