用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置

摘要

本发明公开了一种用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置，主要由透明套管和砂芯组装，形成可观察泡沫渗流运移过程宏观形态的透明模型管装置，使砂芯设置于透明套管内腔的设定位置处，将透明套管的内腔进行分段，形成渗油岩层模拟体系，砂芯采用具有已知的平均孔径的多孔介质制成，砂芯的外部形状与透明套管的内腔形状一致，透明套管的管壁内形成连续的封闭空腔，作为控温流体循环管套腔，能对进入透明套管内腔的实验介质进行温度调控。本发明装置可模拟不同温度和盐度条件；方便改变多孔介质渗透率；直接透过模型管观现象；装置经济成本低，组装方便。本发明装置经济成本低，使用条件宽，组装方便，完善了该研究领域的宏观观察研究。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可视化研究泡沫驱油体系实验装置，特别是涉及一种可视化研究泡沫驱油体系在多孔介质中运移规律的实验装置，应用于研究三次采油技术的化学驱油技术领域。

背景技术

随着石油的不断开采，我国陆上大部分油田已经进入了开发后期即高含水阶段。为提高油田采收率，增加可采储量，国内油田普遍开展了三次采油的技术研究，其中泡沫驱油已逐步成为中国东部油田继聚合物驱油技术之后的又一主力提高原油采收率技术之一。然而，泡沫体系在多孔介质中的渗流运移是一个十分复杂的过程。虽有文献涉及到泡沫在多孔介质中的渗流过程，如岩石驱替物理模拟能够模拟高压状态下多孔介质中流动泡沫的压力和流量特征，但岩层内部泡沫运移过程中的泡沫结构是不可视的；微观刻蚀模型则不能准确反映真实岩层中的多孔介质特征。若要更全面研究泡沫运移规律变化，更需从宏观方面进一步研究泡沫在多孔介质中流动时形态结构的变化规律，但目前的实验研究装置的实验效果还不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置，用于宏观观察泡沫驱油体系在多孔介质中运移规律的实验研究，可以通过套管内流体控制温度，而且可以方便地改变多孔介质渗透率，并直接透过模型管观察驱油用泡沫通过多孔介质前后的宏观形态及规律。本发明装置经济成本低，使用条件宽，组装方便，完善了该研究领域的宏观观察研究。

为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案：

一种用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置，主要由透明套管和设定厚度的砂芯组装形成可观察泡沫渗流运移过程宏观形态的透明模型管装置，使砂芯设置于透明套管内腔的设定位置处，将透明套管的内腔进行分段，形成渗油岩层模拟体系，砂芯采用具有已知的平均孔径的多孔介质制成，砂芯的外部形状与透明套管的内腔形状一致，砂芯的外部尺寸能适应将砂芯固定安装于透明套管的内腔的设定位置处，透明套管的两端分别形成泡沫进口和泡沫出口，透明套管的管壁内还形成连续的封闭间隙空腔，作为控温流体循环管套腔，在封闭间隙空腔内循环流动控温流体，能对进入透明套管内腔的实验介质进行温度调控，在透明套管的管壁外侧设有控温流体入口和控温流体出口，使砂芯位于控温流体入口和控温流体出口之间的透明套管的区段内。

作为本发明优选的技术方案，沿着透明套管内腔轴线方向的砂芯的厚度和孔径可调，砂芯为圆柱形或圆盘形。

作为本发明上述方案的进一步优选的技术方案，在透明套管内，每片砂芯的平均孔径可选择设定，多片砂芯在透明套管内进行设定间隔距离形式安装或连续紧邻排列形式安装。

作为本发明上述方案的进一步优选的技术方案，通过控温流体入口向控温流体循环管套腔内输送的控温流体采用水、透明盐溶液或者透明的硅油。

作为本发明上述方案的进一步优选的技术方案，透明模型管装置的泡沫出口与收集器的接收端连通，透明模型管装置的泡沫进口与泡沫发生器的泡沫输出口连通，泡沫发生器与气源装置和供液装置组成泡沫制造系统，供液装置由水源装置和水泵组成，水泵将水源装置提供的模拟地层水输入泡沫发生器，与由气源装置向泡沫发生器输入的气体进行液气混合，生成泡沫，在泡沫发生器中生成的泡沫通过泡沫进口进入透明套管内腔中。

作为本发明上述方案的进一步优选的技术方案，气源装置供应的气体为空气、氮气或者二氧化碳。

作为本发明上述方案的进一步优选的技术方案，水源装置提供可调盐度的盐溶液作为模拟地层水或采用真实底层水。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 本发明采用可视化透明管直观模型，直接观察泡沫流体在实验过程中的运移状况；

2. 本发明的模型管中嵌入的砂芯渗透率可调，数量可从一片到多片，每片砂芯的平均孔径和渗透率可以相同或者不同，多片砂芯可以间隔或连续排列，达到可模拟高、中、低渗透率油层，均质非均质油层，另外固定位置也可以为间隔或连续，所用砂芯可以固定在玻璃套管中，也可以是可拆卸的，其长度可根据需要增大或减小；

3. 本发明能有效控制和改变温度、压力和气液比实验条件，并且整体装置成本低，方便定制。

附图说明

图1为本发明实施例一的透明模型管装置结构示意图。

图2为本发明实施例一用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置结构示意图。

图3为本发明实施例二的透明模型管装置结构示意图。

图4为对比例实施例三的透明模型管装置结构示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参加图1和图2，一种用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置，主要由透明套管8和一片砂芯7组装形成可观察泡沫渗流运移过程宏观形态的透明模型管装置5，透明套管8采用玻璃制成，使砂芯7设置于透明套管8内腔的设定位置处，将透明套管8的内腔分成两段，形成单层渗油岩层模拟体系，砂芯7采用一片G0型号砂芯片，砂芯7为圆盘形，砂芯7的外部形状与透明套管8的内腔形状一致，砂芯7的外部尺寸能适应将砂芯7固定安装于透明套管8的内腔的中间位置处，透明套管8的两端分别形成泡沫进口9和泡沫出口10，透明套管8的管壁内还形成连续的封闭间隙空腔，作为控温流体循环管套腔，在封闭间隙空腔内循环流动控温流体，能对进入透明套管8内腔的实验介质进行温度调控，在透明套管8的管壁外侧设有控温流体入口11和控温流体出口12，使砂芯7位于控温流体入口11和控温流体出口12之间的透明套管8的区段内。

在本实施例中，参加图1，相对于透明套管8，控温流体入口11和控温流体出口12相互背向设置。当水平设置透明套管8时，控温流体入口11和控温流体出口12分别在透明套管8的下方和上方。控温流体入口11靠近泡沫出口10设置，控温流体出口12靠近泡沫进口9设置，能实现对进入透明套管8内腔的实验介质进行非接触式的温度控制，满足实验装置对不同实验温度条件的要求。

在本实施例中，参加图1，通过控温流体入口11向控温流体循环管套腔内输送的控温流体采用具有设定温度的水，可以通过水的循环流动，对进入透明套管8内腔的实验介质进行非接触式的温度控制。

在本实施例中，参加图2，透明模型管装置5的泡沫出口10与收集器6的接收端连通，透明模型管装置5的泡沫进口9与泡沫发生器2的泡沫输出口连通，泡沫发生器2与气源装置1和供液装置组成泡沫制造系统，气源装置1供应的气体为空气，水源装置3提供一定盐度的盐溶液作为模拟地层水，供液装置由水源装置3和水泵4组成，水泵4将水源装置3提供的模拟地层水输入泡沫发生器2，与由气源装置1向泡沫发生器2输入的气体进行液气混合，生成泡沫，在泡沫发生器2中生成的泡沫通过泡沫进口9进入透明套管8内腔中。

在本实施例中，参加图1和图2，在室温、常压和30000 mg/L总矿化度条件下，将预先配置好的浓度为0.5wt.%的α-烯烃磺酸钠AOS溶液500ml作为模拟地层水注入水源装置3中，然后通过水泵4输入到泡沫发生器2中，在透明套管8正中位置嵌入一片G0型号砂芯片，调节水泵4向泡沫发生器2注入地层水流量为6ml/min，调节气源装置1的输气流量，使气液体积比调节为2:1，进行试验并观察记录泡沫整个过程运移状态，在30min时得到泡沫通过砂芯片后的宏观形态。

本实施例的关键装置是透明模型管装置5，它是由已知平均孔径的砂芯7和玻璃的透明套管8组装而成，透明套管8内径微大于砂芯7直径，如图1所示。本实施例实验装置可以模拟不同温度和盐度条件；方便改变多孔介质渗透率；直接透过模型管观察现象；装置经济成本低，组装方便。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图3，在透明套管8内，砂芯7由4片G0型号砂芯片组成，多片砂芯7在透明套管8内进行等间隔距离形式安装。

在控温50℃、常压和30000 mg/L总矿化度条件下，将预先配置好的0.5wt.% 的α-烯烃磺酸钠AOS溶液500ml作为模拟地层水注入水源装置3中，然后通过水泵4输入到泡沫发生器2中，在透明套管8中等距离嵌入并固定4片G0型号砂芯片，调节水泵4向泡沫发生器2注入地层水流量为6ml/min，节气源装置1的输气流量，使气液体积比调节为2:1，进行试验并观察记录泡沫整个过程运移状态，在30min时得到泡沫通过砂芯片后的宏观形态。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参加图4，在透明套管8内，砂芯7由3片砂芯片组成，分别为G0、G1、G2型号砂芯片，多片砂芯7在透明套管8内进行等间隔距离形式安装。

在室温、常压和30000mg/L总矿化度条件下，将预先配置好的总浓度为0.5wt.%的复配配方溶液500ml作为模拟地层水注入水源装置3中，然后通过水泵4输入到泡沫发生器2中，模型管中等距离嵌入并依次固定G0、G1、G2型号砂芯片，调节水泵4向泡沫发生器2注入地层水流量为6ml/min，节气源装置1的输气流量，使气液体积比调节为2:1，进行试验并观察记录泡沫整个过程运移状态，在30min时得到泡沫通过砂芯片后的形态。

通过本发明上述实施例进行的观察实验均可看出泡沫体系在一定条件下的渗流运移状态，在低渗透率的多孔介质中泡沫泡径变小，破碎多，再生的也多，切合客观实际的模拟出泡沫在多孔介质中运移的宏观现象和规律。本发明上述实施例实验装置可以模拟不同温度和盐度条件；方便改变多孔介质渗透率；直接透过模型管观察现象；装置经济成本低，组装方便。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明用于研究驱油用泡沫渗流运移过程形态的实验装置的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。