[發明專利]多孔介質中流動泡沫結構圖像實時采集實驗裝置

無效

• 申請號: 201110009069.7
• 申請日: 2011-01-08
• 公開（公告）號: CN102128837A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 侯健;李振泉;杜慶軍;宋新旺;曹緒龍;王其偉;郭平;鹿騰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G01N21/85
• 分類號: G01N21/85
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種石油開發領域的實驗裝置，特別是多孔介質(巖石)中流動泡沫結構圖像采集實驗裝置。

背景技術

泡沫驅油是一種利用氮氣、天然氣或其它氣體與泡沫劑混合形成泡沫作為驅油介質的驅油方法。該技術能夠有效地提高原油采收率，它已逐步成為我國東部油田繼聚合物驅油技術之后的又一主力提高原油采收率技術之一。然而，泡沫體系在多孔介質中的微觀滲流是一個十分復雜的過程，它涉及到泡沫在在多孔介質中生成、運移、破滅、再生機理。深入地研究泡沫流體在多孔介質中滲流時泡沫形態結構變化規律具有重要的意義。

目前常用的流體在多孔介質(巖石)中滲流特征研究手段包括核磁共振成像儀(NMRI或MRI)技術、CT掃描技術、巖石驅替物理模擬和微觀刻蝕模型等。

由于泡沫流體中多個氣體泡沫間的液膜壁太薄，核磁共振成像儀和CT掃描技術很難將多個氣體泡沫區分開，造成這兩項技術在泡沫結構觀察研究中的應用受到限制；巖石驅替物理模擬能夠模擬高壓狀態下多孔介質中流動泡沫的壓力和流量特征，但巖石由鋼制巖石夾持器夾持，巖石內部流動泡沫結構是不可視的；微觀蝕刻模型是采用光化學蝕刻技術將放大后的巖石孔喉特征光刻在玻璃等材料上，經氫氟酸蝕刻后高溫燒結成型制成。在微觀蝕刻模型上進行泡沫流動實驗，通過顯微鏡可直接觀察泡沫在多孔介質孔喉結構中流動時的生成、破滅、再生過程，配之以攝錄機系統可觀察和記錄泡沫結構和運動狀況。但微觀蝕刻模型存在以下局限性：(1)該模型不耐高壓，通常只能在常壓(標準大氣壓或略高于標準大氣壓)下進行實驗，不能考慮壓力對泡沫結構的影響；(2)該模型屬二維模型，且玻璃材料上反映的是放大后的巖石孔喉特征，不能準確反映真實巖石的多孔介質特征。

發明內容

本發明的目的是要提供一種多孔介質中流動泡沫結構圖像實時采集實驗裝置，用于認識泡沫在多孔介質滲流過程中的微觀結構特征。

為實現以上目的，本發明提供的一種多孔介質中流動泡沫結構圖像實時采集實驗裝置，包括氣液注入系統、泡沫滲流模擬系統、圖像采集系統和產出流體分離計量系統，其中氣液注入系統由微量平流泵、氣體質量流量控制儀和高壓氣瓶組成；泡沫滲流模擬系統由多測點填砂管模型、壓力傳感器和六通閥組成；產出流體分離計量系統由回壓控制裝置、分離裝置和計量裝置組成。在泡沫滲流模擬系統和產出流體分離計量系統之間還連接有圖像采集系統，該圖像采集系統由泡沫微觀結構觀察窗、放大泡沫微觀結構顯微鏡、彩色攝像頭和計算機組成，其中泡沫微觀結構觀察窗的入口端連接泡沫滲流模擬系統的六通閥，觀察窗的出口端連接產出流體分離計量系統中的回壓控制裝置，觀察窗由兩片5cm×2cm的耐壓有機玻璃組成，外部由鋼塊結構固定，兩玻璃片間的滲流通道邊緣部位有金屬墊片，金屬墊片的厚度為20μm-200μm。

上述氣體質量流量控制儀測量范圍0-30mL/min，壓力范圍0-30MPa。

上述的多測點填砂管模型壓力傳感器精度為0.01MPa。

上述的觀察窗由兩片5cm×2cm的耐高壓有機玻璃組成，壓力范圍0-10MPa。外部由鋼塊結構固定，外形尺寸10cm×10cm。兩玻璃片間為滲流通道，通道厚度由邊緣部位金屬墊片確定，厚度范圍20μm-200μm。觀察窗通過六通閥與多測點填砂管的注入端、產出端及中部各個測壓點相連接，觀察窗的入口端還和回壓控制裝置相連。

上述的放大泡沫微觀結構的顯微鏡物鏡倍數為1-80×，載物臺下部有背景光源，所述的彩色攝像頭拍照功能像素為1200萬。

本發明是在泡沫滲流模擬系統的基礎上，在高壓狀態下將流動泡沫從填砂管模型中導出到泡沫微觀結構觀察窗實現泡沫結構圖像的實時觀察和采集。通過圖像采集系統獲得不同時刻以及不同巖心位置處泡沫微觀結構圖像，實現了高壓狀態下對在多孔介質(巖石)滲流過程中泡沫結構的實時動態觀察和圖像采集。

附圖說明

圖1為依據本發明所提供的多孔介質中流動泡沫結構圖像實時采集實驗裝置的示意圖。

圖2為本發明所提供實驗裝置中泡沫微觀結構觀察窗的頂部俯視圖。

圖3為本發明所提供實驗裝置中泡沫微觀結構觀察窗的縱向剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細描述。