并聯(lián)巖心中流動(dòng)泡沫層析成像檢測裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及并聯(lián)巖心中流動(dòng)泡沫層析成像檢測裝置及其工作方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于泡沫在地層中具有較高的視粘度，遇油消泡、遇水穩(wěn)定，在含水飽和度較高的部位具有較高的滲流阻力，可以對高滲透層進(jìn)行有效的封堵，有效地增加中低滲透部位的驅(qū)替強(qiáng)度，泡沫流體在油氣開采中得以廣泛應(yīng)用。
[0003]泡沫的氣相飽和度和氣相分流量是表征泡沫調(diào)驅(qū)效果的兩個(gè)重要參數(shù)，它們?nèi)≈档拇笮【从沉藥r心中氣體的存留情況。不同滲透率巖心氣相飽和度和氣相分流量大小的不同，反映了泡沫對不同滲透率巖心作用機(jī)理的不同。
[0004]目前，現(xiàn)有的并聯(lián)巖心氣相飽和度和氣相分流量的測量裝置和方法具有以下局限性:一是，具有分別測量氣相飽和度及氣相分流量的裝置和方法，但不能同時(shí)測量這兩個(gè)參數(shù)；二是，對氣相飽和度的測量一般只能得到巖心的平均氣相飽和度，不能描述其氣相飽和度在巖心中的分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了并聯(lián)巖心中流動(dòng)泡沫層析成像檢測裝置；
[0006]本發(fā)明還公開了上述裝置的工作方法；
[0007]本發(fā)明利用氣體與液體密度差異大的特征，采用層析成像裝置結(jié)合圖像分割和三維重建方法獲得氣相飽和度，通過氣液分離獲得氣相分流量，實(shí)現(xiàn)了氣相飽和度分布和氣相分流量的同時(shí)測量，為研宄泡沫在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移規(guī)律提供技術(shù)支持。
[0008]術(shù)語解釋:
[0009]1.氣相飽和度:是指巖心中所含氣體體積與巖心孔隙體積的比值。
[0010]2.氣相分流量:是指泡沫在并聯(lián)巖心流動(dòng)過程中，高滲巖心、中滲巖心與低滲巖心出口的氣體體積。
[0011]氣相飽和度和氣相分流量反映了氣體在不同滲透率巖心中的駐留情況。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0013]并聯(lián)巖心中流動(dòng)泡沫層析成像檢測裝置，所述裝置包括泡沫注入系統(tǒng)、并聯(lián)巖心驅(qū)替系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及層析成像儀，所述泡沫注入系統(tǒng)連接所述并聯(lián)巖心驅(qū)替系統(tǒng)，所述壓力測量系統(tǒng)連接所述計(jì)算機(jī)，所述并聯(lián)巖心驅(qū)替系統(tǒng)固定設(shè)置在所述層析成像儀上；
[0014]所述泡沫注入系統(tǒng)包括高壓氣瓶、氣體質(zhì)量流量控制儀及起泡劑源，所述高壓氣瓶連接所述氣體質(zhì)量流量控制儀，所述氣體質(zhì)量流量控制儀連接所述起泡劑源；
[0015]所述并聯(lián)巖心驅(qū)替系統(tǒng)包括地層水源、巖心管一、巖心管二、巖心管三、回壓閥一、回壓閥二、回壓閥三、手搖泵、產(chǎn)出流體計(jì)量裝置一、產(chǎn)出流體計(jì)量裝置二、產(chǎn)出流體計(jì)量裝置三、氣體計(jì)量器一、氣體計(jì)量器二、氣體計(jì)量器三、廣口瓶一、廣口瓶二、廣口瓶三，所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三并聯(lián)連接，所述地層水源連接所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的入口，所述巖心管一、所述回壓閥一、所述產(chǎn)出流體計(jì)量裝置一、所述氣體計(jì)量器一、所述廣口瓶一依次連接，所述巖心管二、所述回壓閥二、所述產(chǎn)出流體計(jì)量裝置二、所述氣體計(jì)量器二、所述廣口瓶二依次連接，所述巖心管三、所述回壓閥三、所述產(chǎn)出流體計(jì)量裝置三、所述氣體計(jì)量器三、所述廣口瓶三依次連接；
[0016]所述測量系統(tǒng)包括壓力傳感器和壓力表，所述壓力表設(shè)置在所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的出口端，所述壓力表連接所述手搖泵；
[0017]所述起泡劑源用于為所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三提供起泡劑；所述地層水源為所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三提供地層水；所述壓力傳感器用于監(jiān)測所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的入口端的壓力；所述壓力表用于監(jiān)測所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的出口端的壓力。
[0018]所述回壓閥一、所述回壓閥二及所述回壓閥三受所述手搖泵控制壓力。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述起泡劑源包括盛放起泡劑的中間容器及平流泵，所述盛放起泡劑的中間容器底部連接所述平流泵，所述盛放起泡劑的中間容器出口端連接所述氣體質(zhì)量流量控制儀；所述地層水源包括盛放地層水的中間容器及所述平流泵，所述盛放地層水的中間容器底部連接所述平流泵；所述氣體質(zhì)量流量控制儀及所述盛放起泡劑的中間容器的出口端分別通過六通閥連接所述并聯(lián)巖心驅(qū)替系統(tǒng)的入口。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三通過測點(diǎn)并聯(lián)連接。
[0021]所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三用于模擬層間竄流。
[0022]上述檢測裝置的工作方法，具體步驟包括:
[0023](I)模擬地層條件，選擇不同粒徑的石英砂分別填制所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三，并分別氣測所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三的滲透率；
[0024](2)分別對經(jīng)過步驟(I)處理的所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三抽真空；
[0025](3)通過地層水源分別對經(jīng)過步驟(2)處理的所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三飽和地層水，所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三飽和地層水的體積為所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三的孔隙體積，所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三的孔隙體積之和為Ipv ;
[0026](4)控制所述手搖泵，調(diào)節(jié)所述回壓閥一、所述回壓閥二及所述回壓閥三至模擬地層壓力；
[0027](5)調(diào)節(jié)所述氣體質(zhì)量流量控制儀，將所述高壓氣瓶中的氣體注入所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三，通過所述起泡劑源將起泡劑注入所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三，氣體與起泡劑分別在所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三混合產(chǎn)生泡沫，在開始注入起泡劑至停止注入起泡劑時(shí)間段內(nèi)，通過所述壓力傳感器實(shí)時(shí)記錄檢測的不同時(shí)刻的所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的入口端壓力，在開始注入起泡劑至停止注入起泡劑時(shí)間段內(nèi)，實(shí)時(shí)記錄通過所述氣體計(jì)量器一、所述氣體計(jì)量器二及所述氣體計(jì)量器三分別檢測的不同時(shí)刻的所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三的出口端氣相體積；計(jì)算相鄰時(shí)刻氣相體積的差值與時(shí)間差的比值，即為氣相分流量；在開始注入起泡劑至停止注入起泡劑時(shí)間段內(nèi)，對不同時(shí)刻所述巖心管一、所述巖心管二、所述巖心管三進(jìn)行層析成像掃描，得到其掃描圖像；
[0028](6)將步驟(5)得到的掃描圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖；
[0029](7)將步驟(6)得到的灰度圖進(jìn)行掃描、分割；
[0030](8)建立巖心模型三維數(shù)據(jù)體。
[0031]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，對經(jīng)過步驟(I)處理的所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三通過真空機(jī)抽真空3?4個(gè)小時(shí)，所述真空機(jī)負(fù)壓為0.1MPa0
[0032]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，通過平流泵將所述盛放地層水的中間容器中的地層水泵入所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三。
[0033]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(5)中，通過平流泵將所述盛放起泡劑的中間容器中的起泡劑泵入所述所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三。
[0034]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(5)中，起泡劑泵入所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三的速率為(0.5?3)ml/min ;氣體與起泡劑分別在所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三混合，混合體積比例均為(0.3:1)?(3:1);氣體與起泡劑分別在所述巖心管一、所述巖心管二及所述巖心管三混合產(chǎn)生泡沫，產(chǎn)生泡沫的總體積為(0.2?5)PV。
[0035]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述將步驟(5)得到的掃描圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，是指:對將步驟(5)得到的掃描圖像進(jìn)行對比度調(diào)整、除躁預(yù)處理，增強(qiáng)孔隙與基質(zhì)的對比度，通過除躁去除圖像中的實(shí)驗(yàn)污點(diǎn)，將掃描圖像轉(zhuǎn)化為只含亮度的灰度圖。
[0036]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述掃描圖像分割，是指:采用指示克里金方法對步驟(6)得到的灰度圖進(jìn)行二值化處理，區(qū)分開孔隙與基質(zhì)，對孔隙重新采用指示克里金方法進(jìn)行二值化處理，將氣相和液相區(qū)分開來。
[0037]其中，所述指示克里金方法為現(xiàn)有方法，具體可參見參考文獻(xiàn):A.N.Houston ；W.0tten ；P.C.Baveye ；S.Hapca.Adaptive-window indicator kriging:A thresholdingmethod for computed tomography images of porous