[發明專利]一種用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備

有效

• 申請號: 201610022124.9
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105486622B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 羅健輝;胡松青;丁彬;耿向飛;郝佳;賀麗鵬;彭寶亮
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N11/02;G01N19/04;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，尤其涉及一種用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備。

背景技術

化學驅油劑是廣泛應用在石油開采過程中，用以提高原油采收率的助劑。不同的驅油劑作用機理不同，例如聚合物是通過增加水相粘度，同時降低水相滲透率，改善流度比，增大波及體積來提高采收率的。而表面活性劑則是通過提高洗油效率等來提高采收率的。針對不同驅油機理，人們建立了驅油劑評價指標，例如聚合物的主要評價指標是其增粘性、流變性、阻力系數、殘余阻力系數等；表面活性劑的主要評價指標是其表面張力、界面張力、潤濕性、乳化能力等。這些物理化學指標，已成為化學驅油劑研究和油田現場應用篩選評價驅油劑的依據，為油田提高原油采收率工程作出了重要貢獻。

然而，以上這些指標只能從宏觀水平，而不是微觀水平上對驅油劑進行評價，且與驅油劑的驅油能力之間沒有直接關聯。例如，(1)油藏有效溶液粘度高對提高波及體積是必須的，但聚合物溶液粘度高不等于油藏有效溶液粘度就高，不等于能提高波及體積；(2)對于二元或三元復合驅，巖心驅替實驗只能通過測定驅替前后復合驅替液的粘度、表界面張力等這些參數來判斷各組分是否發生了色譜分離，但在實際驅油過程中，即使這些指標未發生變化，各組分的協同效應可能已經不存在；(3)對于一些聚合物，例如疏水締合型聚合物，現有理論認為其粘度主要是通過疏水長鏈在水溶液中締合成三維網狀結構而產生的，可能并非其“真實粘度”，而是“復合粘度”，當其在地層的多孔介質中流動時，這種締合體是否會隨著毛細管的拉伸、剪切等作用而解締合，導致“復合粘度”大幅度降低，這也是以上這些指標無法解釋的。納米化學驅油劑有望成為未來進一步提高采收率的新型驅油劑，但其溶液粘度卻無法與水解聚丙烯酰胺相比，降低油水界面張力的能力又不如表面活性劑，從宏觀水平上評價納米驅油劑的驅油能力會造成驅油劑選擇不合理，進而影響會原油采收率。

毛細作用是指浸潤液體在細管里升高和不浸潤液體在細管里降低的現象，在地層多孔介質中，它決定著驅替介質在油藏條件下是否能夠進入被驅替介質和進入被驅替介質的最小孔隙尺寸，因此，如何分析對多孔介質中的毛細作用，進而從微觀角度評價驅油劑的驅油性能是提高石油采收率亟需解決的問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，以分析真實油藏多孔介質中的毛細作用，實現從微觀角度評價驅油劑的驅油性能，從而為合理的選取驅油劑提供基礎。

為達到上述目的，本申請實施例提供了一種用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，所述實驗設備包括：

微米級毛細管束模型，用于模擬油藏巖石孔隙結構；

注入系統，與所述微米級毛細管束模型相連，用于向所述微米級毛細管束模型中注入驅油劑并測量所述驅油劑的注入壓力；

圖像采集系統，用于采集在所述微米級毛細管束模型中驅油過程的圖像；

微流量測量系統，與所述微米級毛細管束模型相連，用于獲取在所述驅油過程中被驅替的原油流量；

數據分析系統，分別與所述注入系統、圖像采集系統、流量測量系統相連，用于根據所述驅油劑的注入壓力、所述驅油過程的圖像和所述被驅替的原油流量分析所述驅油劑的驅油性能。

本申請實施例的用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，所述根據驅油劑的注入壓力、驅油過程的圖像和被驅替的原油流量分析所述驅油劑的驅油性能，具體包括：

根據所述驅油劑的注入壓力和所述被驅替的原油流量，對所述驅油劑驅油過程中的驅油性能參數進行定量分析；

根據所述驅油劑驅油過程中的驅油性能參數的定量分析和所述驅油過程的圖像，分析所述驅油劑的驅油性能。

本申請實施例的用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，所述驅油性能參數包括毛細管阻力、粘附力、剪切粘度和洗油效率。

本申請實施例的用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，所述微米級毛細管束模型包括一基板，該基板刻蝕有多條第一凹槽，每條凹槽內固定一根毛細管形成毛細管束；在所述第一凹槽的兩端分別刻蝕有與所述第一凹槽相連的連通槽，在與所述連通槽的兩側分別刻蝕有與所述連通槽相連的第二凹槽，所述第二凹槽用于固定輸入端毛細管與輸出端毛細管；所述輸入端毛細管與所述輸出端毛細管分別通過所述連通槽與所述毛細管束中的每根毛細管連通。

本申請實施例的用于分析多孔介質中毛細作用的實驗設備，所述毛細管束中的毛細管的內徑為2μm～25μm，所述輸入端毛細管和所述輸出端毛細管的內徑均為100μm～500μm。