[發明專利]一種超聲波稠油降粘動態模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911345111.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111088968B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 梁偉;張雷;蓋平原;謝志勤;劉冬青;沈靜;趙延茹;劉延峰;尚躍強;張紫軍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B49/00
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 鄭向群

1.一種超聲波稠油降粘動態模擬實驗裝置，其特征在于，該裝置包括巖心夾持器、圍壓泵、超聲波發生器、超聲波換能器、換能-驅替接頭、驅替泵、控制閥一、控制閥二、中間容器一、中間容器二、加熱套、盛液容器、出液口控制閥、驅替壓力表、圍壓壓力表、圍壓控制閥、進液控制閥、三通閥、控壓閥；

所述的圍壓泵與巖心夾持器通過管線相連，之間依次連接圍壓壓力表和圍壓控制閥；所述的超聲波發生器，將電能轉化為與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，與超聲波換能器連接；

所述的超聲波換能器，將輸入的功率轉化為超聲波再傳遞出去，一端與超聲波發生器連接，另一端與換能-驅替接頭連接；所述的換能-驅替接頭一端與超聲波換能器相連另一端與巖心夾持器相連；

所述的驅替泵與控制閥一和控制閥二相連接，控制閥一和控制閥二分別與中間容器一和中間容器二的底部相連接，中間容器一和中間容器二的頂部出口以及換能-驅替接頭通過管線與三通閥相連接；

所述的加熱套套在巖心夾持器的側壁；所述的巖心夾持器的出口通過管線依次連接控壓閥、出液口控制閥和盛液容器；

所述的巖心夾持器包括巖心放置處、夾持器外筒、橡膠筒、橡膠密封墊、空心鋼管、引流管線、堵頭一、橡膠套堵頭、換能-驅替接口、圍壓閥；所述的橡膠筒位于夾持器外筒內；巖心放置處位于橡膠筒內，其左端放置橡膠密封墊片，右端放置空心鋼管，可以控制放入巖心的長短；空心鋼管右端放置堵頭，其外螺紋與橡膠套堵頭的內螺紋連接，橡膠套堵頭外螺紋與夾持器外筒的內螺紋連接；引流管線穿過空心鋼管和堵頭，橡膠密封墊與換能-驅替接頭相連；夾持器外筒的側壁上設置有圍壓注入口。

2.根據權利要求1所述的超聲波稠油降粘動態模擬實驗裝置，其特征在于，所述的換能-驅替接頭由超聲波換能器接頭、進液閥、超聲波發生腔、夾持器接口組成，其中、超聲波換能器接頭、進液閥、超聲波發生腔、夾持器接口分別位于換能-驅替接頭的左端、下端、內部和右端。

3.根據權利要求1所述的超聲波稠油降粘動態模擬實驗裝置，其特征在于，所述換能-驅替接頭與巖心夾持器外筒的內側壁螺紋連接。

4.一種超聲波稠油降粘動態模擬實驗方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟一、前期準備：首先測量被測試巖芯的外部尺寸，其次對巖芯進行清洗、烘干稱重，將巖芯放置在巖心夾持器中，用橡膠筒抱緊；

步驟二、實驗裝置檢測：連接實驗裝置，檢查各管線和閥門的氣密性，巖心夾持器是否完好、是否漏水，檢查超聲波發生器的線路；

步驟三、實驗預處理：開啟圍壓泵加圍壓，向巖芯提供上覆壓力，上覆壓力由圍壓壓力表顯示；

步驟四、驅替預處理：開啟驅替泵，驅替滿超聲波換能器與巖芯之間的空間；

步驟五、巖芯抽真空和飽和模擬地層水，飽和水后稱重，計算巖心的孔隙體積；然后飽和原油，計算巖芯的原始含油飽和度；

步驟六、超聲波稠油降粘模擬實驗：對步驟五中處于飽和原油狀態下的被測試巖芯進行不同處理距離下超聲波稠油降粘動態模擬實驗、不同驅替壓力下超聲波稠油降粘動態模擬實驗、不同驅替介質下超聲波稠油降粘動態模擬實驗、不同含水率下超聲波稠油降粘動態模擬實驗；

當對被測試巖芯進行不同處理距離下超聲波稠油降粘動態模擬實驗時，首先將巖芯一次水驅至產出液含水50-60％為止，然后設定超聲波發生器的工作參數，然后開啟超聲波發生器，超聲波換能器產生相應頻率和振幅的超聲波；同時設置驅替速率，開始驅替，從驅替壓力表中記錄驅替壓力，保證驅替壓力小于圍壓0.2-0.5MPa；盛液容器接收所驅替出來的液體，實驗完之后進行油水分離，測量驅出油的粘度，記錄數據；然后退掉圍壓，關閉超聲波發生器和驅替泵的電源，換下另一長度尺寸的巖芯，重復上述步驟，直至巖芯全部測完，即可得到超聲波不同處理距離下巖芯所驅出稠油的降粘數據；

當對被測試巖芯進行不同驅替壓力下超聲波稠油降粘動態模擬實驗時，首先將巖芯一次水驅至產出液含水50-60％為止，然后設定超聲波發生器的工作參數，然后開啟超聲波發生器，超聲波換能器產生相應頻率和振幅的超聲波；同時設置驅替速率，開始驅替，從驅替壓力表中記錄驅替壓力，保證驅替壓力小于圍壓0.2-0.5MPa；盛液容器接收所驅替出來的液體，實驗完之后進行油水分離，測量驅出油的粘度，記錄數據；然后退掉圍壓，關閉超聲波發生器和驅替泵的電源，換下相同長度和直徑的巖芯，改變驅替壓力，重復上述步驟，直至巖芯全部測完，即可得到超聲波不同驅替壓力下巖芯所驅出稠油的降粘數據；

當對被測試巖芯進行不同驅替介質下超聲波稠油降粘動態模擬實驗時，首先將巖芯一次水驅至產出液含水50-60％為止，然后設定超聲波發生器的工作參數，然后開啟超聲波發生器，超聲波換能器產生相應頻率和振幅的超聲波；同時設置驅替速率，開始驅替，從驅替壓力表中記錄驅替壓力，保證驅替壓力小于圍壓0.2-0.5MPa；盛液容器接收所驅替出來的液體，實驗完之后進行油水分離，測量驅出油的粘度，記錄數據；然后退掉圍壓，關閉超聲波發生器和驅替泵的電源，換下相同長度和直徑的巖芯，改變驅替介質，重復上述步驟，直至巖芯全部測完，即可得到超聲波不同驅替介質下巖芯所驅出稠油的降粘數據；

當對被測試巖芯進行不同原油粘度下超聲波稠油降粘動態模擬實驗時，首先將巖芯一次水驅至產出液含水50-60％為止，然后設定超聲波發生器的工作參數，然后開啟超聲波發生器，超聲波換能器產生相應頻率和振幅的超聲波；同時設置驅替速率，開始驅替，從驅替壓力表中記錄驅替壓力，保證驅替壓力小于圍壓0.2-0.5MPa；盛液容器接收所驅替出來的液體，實驗完之后進行油水分離，測量驅出油的粘度，記錄數據；然后退掉圍壓，關閉超聲波發生器和驅替泵的電源，換下相同長度和直徑的巖芯，改變原油粘度，重復上述步驟，直至巖芯全部測完，即可得到超聲波不同原油粘度下巖芯所驅出稠油的降粘數據；

當對被測試巖芯進行不同含水率下超聲波稠油降粘動態模擬實驗時，首先將巖芯一次水驅至產出液含水30％為止，然后設定聲波發生器的工作參數，然后開啟超聲波發生器，超聲波換能器產生相應頻率和振幅的超聲波；同時設置驅替速率，開始驅替，從驅替壓力表中記錄驅替壓力，保證驅替壓力小于圍壓0.2-0.5MPa；盛液容器接收所驅替出來的液體，實驗完之后進行油水分離，測量驅出油的粘度，記錄數據；然后退掉圍壓，關閉超聲波發生器和驅替泵的電源，換下相同長度和直徑的巖芯，巖芯分別一次水驅至產出液含水50％、70％、90％為止，重復上述步驟，直至巖芯全部測完，即可得到超聲波不同含水率下巖芯所驅出稠油的降粘數據；

步驟七、數據處理：整理好不同處理距離下、不同驅替壓力下、不同驅替介質下、不同原油粘度下以及不同含水率下超聲波作用后的原油粘度，計算出降粘率，即可得到不同處理距離下、不同驅替壓力下、不同驅替介質下以及不同含水率下超聲波作用后稠油的動態降粘規律。