[發(fā)明專利]一種用于評(píng)價(jià)凝膠性能的裝置及其評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611189905.3
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106596338B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任曉娟;高煒欣;羅向榮;呂小翔;葉云舟
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/06
• 分類號(hào): G01N11/06;G01N11/08;G06T7/00
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司61202
• 代理人: 第五思軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于凝膠力學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于評(píng)價(jià)凝膠性能的裝置及其評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

油井出水是油田開發(fā)中后期遇到的普遍現(xiàn)象，針對油層厚、多，層間差異大，高含水，必須對出水嚴(yán)重的層位進(jìn)行控制，凝膠在化學(xué)堵水方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前，一般的凝膠性能檢測方法主要有：巖心實(shí)驗(yàn)法、粘彈性儀、質(zhì)構(gòu)儀、試管法等。現(xiàn)有的凝膠性能檢測方法需要人工花費(fèi)大量的時(shí)間檢測相關(guān)參數(shù)，周期長；由于使用不同的儀器，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于評(píng)價(jià)凝膠性能的裝置及其評(píng)價(jià)方法，能在較短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出突破壓力和彈性模量，具有動(dòng)態(tài)、高效、快速的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：凝膠力學(xué)性能評(píng)價(jià)儀，包括有左進(jìn)液瓶和右進(jìn)液瓶，進(jìn)液口1與左進(jìn)液瓶2相連；左進(jìn)液瓶內(nèi)設(shè)有泵3；左進(jìn)液瓶與氮?dú)馄?相連；顯微鏡5設(shè)在左進(jìn)液瓶和右進(jìn)液瓶之間，在顯微鏡上方設(shè)有工業(yè)照相機(jī)6；工業(yè)照相機(jī)6與計(jì)算機(jī)相連20；毛細(xì)管置于氣動(dòng)閥一9與氣動(dòng)閥二19之間，顯微鏡下方設(shè)有光源22，左進(jìn)液瓶和右進(jìn)液瓶之間設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸7，轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上設(shè)有旋轉(zhuǎn)齒輪8，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與左側(cè)進(jìn)液瓶內(nèi)的電機(jī)相連，電機(jī)與左進(jìn)液瓶側(cè)壁上的調(diào)速閥11相連；左進(jìn)液瓶、右進(jìn)液瓶相鄰的側(cè)壁上分別設(shè)有氣動(dòng)閥一9、氣動(dòng)閥二19，在右進(jìn)液瓶左側(cè)壁下部設(shè)有出液口10；

所述的左進(jìn)液瓶一上設(shè)有總開關(guān)12、控制夾緊閥13、智能控制儀14、退泵開關(guān)15、進(jìn)泵開關(guān)16；總開關(guān)12與智能控制儀、進(jìn)泵燈、退泵燈相連；控制夾緊閥13與氮?dú)馄?、氣動(dòng)閥一9、氣動(dòng)閥二19相連；智能控制儀14與泵3相連，退泵開關(guān)15與進(jìn)液口1相連，進(jìn)泵開關(guān)16與出液口21相連；

所述的右進(jìn)液瓶17上設(shè)有旋轉(zhuǎn)方向選擇鍵18，旋轉(zhuǎn)方向選擇鍵18與轉(zhuǎn)動(dòng)軸7相連。

所述的照片采集器采用CCD工業(yè)相機(jī)，置于顯微鏡上部。

一種利用凝膠性能的裝置評(píng)價(jià)凝膠性能的方法，包括以下步驟：

步驟1，配置凝膠，測試凝膠成膠時(shí)間并把凝膠裝入毛細(xì)管中待用，設(shè)置凝膠長度在65-70mm之間；

步驟2，打開氮?dú)馄?，啟動(dòng)總開關(guān)12接通電源，打開進(jìn)液口1，關(guān)閉出液口10，打開退泵開關(guān)15，泵3的泵速至調(diào)最大等待退泵至充滿，退泵提示燈亮，設(shè)置泵速為8檔；

步驟3，將凝膠裝在旋轉(zhuǎn)齒輪8上并啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪8與氣動(dòng)閥一9固定毛細(xì)管；調(diào)節(jié)顯微鏡與CCD工業(yè)像機(jī)的焦距、光圈使凝膠的圖像最清楚，打開進(jìn)泵開關(guān)16，調(diào)節(jié)泵速，設(shè)置泵速為2檔；

步驟4，上述步驟完成后打開軟件開始抓圖，用CCD工業(yè)相機(jī)采集凝膠在毛細(xì)管中運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)照片，將實(shí)時(shí)照片傳入數(shù)據(jù)庫，設(shè)置采集速率為10張/s；

步驟5，圖像處理模塊進(jìn)行如下處理：將數(shù)據(jù)庫中的照片讀入軟件中并利用軟件處理照片，通過識(shí)別技術(shù)確定凝膠液面的上下邊界；對該圖進(jìn)行圖像分割確定圓心及曲率等參數(shù)；將兩張圖片的圓心橫坐標(biāo)加半徑的值做減法得出兩張圖片之間的最大位移差，并將該值作為凝膠形變量；將該形變量值代入泊肅葉方程，縱向線應(yīng)變式和胡可定律式等計(jì)算出凝膠的粘度、線應(yīng)變、彈性模量特征參數(shù)；繪制壓力-時(shí)間曲線、粘度-時(shí)間曲線圖，清楚的看到凝膠的抗壓強(qiáng)度，突破壓力及粘度等特征參數(shù)，如此便可以得到樣品的力學(xué)性質(zhì)。

本發(fā)明的有益效果是：

凝膠作為化學(xué)堵水劑，在原油開采、提高油氣采收率等方面有著極其重要的作用。為了提高堵塞效果,延長堵塞有效期,形成的凝膠應(yīng)當(dāng)具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。由于測試手段的限制,在不采用巖心封堵試驗(yàn)方法的情況下,凝膠的強(qiáng)度一般是通過動(dòng)力粘度來表征的,而且測定條件無規(guī)定。用這種簡便方法評(píng)價(jià)凝膠這種在結(jié)構(gòu)上和力學(xué)性能上都很復(fù)雜的體系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要準(zhǔn)確評(píng)價(jià)凝膠的性能,首先必須結(jié)合凝膠的結(jié)構(gòu)充分認(rèn)識(shí)凝膠的各種性能,特別是力學(xué)性能。本發(fā)明使用一種功能全、性能好、方便、快捷的凝膠性能評(píng)價(jià)儀對凝膠的力學(xué)性能進(jìn)行了多方面的研究，包括突破壓力、應(yīng)變、抗突破能力、彈性模量等。可為凝膠力學(xué)性能的全面評(píng)價(jià)、配方篩選、交聯(lián)(凝膠化)過程研究提供基礎(chǔ)資料和實(shí)驗(yàn)研究方法。本發(fā)明的方法可高效、快捷的得出凝膠的參數(shù)。

本發(fā)明涉及在運(yùn)動(dòng)過程中計(jì)算凝膠力學(xué)性質(zhì)的裝置，特別是能簡便、快捷的計(jì)算出凝膠突破壓力、粘度和彈性模量等參數(shù)的儀器。目的是建立一種動(dòng)態(tài)的、高效的、快速的凝膠性能檢測方案，能在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的計(jì)算出突破壓力、彈性模量、粘度等重要參數(shù)。