[發(fā)明專利]一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置和方法

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• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106918541A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾楊;康曉東;張健;謝曉慶;陳文娟;石爻;胡科
• 申請（專利權(quán)）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

1.一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置，其特征在于：其包括壓力控制系統(tǒng)、滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、兩壓力傳感器、信號傳遞系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；

所述壓力控制系統(tǒng)的出口端與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端相連通；所述圖像采集系統(tǒng)與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)相連，用于觀察所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)內(nèi)流體啟動過程；兩所述壓力傳感器分別設(shè)置在所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端，用于檢測流體壓力；兩所述壓力傳感器實時采集所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端的壓力信號，并通過所述信號傳遞系統(tǒng)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的壓力信號，得到所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)入口端和出口端的壓力差，進而得到流體滲流的啟動壓力。

2.如權(quán)利要求1所述的一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置，其特征在于：所述壓力控制系統(tǒng)包括一高精度微量泵和一用于儲存實驗流體的中間容器；所述高精度微量泵與所述中間容器的入口端相連，所述中間容器的出口端與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端相連。

3.如權(quán)利要求1所述的一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置，其特征在于：所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)包括一圓柱形夾持器、一微觀玻璃刻蝕模型和一氮氣瓶加壓裝置；所述圓柱形夾持器的入口端與所述壓力控制系統(tǒng)中的中間容器的出口端相連，所述圓柱形夾持器的出口端與廢液處理罐相連，且所述圓柱形夾持器的入口端和出口端處分別設(shè)置兩所述壓力傳感器，所述微觀玻璃刻蝕模型固定夾設(shè)在所述圓柱形夾持器上，所述氮氣瓶加壓裝置用于為所述微觀玻璃刻蝕模型加圍壓。

4.如權(quán)利要求1所述的一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置，其特征在于：所述圖像采集系統(tǒng)包括依次相連的體積顯微鏡、高速攝像設(shè)備和計算機；所述體積顯微鏡設(shè)置在所述微觀玻璃刻蝕模型上方，用于觀察所述微觀玻璃刻蝕模型中流體的流動；所述高速攝像設(shè)備用于錄制所述體積顯微鏡中流體流動過程，所述計算機用于存儲處理所述高速攝像設(shè)備中錄制的流體流動視頻。

5.一種基于如權(quán)利要求1～4任一項所述裝置的觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

1)確定需測定流體啟動壓力梯度的滲流條件，包括驅(qū)替介質(zhì)以及被驅(qū)替介質(zhì)的粘度、類型以及流量；

2)將滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的微觀玻璃刻蝕模型固定于圓柱形夾持器中，用氮氣瓶加壓裝置加0.5MPa圍壓；

3)將被驅(qū)替介質(zhì)注入壓力控制系統(tǒng)的中間容器中，并將中間容器接入壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵和滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的圓柱形夾持器之間；

4)將壓力傳感器安裝于滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的圓柱形夾持器兩端，并通過信號傳遞系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連；

5)將微觀玻璃刻蝕模型置于體積顯微鏡下，打開體積顯微鏡的光源，調(diào)整焦距，直到計算機上能夠清晰顯示，點擊開始錄像；

6)打開壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵，調(diào)整流量為0.01mL/min，使被驅(qū)替介質(zhì)飽和微觀玻璃刻蝕模型；

7)當(dāng)被驅(qū)替介質(zhì)完全飽和后，關(guān)閉壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵卸掉管線中的壓力，以便被驅(qū)替介質(zhì)在微觀玻璃刻蝕模型上靜止老化；

8)在中間容器中注入驅(qū)替介質(zhì)，并打開壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵，調(diào)整流量為0.001mL/min，對微觀玻璃刻蝕模型中的飽和流體進行驅(qū)替；

9)高速攝像設(shè)備對驅(qū)替過程中微觀玻璃刻蝕模型中流體流動情況以及出口端出液情況進行記錄，并發(fā)送到計算機中進行存儲。

10)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)替過程中滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)入口端和出口端的壓力差，得到該滲流條件下的啟動壓力。

6.如權(quán)利要求5所述的一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量方法，其特征在于：所述步驟10)中，得到啟動壓力的方法包括以下步驟：

①打開高精度微量泵，調(diào)整流量為0.001mL/min，直到觀察到滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的微觀玻璃刻蝕模型中流體流動為止；

②兩壓力傳感器實時檢測滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端的壓力信號，并通過信號傳遞系統(tǒng)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；

③數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的兩壓力信號，得到滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端的壓力差，存儲該滲流條件下的啟動壓力。