CN207689474U - 气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置。所述模拟装置包括模拟油藏的岩心模型系统和向所述岩心模型系统注入驱替介质的驱替系统，所述驱替系统包括向所述岩心模型系统注入液体驱替介质的液体注入系统、向所述岩心模型系统注入气体驱替介质的气体注入系统和泡沫发生装置，所述液体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的计量泵和储液装置，所述储液装置包括并联的中间储液容器和原油储存容器，所述气体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的高压储气瓶、减压阀和气体质量流量控制单元；所述中间储液容器的出口和所述气体质量流量控制单元的出口并联接至所述泡沫发生装置入口，所述泡沫发生装置出口连接至所述岩心模型系统。
Description
技术领域
本实用新型石油技术领域，特别涉及一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置。
背景技术
随着人类社会对石油与天然气资源需求量的不断提高，常规油气资源已经日渐难以满足人类的需求，低渗透油藏丰富的油气资源越来越受到重视。然而，低渗透油藏开发存在着难注、难采、地层能量低、采出程度低等诸多问题，常规开发方式难以适用，由于气体具有注入能力强、驱油效率高、无水敏等特点，气驱被认为是最具有前途的开发低渗透油藏的技术，而在非均质性较强的油藏中也常采用泡沫驱技术以解决气驱过程中出现的粘性指进问题。因此，进行气驱和泡沫驱提高采收率机理的室内实验研究，从而为气驱和泡沫驱技术的现场实施提供理论指导具有重要意义。
在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：
现有实验室物理模拟驱油装置主要针对以液相(如水、表面活性剂溶液、聚合物溶液)为驱替介质的驱油实验，并未针对气驱和泡沫驱的驱油实验形成一套集驱油过程模拟与产出流体监测分析为一体的系统、完整的实验装置。
实用新型内容
为了解决现有技术没有针对气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置对问题，本实用新型实施例提供了一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置。
具体地，所述气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置的技术方案如下：
一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置，包括
模拟油藏的岩心模型系统和向所述岩心模型系统注入驱替介质的驱替系统，
所述驱替系统包括向所述岩心模型系统注入液体驱替介质的液体注入系统、向所述岩心模型系统注入气体驱替介质的气体注入系统和产生泡沫驱替介质的泡沫发生装置，
所述液体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的计量泵和储液装置，所述储液装置包括并联的中间储液容器和原油储存容器，
所述气体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的高压储气瓶、减压阀和气体质量流量控制单元；
所述中间储液容器的出口和所述气体质量流量控制单元的出口并联接至所述泡沫发生装置入口，所述泡沫发生装置出口连接至所述岩心模型系统。
所述中间储液容器可以根据需要设置一个或相互并联的多个。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括对所述岩心模型系统进行监测的监测系统，所述监测系统包括与所述岩心模型系统连接的油气水分离与计量装置，
所述油气水分离与计量装置包括油气水三相分离装置、油相计量装置、水相计量装置和气相计量装置，所述油气水三相分离装置入口与所述岩心模型系统连接，所述油相计量装置、水相计量装置和气相计量装置并联设置，分别接至所述油气水三相分离装置的油相出口、水相出口和气相出口。
更进一步的，
所述监测系统还包括产出流体组分在线监测分析装置，
所述产出流体组分在线监测分析装置包括气相色谱仪和液相色谱仪，所述气相色谱仪连接至所述气相计量装置、所述液相色谱仪连接至所述油相计量装置。
更进一步的，
所述监测系统还包括与所述岩心模型系统连接的视窗观察装置以及与视窗观察装置连通的泡沫成像与泡沫尺寸测量装置。
更进一步的，
所述监测系统还包括分别与所述岩心模型系统连接的压力监测装置、含油饱和度监测装置，所述压力检测装置包括一个或多个并联接入所述岩心模型系统的压力传感器。所述压力传感器可根据需要连接自动保护系统，当监测压力超过指定值时，系统提示音报警，同时关闭系统。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括控制所述岩心模型系统温度的温控系统，所述温控系统包括电连接的恒温箱和温度控制器，所述岩心模型系统置于所述恒温箱内。
更进一步的，
所述液体注入系统出口与所述岩心模型系统入口之间、所述气体注入系统与所述岩心模型系统入口之间、所述泡沫发生装置与所述岩心模型系统入口之间均设有预热管，所述预热管均置于所述恒温箱内。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括辅助系统，所述辅助系统包括对所述岩心模型系统抽真空的抽真空单元和对所述岩心模型系统进行回压控制的回压控制单元。
优选的，
所述岩心模型系统包括互相并联的带测压点的填砂管模型、线性细管模型、带压力测试和饱和度测试的平板模型和可模拟井网、断层边界和断层倾角多井组填砂模型。
进一步的，所述实验室驱油模拟装置还包括对所述实验室驱油模拟装置进行执行控制、数据采集与处理的控制系统，
所述控制系统包括控制器集成装置和中控计算机，所述中控计算机与所述控制集成装置连接，所述控制集成装置与驱替系统、以及上述可选的监测系统、温控系统、控制系统和辅助系统分别连接。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本实用新型能够进行气体、液体、气液交替、泡沫等注入方式的实验室驱油模拟实验，当本实用新型还包括所述控制系统、温控系统、监测系统和辅助系统，可用于模拟油藏温度、压力、油、气、水、及化学注剂组成，能够进行泡沫驱、气驱、常规水驱、水气交替驱、化学驱等三次采油技术的驱油机理、注剂性能评价、相态特性、泡沫微观形态的显微观察、产出油气组分在线监测分析和驱油效果评价等研究，具有多功能、自动化程度高、实验过程自动监控、实验数据与结果信息化等特点；尤其采用上述特定的岩心模型系统时，还可模拟地层倾角、平面和三维非均质性等储层及地层流体基本物性参数。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的实验室驱油模拟装置的系统流程图。
其中，对附图中的各标号说明如下：
1计量泵，2中间储液容器，3原油储存容器，4气源，5空气压缩机，6空气增压泵，7高压储气瓶，8减压阀，9气体质量流量控制器，10单流阀，11泡沫发生装置，12岩心模型系统，13温控系统，14压力传感器，15控制器集成装置，16中控计算机，17视窗观察装置，18泡沫成像与泡沫尺寸测量装置，19油气水三相分离装置，20油相计量装置，21水相计量装置，22气相计量装置，23气相色谱仪，24液相色谱仪，25真空泵，26缓冲容器，27回压阀，28液压泵，29回压控制单元，30预热管。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型实施例提供了一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置，如图1所示，
一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置，包括
模拟油藏的岩心模型系统12和向所述岩心模型系统12注入驱替介质的驱替系统，
所述驱替系统包括向所述岩心模型系统12注入液体驱替介质的液体注入系统、向所述岩心模型系统12注入气体驱替介质的气体注入系统和产生泡沫驱替介质的泡沫发生装置11，
所述液体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统12的计量泵1和储液装置，所述储液装置包括并联的多个中间储液容器2和原油储存容器3，
所述气体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统12的高压储气瓶7、减压阀8和气体质量流量控制单元；
所述中间储液容器2的出口和所述气体质量流量控制单元的出口并联接至所述泡沫发生装置11的入口，所述泡沫发生装置11的出口连接至所述岩心模型系统12。
具体的，所述液体注入系统中，所述计量泵1采用美国ISCO公司高精度计量泵；所述中间储液容器2带有隔离活塞，目的是将动力液体和工作介质隔离；所述原油储存容器3具有自加热功能。这些均为本领域常规技术，在此不做赘述，图中也未详细示出。
所述气体注入系统中，所述高压储气瓶7的气体来源为本领域公知技术，具体，可以如图1中所示：气源4、空气压缩机5、空气增压泵6依次连接至高压储气瓶7，从而为所述高压储气瓶7提供高压气体；所述减压阀8可采用精密自动减压阀，高压储气瓶7的高压气体经过所述减压阀8调压，气体质量流量控制单元控制气量，最终实现稳定的定压定量的高压气体输出，该高压气体可直接对所述岩心模型系统12进行气驱、或与液体注入系统配合进行水气交替驱，或将气、发泡剂溶液(由液体注入系统提供)定比例混合后进入泡沫发生装置11进行泡沫驱。所述气体质量流量控制单元由串联的气体质量流量控制器9和单流阀10组成，根据不同的压力控制范围可设置并联的多组气体质量流量控制单元(如图1中的4组)，最高工作压力30MPa，流量控制范围0～1000mL/min(标准状况)。
具体的，所述岩心模型系统12包括互相并联的带测压点的填砂管模型、线性细管模型、带压力测试和饱和度测试的平板模型和可模拟井网、断层边界和断层倾角多井组填砂模型。在一次实验过程中，根据实验目的需求，选择其中一个模型接入实验流程系统中，其他模型不接入系统中。所述模型均为现有技术，在此不做赘述。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括对所述岩心模型系统12进行监测的监测系统，所述监测系统包括与所述岩心模型系统12连接的油气水分离与计量装置，
所述油气水分离与计量装置包括油气水三相分离装置19、油相计量装置20、水相计量装置21和气相计量装置22，所述油气水三相分离装置19入口与所述岩心模型系统12连接，所述油相计量装置20、水相计量装置21和气相计量装置22并联设置，分别接至所述油气水三相分离装置19的油相出口、水相出口和气相出口。
更进一步的，
所述监测系统还包括产出流体组分在线监测分析装置，
所述产出流体组分在线监测分析装置包括气相色谱仪23和液相色谱仪24，所述气相色谱仪23连接至所述气相计量装置22、所述液相色谱仪24连接至所述油相计量装置20。
更进一步的，
所述监测系统还包括与所述岩心模型系统连接的视窗观察装置17以及与视窗观察装置连通的泡沫成像与泡沫尺寸测量装置18。通常的，所述泡沫成像与泡沫尺寸测量装置18为高速摄像头。
更进一步的，
所述监测系统还包括分别与所述岩心模型系统13连接的压力监测装置、含油饱和度监测装置，所述压力检测装置包括一个或多个并联接入所述岩心模型系统的压力传感器14(图1中为多个)。所述压力传感器14可根据需要连接自动保护系统，当监测压力超过指定值时，系统提示音报警，同时关闭系统。例如，可以使压力传感器监测液体注入系统出口的压力，以对计量泵进行过压保护。饱和度监测装置在图1中没有示出，当岩心模型系统12选择带压力测试和饱和度测试的平板模型时，可使用含油饱和度监测装置。所述带压力测试和饱和度测试的平板模型为现有技术，具体的，本实施例所使用的带压力测试和饱和度测试的平板模型上每5cm×5cm范围内设置4个探头，平均分布于整个模型内部，这些探头包括压力传感器探头和饱和度监测电极探头，二者交错排列，平板模型的尺寸为800mm×400mm×200mm。所述压力传感器探头和饱和度监测电极探头分别连接至压力传感器14和含油饱和度检测装置。所述含油饱和度检测装置为现有技术，在此不做赘述。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括控制所述岩心模型系统12温度的温控系统13，所述温控系统包括电连接的恒温箱和温度控制器，所述岩心模型系统12置于所述恒温箱内。
更进一步的，
所述液体注入系统出口与所述岩心模型系统12入口之间、所述气体注入系统与所述岩心模型系统12入口之间、所述泡沫发生装置与所述岩心模型系统12入口之间均设有预热管30，分别用于预热液体驱替介质、气体驱替介质和泡沫驱替介质，所述预热管30均置于所述恒温箱内。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括辅助系统，所述辅助系统包括对所述岩心模型系统12抽真空的抽真空单元和对所述岩心模型系统12进行回压控制的回压控制单元。具体的，所述抽真空单元由互相连接的真空泵25和缓冲容器26两部分组成，所述真空泵25对岩心模型系统进行抽真空时，为防止岩心模型系统中的水进入真空泵，所连接的缓冲容器可用于将气水进行分离；所述回压控制单元29包括互相连接的回压阀27和液压泵28。所述抽真空单元和所述回压控制单元均为现有技术，在此不做赘述。
进一步的，
所述实验室驱油模拟装置还包括对所述实验室驱油模拟装置进行执行控制、数据采集与处理的控制系统，
所述控制系统包括控制器集成装置15和中控计算机16，所述中控计算机16与所述控制集成装置15连接，所述控制集成装置15与驱替系统、以及上述可选的监测系统、温控系统、控制系统和辅助系统分别连接，所述中控计算机16给所述控制集成装置15传递动作指令，所述控制集成装置15再将指令传递给对应的仪器单元，由仪器单元执行指令；同时，仪器单元将采集到的实验数据参数传递给所述控制集成装置15，控制集成装置将实验数据参数传递给所述中控计算机16，操作人员可在中控计算机上获取并处理这些数据。
所述控制集成装置15与驱替系统、以及上述可选的监测系统、温控系统、控制系统和辅助系统之间的具体连接方式为本领域现有技术，可由本领域技术人员根据实际需要进行具体设置。具体的，本实施例中连接至控制集成装置15的具体部分包括：计量泵1，空气压缩机5，空气增压泵6，减压阀8，气体质量流量控制器9，温控系统13，压力传感器14，泡沫成像与泡沫尺寸测量装置18，油相计量装置20，水相计量装置21，气相计量装置22，气相色谱仪23，液相色谱仪24，真空泵25。所述控制集成装置15对这些部分进行控制，同时这些部分将采集到的实验数据参数传递给所述控制集成装置15，再由所述控制集成装置15传递给所述中控计算机16。
本实用新型中，所述岩心模型系统12与驱替系统、监测系统、温控系统、控制系统和辅助系统之间的具体连接方式均为本领域现有技术，在此不做赘述。
利用本实用新型进行气驱或泡沫驱模拟驱油实验的实验步骤如下：
1、首先，将所述岩心模型系统12在105℃温度下烘干24小时，然后，利用抽真空系统将所述岩心模型系统12抽真空4小时，利用装有已知体积模拟地层水的量筒，向岩心模型系统12中饱和模拟地层水，计量量筒中模拟地层水减少的体积，即等于岩心模型12的孔隙体积；
2、将岩心模型系统12接入实验装置(具体的，岩心模型系统12前端与气体注入系统和液体注入系统相连接，后端与回压阀连接，岩心模型系统后端产出的流体通过回压阀进入三相计量系统，同时，岩心模型系统还与压力传感器相连接，实时监测压力数据)，并在实验压力下测定系统的气密封性；
3、通过计量泵1以恒定液相体积流量，将中间储液容器2中的模拟地层水注入岩心模型系统12中，根据压力传感器14测定的岩心模型系统12前后端压力计算渗透率；
4、通过温控系统13设定恒温箱温度为实验温度，通过回压控制单元29设定回压为实验压力；
5、通过计量泵1以恒定液相体积流量，将原油储存容器3中的原油注入到岩心模型系统12中，建立岩心模型系统的束缚水饱和度条件；
6、进行气驱实验时，通过气体质量流量控制单元中的气体质量流量控制器9将高压储气瓶7中的气体通过单流阀10以恒定流量注入岩心模型系统12中；进行泡沫驱实验时，通过气体质量流量控制单元中的气体质量流量控制器9将高压储气瓶7中的气体以恒定流量通过单流阀10注入泡沫发生装置11中，通过计量泵1以恒定液相体积流量，将中间储液容器2中的发泡剂溶液注入泡沫发生装置11中，气体和发泡剂溶液在泡沫发生装置11中混合形成泡沫后进入岩心模型系统12中，同时可通过视窗观察装置17和泡沫成像与泡沫尺寸测量装置18观察泡沫的状态，进行泡沫尺寸的测量；
7、通过压力传感器14测定岩心模型系统12不同位置的压力，通过油气水三相分离系统19对产出流体进行分离，分别计量油气水的产量变化；同时，可以通过气相色谱23和液相色谱24对产出油气组分进行分析。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置，包括
模拟油藏的岩心模型系统和向所述岩心模型系统注入驱替介质的驱替系统，
其特征在于，
所述驱替系统包括向所述岩心模型系统注入液体驱替介质的液体注入系统、向所述岩心模型系统注入气体驱替介质的气体注入系统和产生泡沫驱替介质的泡沫发生装置，
所述液体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的计量泵和储液装置，所述储液装置包括并联的中间储液容器和原油储存容器，
所述气体注入系统包括顺序连接至所述岩心模型系统的高压储气瓶、减压阀和气体质量流量控制单元；
所述中间储液容器的出口和所述气体质量流量控制单元的出口并联接至所述泡沫发生装置入口，所述泡沫发生装置出口连接至所述岩心模型系统。
2.根据权利要求1所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
还包括对所述岩心模型系统进行监测的监测系统，所述监测系统包括与所述岩心模型系统连接的油气水分离与计量装置，
所述油气水分离与计量装置包括油气水三相分离装置、油相计量装置、水相计量装置和气相计量装置，所述油气水三相分离装置入口与所述岩心模型系统连接，所述油相计量装置、水相计量装置和气相计量装置分别接至所述油气水三相分离装置的油相出口、水相出口和气相出口。
3.根据权利要求2所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
所述监测系统还包括产出流体组分在线监测分析装置，
所述产出流体组分在线监测分析装置包括气相色谱仪和液相色谱仪，所述气相色谱仪连接至所述气相计量装置、所述液相色谱仪连接至所述油相计量装置。
4.根据权利要求2所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
所述监测系统还包括与所述岩心模型系统连接的视窗观察装置以及与视窗观察装置连通的泡沫成像与泡沫尺寸测量装置。
5.根据权利要求2所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
所述监测系统还包括分别与所述岩心模型系统连接的压力监测装置和含油饱和度监测装置，所述压力检测装置包括一个或多个并联接入所述岩心模型系统的压力传感器。
6.根据权利要求1所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
还包括控制所述岩心模型系统温度的温控系统，所述温控系统包括电连接的恒温箱和温度控制器，所述岩心模型系统置于所述恒温箱内。
7.根据权利要求6所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
所述液体注入系统出口与所述岩心模型系统入口之间、所述气体注入系统与所述岩心模型系统入口之间、所述泡沫发生装置与所述岩心模型系统入口之间均设有预热管，所述预热管均置于所述恒温箱内。
8.根据权利要求1所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
还包括辅助系统，所述辅助系统包括对所述岩心模型系统抽真空的抽真空单元和对所述岩心模型系统进行回压控制的回压控制单元。
9.根据权利要求1所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
所述岩心模型系统包括互相并联的带测压点的填砂管模型、线性细管模型、带压力测试和饱和度测试的平板模型和可模拟井网、断层边界和断层倾角多井组填砂模型。
10.根据权利要求1所述的实验室驱油模拟装置，其特征在于，
还包括对所述岩心模型系统进行监测的监测系统、控制所述岩心模型系统温度的温控系统、对所述实验室驱油模拟装置进行执行控制、数据采集与处理的控制系统和辅助系统，
所述辅助系统包括对所述岩心模型系统抽真空的抽真空单元，
所述控制系统包括控制器集成装置和中控计算机，所述中控计算机与所述控制集成装置连接，所述控制集成装置与驱替系统、监测系统、温控系统、控制系统和辅助系统分别连接。
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