CN109899060A - 一种超临界水驱替系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超临界水驱替系统，包括一填砂组件，所述填砂组件包括二维填砂模型，所述二维填砂模型包括一圆柱状填砂壳体，在填砂壳体内具有一填砂空腔，所述填砂空腔的截面呈U形状，在填砂壳体上还设置有加热保温机构；一供液组件，包括恒压恒速泵、储液活塞容器、超临界发生器、供液管路；一集液组件，所述集液组件包括收集缓冲罐、集液管路，在集液管路上还依次设置有出液压力表、冷凝器、油液分离器、回压阀、手动泵。本发明的优点在于：对于二维填砂模型，采用U形的填砂空腔，并配合圆柱状的填砂壳体，从而减少了填砂壳体的体积，而且这样的结构形式所能承受的压力更大，通用性更强。

Description

一种超临界水驱替系统

技术领域

本发明涉及一种石油勘探渗流实验装置，具体的说是一种超临界水驱替系统。

背景技术

石油勘探渗流实验是指在一定温度压力下，用油或水以一定的流量，利用渗透作用，置换水或油的实验，来测量岩石的孔隙度、测试采油性能的实验。

目前，在对岩石的孔隙度、采油性能等进行实验时，通常采用的是直通式的试验容器，即利用一长方体或圆柱体状的试验容器，在试验容器内具有一对应的长方体状空腔或圆柱状空腔，在空腔长轴方向的两侧具有一进液/气口、一出油口，这样一种试验方式，试验容器会比较的长，而一旦试验容器变长后，对于该试验容器所能承受的压力也就相应的变小的，即无法承受一些高压的试验环境，通用性不强，另外，在进行试验的过程中，是需要采用加热丝或加热棒等手段对试验容器内的岩样进行加热保温的，而通常加热丝或加热棒是分布在试验容器的四周的，因此需要的加热丝的长度就比较长或是加热棒的数量比较多，成本比较高，能耗也比较高，而且对于靠近中部位置的岩样，由于离加热丝或加热棒的距离较长，因此，加热效果必然会受到一些影响，而影响到试验结果的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、加热效果好、能够承受高压的超临界水驱替系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超临界水驱替系统，其创新点在于：包括

一填砂组件，所述填砂组件包括二维填砂模型，所述二维填砂模型包括一圆柱状填砂壳体，在填砂壳体内具有一填砂空腔，所述填砂空腔的截面呈U形状，在填砂壳体的侧端具有与填砂空腔的两侧相连的一进液口、一出油口，在填砂壳体上还设置有加热保温机构；

一供液组件，所述供液组件包括恒压恒速泵、储液活塞容器、超临界发生器、供液管路，在超临界发生器内安装有一缓冲罐，超临界发生器的出液口通过供液管路与填砂壳体的进液口相连，在供液管路上安装有进液压力表；

一集液组件，所述集液组件包括收集缓冲罐、集液管路，集液管路的进液口与填砂壳体的出油口相连，出液口与收集缓冲罐的进油口相连，在集液管路上还依次设置有出液压力表、冷凝器、油液分离器、回压阀、手动泵。

进一步的，所述填砂壳体包括一填砂主壳体以及设置于填砂主壳体上下两侧的上、下壳体，上、下壳体通过螺栓与填砂主壳体之间相连，在上、下壳体与填砂主壳体的接触处并位于填砂空腔的内外两侧均设置有密封圈，所述填砂主壳体呈圆柱体状，在填砂主壳体上具有一上下贯穿填砂主壳体的截面呈U形状的通槽，该通槽与上、下壳体共同配合形成填砂空腔。

进一步的，所述填砂主壳体上位于通槽的内侧还设置有一上下贯穿填砂主壳体的隔温槽，且该隔温槽与通槽不连通。

进一步的，所述加热保温机构包括若干设置在填砂壳体上并位于填砂空腔的内外两侧的加热棒，在填砂壳体内具有容加热棒一一插入的凹槽，且各个凹槽均不与填砂壳体内的填砂空腔相连通。

进一步的，所述二维填砂模型的两侧安装在一试验支架上，且二维填砂模型与试验支架之间铰接而成，在试验支架的底端安装有移动滚轮。

进一步的，所述储液活塞容器有一对，并接在超临界发生器的进液口处。

进一步的，所述供液管路上还连接有一增压机构，所述增压机构包括增压管路、空压机、CO2增压系统、气体流量控制器、调压阀，增压管路的出气口与供液管路相连且增压管路与供液管路的连接处位于超临界发生器与进液压力表之间，增压管路的进气口与空压机相连，气体流量控制器、调压阀、CO2增压系统依次设置在增压管路上。

进一步的，所述收集缓冲罐的底端支撑在一电子天平上。

本发明的优点在于：本发明中，对于二维填砂模型，采用U形的填砂空腔，并配合圆柱状的填砂壳体，从而减少了填砂壳体的体积，而且这样的结构形式所能承受的压力更大，通用性更强，另外，采用这样的设计，加热棒分布在U形的填砂空腔的内外两侧对岩样进行加热保温，所需的的加热棒的数量更少，而对岩样的加热效果则更好。

通过超临界发生器的设置，从而利用超临界水来对岩样进行驱替试验，利用超临界水的广泛的融合能力，能够更好的将岩样内的油置换出来，提高试验的准确性。

隔温槽的设置，则是将填砂空腔分隔开，避免填砂空腔进液口的温度直接与填砂空腔出油口的温度相导通，而无法体现出温度差异，影响实验结果的准确性。

通过将二维填砂模型铰接安装在试验支架上，则是为了方便将二维填砂模型进行360°范围内不同的角度的翻转，以便于不同工况的试验需要，而在试验支架底端安装移动滚轮，则是为了方便将二维填砂模型移动至需要试验的位置。

通过增压机构的设置，则是为了能够在进液管路内压力不足时，及时的对进液管路进行加压，以确保在进液管路内流通的超临界水的状态进行保持，保证后续试验的顺利进行。

电子天平的设置，则是为了能够及时了解收集缓冲罐内增加的油的重量，以方便人员进行记录。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的超临界水驱替系统的示意图。

图2为本发明中二维填砂模型的示意图。

图3为本发明中二维填砂模型正视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1-图5所示的一种超临界水驱替系统，包括

一填砂组件，填砂组件包括二维填砂模型1，二维填砂模型1包括一圆柱状填砂壳体11，在填砂壳体11内具有一填砂空腔12，填砂空腔12的截面呈U形状，在填砂壳体11的侧端具有与填砂空腔12的两侧相连的一进液口、一出油口，在填砂壳体11上还设置有加热保温机构。

如图2-图5所示的示意图可知，填砂壳体包括一填砂主壳体101以及设置于填砂主壳体101上下两侧的上壳体102、下壳体103，上壳体102、下壳体103通过螺栓与填砂主壳体101之间相连，在上壳体102、下壳体103与填砂主壳体101的接触处并位于填砂空腔12的内外两侧均设置有密封圈104，填砂主壳体101呈圆柱体状，在填砂主壳体101上具有一上下贯穿填砂主壳体101的截面呈U形状的通槽105，在上壳体102、下壳体103与填砂主壳体101连接固定后，通槽105与上壳体102、下壳体103共同配合形成填砂空腔11。

在填砂主壳体101上位于通槽的内侧还设置有一上下贯穿填砂主壳体101的隔温槽106，且该隔温槽106与通槽105不连通。隔温槽106的设置，则是将填砂空腔12分隔开，避免填砂空腔12进液口的温度直接与填砂空腔12出油口的温度相导通，而无法体现出温度差异，影响到实验结果的准确性。

加热保温机构包括若干设置在填砂壳体11上并位于填砂空腔的内外两侧的加热棒107，在上壳体102、下壳体103上具有容加热棒一一穿过的通孔，在填砂主壳体101上内具有容加热棒107一一插入的盲孔，上壳体102、下壳体103上的通孔与填砂主壳体101上的盲孔相配合共同构成容加热棒107插入的凹槽，且各个凹槽均不与填砂壳体11内的填砂空腔12相连通，加热棒107插入凹槽后，与上壳体102或下壳体103之间通过螺栓连接固定。

二维填砂模型1的两侧安装在一试验支架上，且二维填砂模型1与试验支架之间铰接而成，其连接具体为：在二维填砂模型1的两侧的中部位置均具有一向外伸出的连接杆，连接杆的两侧通过轴承与轴承座的配合安装在试验支架上，其中轴承套装在连接杆的外杆，轴承座固定在试验支架上，在试验支架的底端安装有移动滚轮。通过将二维填砂模型1铰接安装在试验支架上，则是为了方便将二维填砂模型1进行360°范围内不同的角度的翻转，以便于不同工况的试验需要，而在试验支架底端安装移动滚轮，则是为了方便将二维填砂模型1移动至需要试验的位置。

一供液组件，供液组件包括恒压恒速泵2、储液活塞容器3、超临界发生器4、供液管路6，在超临界发生器4内安装有一缓冲罐5，超临界发生器4的出液口通过供液管路6与填砂壳体11的进液口相连，在供液管路6上安装有进液压力表7。

储液活塞容器3有一对，并接在超临界发生器4的进液口处。通过设置一对储液活塞容器3，一个为主用，一个为备用，从而可利用两个储液活塞容器3切换使用，以确保试验的连续性进行。

在供液管路6上还连接有一增压机构，增压机构包括增压管路61、空压机62、CO2增压系统63、气体流量控制器65、调压阀64，增压管路61的出气口与供液管路6相连且增压管路61与供液管路6的连接处位于超临界发生器4与进液压力表7之间，增压管路61的进气口与空压机62相连，气体流量控制器65、调压阀64、CO2增压系统63沿着供液管路6至空压机62方向依次设置在增压管路61上，CO2增压系统63为现有市场上常用的增压装置，本专利中不再详细描述。通过增压机构的设置，则是为了能够在进液管路6内压力不足时，及时的对进液管路6进行加压，以确保在进液管路6内流通的超临界水的状态进行保持，保证后续试验的顺利进行。

一集液组件，集液组件包括收集缓冲罐21、集液管路24，集液管路24的进液口与填砂壳体11的出油口相连，集液管路24的出液口与收集缓冲罐21的进油口相连，在集液管路24上沿着填砂壳体11至收集缓冲罐21方向还依次设置有出液压力表28、冷凝器27、油液分离器25、回压阀28、手动泵22，在油液分离器25上还连接有背压阀26，油液分离器25具有一出水口、一出油口，其中，油液分离器25的出油口接入收集缓冲罐21中。

收集缓冲罐21的底端支撑在一电子天平23上。电子天平23的设置，则是为了能够及时了解收集缓冲罐21内增加的油的重量，以方便人员进行记录。

工作原理：首先，将待试验的岩样装入二维填砂模型1的填砂空腔12内，同时加热棒107工作，对岩样进行保温，然后，利用恒压恒速泵2将储液活塞容器3内的常温常压的水泵入缓冲罐5内，超临界发生器4工作，将缓冲罐5内的常温常压的水转变为超临界水，再将超临界水泵入供液管路6，经由供液管路6将超临界水从填砂壳体11的进液口送入填砂壳体11内，并随着超临界水的在岩样内的流通，同时将岩样内含有的油从填砂壳体11的出油口处带出，并经由集液管路24输送，先利用冷凝器27对通过的液体进行冷却，使得超临界水变为常温常压的自然水，再通过油液分离器25，将液体中的自然水与石油分离，石油从油液分离器25的出油口进入收集缓冲罐21内，并利用电子天平23测量收集缓冲罐21内石油的重量，从而计算岩石的孔隙度、采油性能。

本发明中，对于二维填砂模型1，采用U形的填砂空腔12，增加填砂空腔12上下的空间，而大幅度减少了填砂空腔12水平方向上的占用空间，从而减少了填砂壳体11的体积，再配合圆柱状的填砂壳体11，使得二维填砂模型1能承受的压力更大，通用性更强，另外，采用这样的设计，加热棒107分布在U形的填砂空腔的内外两侧对岩样进行加热保温，所需的的加热棒107的数量更少，而对岩样进行加热时，岩样的内外两侧都有加热棒107进行加热，加热效果则更好。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种超临界水驱替系统，其特征在于：包括

一填砂组件，所述填砂组件包括二维填砂模型，所述二维填砂模型包括一圆柱状填砂壳体，在填砂壳体内具有一填砂空腔，所述填砂空腔的截面呈U形状，在填砂壳体的侧端具有与填砂空腔的两侧相连的一进液口、一出油口，在填砂壳体上还设置有加热保温机构；

一供液组件，所述供液组件包括恒压恒速泵、储液活塞容器、超临界发生器、供液管路，在超临界发生器内安装有一缓冲罐，超临界发生器的出液口通过供液管路与填砂壳体的进液口相连，在供液管路上安装有进液压力表；

一集液组件，所述集液组件包括收集缓冲罐、集液管路，集液管路的进液口与填砂壳体的出油口相连，出液口与收集缓冲罐的进油口相连，在集液管路上还依次设置有出液压力表、冷凝器、油液分离器、回压阀、手动泵。

2.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述填砂壳体包括一填砂主壳体以及设置于填砂主壳体上下两侧的上、下壳体，上、下壳体通过螺栓与填砂主壳体之间相连，在上、下壳体与填砂主壳体的接触处并位于填砂空腔的内外两侧均设置有密封圈，所述填砂主壳体呈圆柱体状，在填砂主壳体上具有一上下贯穿填砂主壳体的截面呈U形状的通槽，该通槽与上、下壳体共同配合形成填砂空腔。

3.根据权利要求2所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述填砂主壳体上位于通槽的内侧还设置有一上下贯穿填砂主壳体的隔温槽，且该隔温槽与通槽不连通。

4.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述加热保温机构包括若干设置在填砂壳体上并位于填砂空腔的内外两侧的加热棒，在填砂壳体内具有容加热棒一一插入的凹槽，且各个凹槽均不与填砂壳体内的填砂空腔相连通。

5.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述二维填砂模型的两侧安装在一试验支架上，且二维填砂模型与试验支架之间铰接而成，在试验支架的底端安装有移动滚轮。

6.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述储液活塞容器有一对，并接在超临界发生器的进液口处。

7.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述供液管路上还连接有一增压机构，所述增压机构包括增压管路、空压机、CO2增压系统、气体流量控制器、调压阀，增压管路的出气口与供液管路相连且增压管路与供液管路的连接处位于超临界发生器与进液压力表之间，增压管路的进气口与空压机相连，气体流量控制器、调压阀、CO2增压系统依次设置在增压管路上。

8.根据权利要求1所述的超临界水驱替系统，其特征在于：所述收集缓冲罐的底端支撑在一电子天平上。