一種評價化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹配關(guān)系的物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種評價化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲 透率匹配關(guān)系的物理模擬串聯(lián)微孔濾膜流動實(shí)驗(yàn)裝置。 技術(shù)背景
[0002] 化學(xué)驅(qū)驅(qū)油技術(shù)是提高石油采收率的一種重要方法，包括聚合物驅(qū)和復(fù)合化學(xué) 驅(qū)。注入能力是化學(xué)驅(qū)油劑的主要性能指標(biāo)之一，良好的注入性能可以使化學(xué)驅(qū)油劑在同 一層系內(nèi)儲層條件差異較大的各層段均勻推進(jìn)，提高波及效率，從而提高原油采收率。儲層 的巖石孔隙空間主要由孔隙和喉道構(gòu)成，喉道的大小控制著儲層巖石的滲透能力，只有與 儲層喉道匹配的化學(xué)驅(qū)油劑才能在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較好的注入性。由于不同油藏的儲層 條件差異性很大，因此開發(fā)出適合特定儲層條件的驅(qū)油劑配方具有重大意義。
[0003] 化學(xué)驅(qū)油劑中所使用的增稠劑主要是水溶性高分子。高分子在溶液中的分子形態(tài) 和分子間相互作用決定了驅(qū)油劑的流體力學(xué)尺寸，也決定了驅(qū)油劑在特定滲透率儲層中的 注入性能。在研宄化學(xué)驅(qū)油劑注入性能的影響因素時，一方面考察聚合物分子量、聚合物溶 液濃度、注入速度以及注入方式等因素對聚合物的注入能力的影響，另一方面考察聚合物 分子之間、聚合物分子與表面活性劑分子之間通過分子間相互作用所形成的聚集體對注入 性能的影響，其中聚合物分子/聚集體尺寸與孔喉尺寸匹配關(guān)系是影響化學(xué)驅(qū)油劑注入性 的最重要的控制因素。聚合物分子/聚集體尺寸過大，化學(xué)驅(qū)油劑可能會堵塞儲層，造成傷 害；聚合物分子/聚集體尺寸太小，則增粘性較差，會大幅度增加聚合物的用量，影響化學(xué) 驅(qū)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此研宄聚合物/聚集體尺寸與儲層孔喉的匹配關(guān)系對于化學(xué)驅(qū)技術(shù) 的發(fā)展具有重要意義。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)聚合物/聚集體尺寸與儲層孔喉的匹配關(guān)系，必須選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀 器：既要在一定儲層滲透率下判斷驅(qū)油劑聚集體能否有效注入，同時也要反映驅(qū)油劑注入 過程中聚集體尺寸的變化。近幾年來，有人采用微孔濾膜法對聚合物水化分子尺寸進(jìn)行研 宄。微孔濾膜法是將微孔濾膜模擬為某個直徑孔喉，不同分子量的聚合物用不同孔徑的微 孔濾膜進(jìn)行過濾，找到聚合物分子與巖石孔喉大小的匹配關(guān)系。微孔濾膜的孔徑和孔分布 比較均勻，其數(shù)據(jù)具有重復(fù)性和可靠性。中國石油大學(xué)的林梅欽等人用核孔膜過濾實(shí)驗(yàn)研 宄了聚合物與核孔膜孔隙間的匹配關(guān)系，在一定壓力下記錄一定質(zhì)量的聚合物溶液通過不 同孔徑核孔膜的時間，根據(jù)過濾體積與過濾時間的曲線判斷聚合物分子大小與核孔膜孔徑 的匹配關(guān)系，測定聚合物溶液在不同孔徑核孔膜流出前后的粘度，濃度來判斷聚合物溶液 在核孔膜的滯留情況，用核孔濾膜法測得的聚合物分子尺寸與動態(tài)光散射法測得的聚合物 分子線團(tuán)大小基本相一致（林梅欽，左清泉等人，部分水解聚丙烯酰胺與核孔膜孔隙的匹 配關(guān)系，石油化工高等學(xué)校學(xué)報，2012,25 (2))。這種實(shí)驗(yàn)方法可以初步快速判斷一種聚合 物的流體力學(xué)尺寸，但是存在如下缺點(diǎn)：1、由于聚合物水化分子具有粘彈性，在壓力作用下 會產(chǎn)生形變，因此采用流量作為主要技術(shù)指標(biāo)判別聚合物能否通過特定孔喉不準(zhǔn)確、不全 面；2、采用氮?dú)馄縼硖峁毫?，用減壓閥來調(diào)節(jié)所需壓力，使用秒表記錄流出液流出時間， 實(shí)驗(yàn)精確度不高，數(shù)據(jù)量較小，難以分析驅(qū)油劑的動態(tài)流動實(shí)驗(yàn)特征；3、該實(shí)驗(yàn)裝置只能實(shí) 現(xiàn)單級過濾，不能實(shí)現(xiàn)多級過濾，因此可以初步判斷聚合物溶液與微孔濾膜的匹配性，不能 通過動態(tài)分析來判斷注入流體的傳導(dǎo)性，無法確定驅(qū)油劑能否在地層中均勾向前推進(jìn)；4、 該實(shí)驗(yàn)方法沒有考慮分子間相互作用，因此只適用于研宄沒有分子間相互作用的聚丙烯酰 胺，不適合研宄具有超分子結(jié)構(gòu)的新型驅(qū)油劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種評價化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹配關(guān)系的多級 微孔濾膜串聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置，通過多級濾膜之間壓差的均勻性和建立穩(wěn)定壓差所需要的時間來 準(zhǔn)確評價驅(qū)油劑的注入動態(tài)特征，建立了一種評價不同性質(zhì)化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹配 關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法。由于許多新型驅(qū)油劑在溶液中以聚集體的形式存在，在一定壓差（剪切 速率）條件下聚集體可以拆散，從而順利通過微孔濾膜，但是這種聚集體結(jié)構(gòu)能否有效恢 復(fù)對于驅(qū)油劑的驅(qū)油能力至關(guān)重要。采用單級濾膜無法判斷驅(qū)油劑注入過程中聚集體尺寸 的變化，因此需要測量驅(qū)油劑在通過多級濾膜時壓差的均勻性和建立壓差的時間來判斷該 驅(qū)油劑是否與儲層孔隙匹配，是否能在地層中均勻向前推進(jìn)。該實(shí)驗(yàn)裝置的核心部分包括 多個串聯(lián)的微孔濾膜單元，在每兩個微孔濾膜單元之間安裝壓力傳感器，每個串聯(lián)的微孔 濾膜單元流出液的實(shí)時質(zhì)量數(shù)據(jù)可以通過帶有實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸功能的電子天平進(jìn)行監(jiān)測。 對化學(xué)驅(qū)油劑通過微孔濾膜單元前后剪切粘度分析和化學(xué)驅(qū)油劑在不同直徑微孔濾膜單 元串聯(lián)組合實(shí)驗(yàn)裝置中的流動動態(tài)特征分析，實(shí)現(xiàn)對化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹配關(guān)系的 快速、準(zhǔn)確判斷。該實(shí)驗(yàn)裝置可以用來快速評價化學(xué)驅(qū)油劑與特定滲透率儲層的匹配關(guān)系， 也可以用來研宄驅(qū)油劑分子結(jié)構(gòu)、組成與注入性的關(guān)系，還可以用來研宄驅(qū)油劑在儲層中 的傳播特性和動態(tài)特征。
[0006] 本實(shí)用新型中串聯(lián)微孔濾膜流動實(shí)驗(yàn)裝置主要由四個部分組成，包括：（1)恒壓 或恒速驅(qū)動裝置及壓差測量、控制組件；（2)模塊組合式串聯(lián)濾膜單元組件；（3)濾膜單元 壓力和流出液質(zhì)量測量組件；(4)壓力、質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時采集和處理平臺。實(shí)驗(yàn)中的動力源可 以為精密恒流泵（流速范圍0. 001 - 12. OmL/min)或者恒壓驅(qū)動裝置。其中恒壓驅(qū)動裝置包 括氣體壓力源（壓力輸出<〇.8MPa)，帶有壓力調(diào)節(jié)功能（調(diào)節(jié)精度< IOkPa)的穩(wěn)壓緩沖 容器及配套的快速連接接頭和閥門，其中氣體壓力源可以是無油空氣壓縮機(jī)或帶有減壓閥 的氣體鋼瓶。模塊組合式串聯(lián)濾膜單元組件包括一個或多個可更換不同孔徑、不同種類濾 膜的、接口處有密封圈、由金屬或工程塑料加工制作的夾持單元，驅(qū)油劑儲液容器及配套的 快速連接接頭和閥門。濾膜單元壓力和流出液質(zhì)量測量組件包括一個或多個用于測定濾膜 單元前后壓差的壓力傳感器（量程0. 6MPa，精度±0. 1 % )，一個或多個用于測定單個濾膜 單元或串聯(lián)濾膜單元組流出液質(zhì)量的、帶有實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸功能的電子天平（精度0,01g)。 壓力、質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時采集和處理平臺包括多路數(shù)據(jù)采集集成接口、具有壓力和質(zhì)量實(shí)時采 集、顯示、存儲功能的軟件以及配套的數(shù)據(jù)連接接口和數(shù)據(jù)線。
[0007] 本實(shí)用新型中采用串聯(lián)微孔濾膜流動實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹 配關(guān)系的評價實(shí)驗(yàn)的步驟如下：
[0008] 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇合適孔徑微孔濾膜、確定濾膜單元、壓力傳感器、天平和儲液 容器的數(shù)量及連接方式，采用PVC管和配套的快速連接接頭、閥門組裝串聯(lián)微孔濾膜流動 實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1所示）；
[0009] 2、打開氣體壓力源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓緩沖容器中的壓力至所需要的數(shù)值或者啟動精密恒 流泵，設(shè)定所需要的流速，打開各個微孔濾膜單元的控制閥，關(guān)閉出口末端控制閥，測試系 統(tǒng)封性能；
[0010] 3、在儲液容器中裝入待測驅(qū)油劑，通過閥門控制驅(qū)油劑的流出，對壓力和流出液 質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集；
[0011] 4、實(shí)驗(yàn)完成后拆卸串聯(lián)微孔濾膜流動實(shí)驗(yàn)裝置，對與驅(qū)油劑直接接觸的各個組件 進(jìn)行清洗、烘干；對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，判別化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率是否匹配。
[0012] 本實(shí)用新型的功能：
[0013] 1、快速篩選適合特定驅(qū)油劑的儲層，在串聯(lián)濾膜單元組件中安裝不同孔徑的微孔 濾膜，按照孔徑由大到小的順序排列，這樣就可以快速找到驅(qū)油劑所匹配的儲層滲透率條 件。
[0014] 2、不同材質(zhì)的微孔濾膜具有不同的潤濕性，因此可以采用不同潤濕性的濾膜來模 擬儲層條件，研宄不同儲層條件下驅(qū)油劑的注入性與潤濕性的關(guān)系；
[0015] 3、可以通過驅(qū)油劑在多級串聯(lián)濾膜流動實(shí)驗(yàn)中壓力變化的動態(tài)特征研宄驅(qū)油劑 的形變-回復(fù)特征、分子間的相互作用。
[0016] 有益效果
[0017] 本實(shí)用新型的目的是建立一種評價化學(xué)驅(qū)油劑與儲層滲透率匹配