[發明專利]一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 202010568350.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111595731A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙方劍;侯健;杜慶軍;劉永革;周康;韋貝;王惠宇;翟明昆;吳德君
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N11/08
• 分類號: G01N11/08
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，包括：壓力實驗腔、溫控裝置、柱塞泵裝置，其特征在于：

所述壓力實驗腔包括套筒、壓桿，所述套筒和壓桿軸向配合在所述套筒內形成模擬實驗腔，在所述模擬實驗腔內設置有容納實驗液體區和用于模擬實驗地層的毛細管區，在所述毛細管區內設置有多根毛細管和用于固定毛細管、密封毛細管與套筒壁之間縫隙的橡膠圈，套筒的一端設置有與外界連通的流動通道。

2.根據權利要求1所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，所述柱塞泵裝置為所述壓桿提供在套筒內移動的驅動力，沿著壓桿端面的軸向方向上依次為實驗液體區和毛細管區。

3.根據權利要求1所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，所述套筒一端是通過一底座與所述套筒密封螺紋密封配合實現的，在所述底座的中軸上設置有外界連通的流動通道。

4.根據權利要求1所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，所述溫控裝置為向所述套筒外保溫夾套內提供循環油浴，用于模擬不同實驗地層的溫度。

5.根據權利要求1所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，所述柱塞泵裝置包括，高壓柱塞泵、中間活塞容器，所述高壓柱塞泵通過中間活塞容器驅動所述壓桿在套筒內軸向移動。

6.根據權利要求5所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，所述的測試系統還包括計算機控制系統，用于：

采集測試實驗進行時套筒內壓力；

控制所述循環油浴的溫度，以達到模擬的目標地層溫度；

控制所述高壓柱塞泵的流速Q；

至少記錄和或計算單次測試實驗參數，包括但不限于：非均相粘彈性顆粒剪切冪率指數n、實驗選擇毛細管的半徑r、非均相粘彈性顆粒溶液剪切速率γ、模擬地層水測試平衡壓力P₁、非均相粘彈性顆粒溶液測試平衡壓力P₂、非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數F_r。

7.根據權利要求6所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，非均相粘彈性顆粒剪切冪率指數n的獲得方法為：啟動平板流變儀，測試非均相粘彈性顆粒溶液剪切流變曲線，通過對剪切流變曲線進行冪率關系擬合得到的。

8.根據權利要求1所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數測試系統，其特征在于，選擇可以模擬巖心滲透率在5μm²-50μm²的毛細管，連接在套筒靠近底座處；優選的，所述毛細管內徑為25μm-80μm；優選的，所述毛細管為不銹鋼制造，中軸線為直線。

9.一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的測試方法，其特征在于：設定模擬地層溫度，把模擬地層水和用模擬地層水配制好的非均相粘彈性顆粒溶液分別倒入測試系統的套筒中，使壓桿在一定速度條件下把模擬地層水和非均相粘彈性顆粒溶液分別壓過測試系統的毛細管，記錄模擬地層水和非均相粘彈性顆粒溶液通過毛細管時的平衡壓力，兩個壓力相除即得到非均相粘彈性顆粒溶液的阻力系數；

一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的測試方法的應用，通過改變所述毛細管內徑，研究內徑所代表的滲透率變化對非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的影響。

10.根據權利要求9所述的一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的測試方法，其特征在于，所述測試方法具體包括：

配制非均相粘彈性顆粒溶液：

利用模擬地層水配制一定濃度的非均相粘彈性顆粒溶液，并溶解均勻；

測試非均相粘彈性顆粒剪切冪率指數n：

測試非均相粘彈性顆粒溶液剪切流變曲線，通過對剪切流變曲線進行冪率關系擬合，得到非均相粘彈性顆粒剪切冪率指數n；

選定模擬地層巖層的毛細管；

測試步驟如下：

步驟1：打開循環油浴加熱系統，設定溫度為油藏地層溫度；

步驟2：把毛細管從套筒下方裝入，在毛細管外部和套筒內壁之間設置橡膠密封圈，并擰緊底座；

步驟3：把模擬地層水加入到測試系統的套筒中，并把壓桿擰緊；

步驟4：通過計算機控制系統控制高壓柱塞泵的流速Q，把蒸餾水壓入中間活塞容器下部，進而把活塞上部的蒸餾水頂入壓桿，控制壓桿的下降速度；

步驟5：啟動壓桿，使壓桿把模擬地層水從毛細管中壓過，在此過程中記錄壓力變化，待壓力穩定后讀取平衡壓力為P₁；

步驟6：停止計算機控制系統，拆開底座取出毛細管，取出壓桿，清洗套筒；

步驟7：再次裝入用模擬地層水配制的非均相粘彈性顆粒溶液到測試系統的套筒中，重復步驟1～5，其中，不同的是重復步驟3時是：把非均相粘彈性顆粒溶液加入到測試系統的套筒中，并把壓桿擰緊，待壓力穩定后讀取平衡壓力P₂；

優選的，所述測試方法還包括數據處理，用于模擬不同剪切速率下非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數，具體包括：

對采集到的實驗數據進行處理：

在公式(1)中，-非均相粘彈性顆粒通過毛細管的剪切速率，秒^-1、Q-高壓柱塞泵的流速，mL/秒、n-冪律指數、r為毛細管的半徑；

在公式(2)中：F_r-非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數；P₁-模擬地層水測試平衡壓力；P₂-非均相粘彈性顆粒溶液測試平衡壓力；

一種驅油用非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的測試方法的應用，通過改變模擬油層地層溫度，研究不同溫度對非均相粘彈性顆粒溶液阻力系數的影響。