[發明專利]一種測量孔喉尺度彈性微球彈性模量的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310674277.8
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103674721A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 姚傳進;雷光倫;程明明
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 李貴蘭

技術領域

本發明涉及一種測量孔喉尺度彈性微球彈性模量的裝置及方法，屬于高分子微球材料表征技術領域。

背景技術

孔喉尺度彈性微球深部調驅技術是21世紀初發展起來的一種具有廣闊應用前景的新型提高采收率技術，其主要原理是針對油藏巖石的納微米級孔喉尺寸特征，合成與之匹配的孔喉尺度彈性微球，孔喉尺度彈性微球依靠自身的彈性，通過在巖石多孔介質運移過程中的“封堵、流體分流—變形、恢復、運移—深部封堵、流體分流”機制，在高滲透帶不斷地封堵和運移，直達油層深部，從而提高油層深部剩余油富集區的波及體積和驅油效率，大幅度提高原油的采收率。

在孔喉尺度彈性微球調驅過程中，孔喉尺度彈性微球的彈性是一個非常重要的參數，它直接關系到孔喉尺度彈性微球在巖石多孔介質中的變形運移能力和深部封堵能力。因此，研究孔喉尺度彈性微球的彈性，對于全面認識孔喉尺度彈性微球深部調驅機理，制定合理的現場施工方案具有重要的意義。

孔喉尺度彈性微球的彈性用孔喉尺度彈性微球的彈性模量來衡量。目前，材料彈性模量的測定方法包括靜態法和動態法，具體如下：

(1)靜態法是指在試樣上施加一恒定的彎曲應力，測定其彈性彎曲撓度，或是在試樣上施加一恒定的拉伸（或壓縮）應力，測定其彈性變形量；或根據應力和應變計算彈性模量。該方法不能反映材料內部結構的變化，不能測量不同溫度下的彈性模量，而且準確度低，測試結果波動大。

(2)動態法可分為聲速法、聲頻共振法、脈沖激振法。

a)聲速法：通過測試超聲波或聲波在試樣中的傳播時間及試樣長度得到縱向或橫向傳播速率，然后計算得到材料的彈性模量。這種方法所用激發器結構復雜、換能器轉變溫度低且價格昂貴，因此，普遍應用受到限制。

b)聲頻共振法：指聲頻發生器發送聲頻電信號，由換能器轉換為振動信號驅動試樣，再由換能器接收并轉換為電信號，分析此信號與發生器信號在示波器上形成的圖形，得出試樣的固有頻率，然后計算得到材料的彈性模量。該方法所用激發器結構復雜，必要時激發器需要與試樣表面耦合，操作不方便；可能存在多個李薩如圖形，易誤判；該方法不方便用于高溫測試。

c)脈沖激振法：通過合適的外力給定試樣脈沖激振信號，當激振信號中的某一頻率與試樣的固有頻率相一致時，產生共振，此時振幅最大，延時最長，這個波通過測試探針或測量話筒的傳遞轉換成電訊號送入儀器，測出試樣的固有頻率，然后計算得到材料的彈性模量。但是在實際測量時，往往會出現幾個共振峰，致使真假難分，尤其在高溫條件下測量時，因試樣的機械品質下降，真假共振峰更難區別。

發明內容

針對現有技術的上述缺點，本發明提供一種測量孔喉尺度彈性微球彈性模量的裝置及方法，該裝置及方法通過測定孔喉尺度彈性微球在等徑毛細管中彈性變形運移時的最大截面形變量和引起的附加流動阻力，實現不同溫度和礦化度條件下孔喉尺度彈性微球彈性模量的準確測量，從而全面認識孔喉尺度彈性微球深部調驅機理，也為制定合理的現場施工方案提供重要的基礎參數。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。

一種測量孔喉尺度彈性微球彈性模量的裝置，包括微量泵、閥門、中間容器、過濾器、壓力傳感器、第一毛細管連接器、第二毛細管連接器、等徑毛細管、產液收集器、計算機、三維視頻顯微鏡、熱水循環加熱器和恒溫循環水浴，微量泵通過管線和閥門依次與中間容器、過濾器、壓力傳感器、第一毛細管連接器、第二毛細管連接器和產液收集器相連；第一毛細管連接器和第二毛細管連接器之間連接有等徑毛細管，連接處用聚酰亞胺密封樹脂進行密封；壓力傳感器通過第一數據線與計算機相連；三維視頻顯微鏡置于第一毛細管連接器和第二毛細管連接器和等徑毛細管的上方，三維視頻顯微鏡通過第二數據線與計算機相連；熱水循環加熱器置于第一毛細管連接器、第二毛細管連接器和等徑毛細管的下面，熱水循環加熱器上設置有進水管和出水管與恒溫循環水浴相連。

上述微量泵流速的可調范圍為0.001～1200mL/h；中間容器用于存放待測樣品；第一毛細管連接器和第二毛細管連接器的長度為10.0mm，外徑為2.00±0.50mm，內徑為0.250±0.050mm；等徑毛細管的長度為5.0mm，外徑為0.250±0.010mm，內徑為0.025±0.003mm；壓力傳感器的測量精度為0.001kPa，采集頻率為5次/s；與三維視頻顯微鏡配套的圖像采集分析軟件用以錄像和對長度進行測量，錄像速度上限為360幀/s，長度測量精度為0.001μm；恒溫循環水浴能控制第一毛細管連接器、第二毛細管連接器和等徑毛細管中流體的溫度。