專利名稱：超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置，其屬于石油工程和工 藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在注C02采油過程中，由于粘型指進和油藏的非均質(zhì)性，通常會發(fā)生氣體 竄流現(xiàn)象，嚴重影響C02波及效率及驅(qū)替效率，因而有必要對該方面進行深入 研究。物理模擬是最常見有效的實驗手段之一，目前，關(guān)于C02驅(qū)油物理模擬
方面，大多數(shù)實驗裝置上模擬巖心系統(tǒng)主要是采用金屬管填砂模型或天然巖心 模型制成的一維單管模式，不能對氣體竄流現(xiàn)象進行較好的分析，若采用二維 或三維巖心物理模型，由于模型復雜，大大提高了制作和操作成本。另外，進
行超臨界C02驅(qū)油物理模擬實驗過程中，如何使儲罐中C02氣體在進入驅(qū)替模
擬巖心前達到超臨界狀態(tài)以及如何對其流量進行精確計量，是保證實驗效果接 近實際及實驗結(jié)果精確的關(guān)鍵。目前，多數(shù)實驗裝置不能夠很好的解決這方面 難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述物理模擬研究中存在的問題，本發(fā)明提供-種超臨界二氧化
碳驅(qū)油物理模擬裝置，該裝置將先把C02氣體經(jīng)過冷卻液化后，更容易實現(xiàn)實 驗工況下的高溫高壓超臨界狀態(tài)，同時也為解決注入C02流量精確計量的難題； 模擬巖心裝置采用雙管模型，可以模擬非均質(zhì)油藏C02驅(qū)過程中出現(xiàn)指進和竄
流現(xiàn)象；可以完成驅(qū)油非穩(wěn)態(tài)過程中C02、油、水三相流體在多孔介質(zhì)中的相 對滲透率、飽和度、驅(qū)油效率等多項參數(shù)瞬態(tài)測量，對非均質(zhì)油藏C02驅(qū)過程 中出現(xiàn)指進和竄流現(xiàn)象影響的波及效率及驅(qū)替效率進行深入研究。
木發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種超臨界二氧化碳驅(qū)
油物理模擬裝置主要包括一個注入系統(tǒng)、模擬巖心裝置、溫度壓力測控系統(tǒng)和 出口計量系統(tǒng)；所述模擬巖心裝置采用第一模擬巖心裝置和第二模擬巖心裝置
3并列與注入系統(tǒng)連接，第一模擬巖心裝置和第二模擬巖心裝置各自設(shè)有一個出
口計量系統(tǒng)；所述注入系統(tǒng)向模擬巖心裝置依次注入地層水、原油和超臨界二 氧化碳，并采用所述溫度壓力測控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的壓力和溫度為要求的設(shè) 定值，最后用出口計量系統(tǒng)測量通過模擬巖心裝置的二氧化碳氣體、地層水、 原油的體積。
所述注入系統(tǒng)主要包含設(shè)置在空氣恒溫箱(7)中的三個中間容器，由一臺 高壓計量泵向這三個中間容器中的驅(qū)活塞的一側(cè)提供高壓水產(chǎn)生驅(qū)動力，讓第 一中間容器、第二中間容器和第三中間容器依次向第一模擬巖心裝置和第二模 擬巖心裝置驅(qū)地層水、原油和超臨界二氧化碳。
所述第一中間容器中的超臨界二氧化碳由一臺二氧化碳泵從儲罐中抽取液 態(tài)二氧化碳供給；儲存在二氧化碳瓶中的二氧化碳氣體進入設(shè)置在冷浴中的儲 罐，經(jīng)冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)二氧化碳。
所述第一模擬巖心裝置和第二模擬巖心裝置設(shè)置在空氣恒溫箱中。
所述出口計量系統(tǒng)主要包含連接穩(wěn)壓閥的油水計量管和連接油水計量管的 氣體流量計；它還包含連接穩(wěn)壓閥的穩(wěn)壓罐，采用一個手動泵連接穩(wěn)壓罐。
本發(fā)明的有益效果是 一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置采用二個并 列的模擬巖心裝置與注入系統(tǒng)連接，每個模擬巖心裝置各自設(shè)有一個出口計量 系統(tǒng)；注入系統(tǒng)向模擬巖心裝置依次注入地層水、原油和超臨界二氧化碳，并 采用所述溫度壓力測控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的壓力和溫度為要求的設(shè)定值，最后 用出口計量系統(tǒng)測量通過模擬巖心裝置的二氧化碳氣體、地層水、原油的體積。 該裝置先將C02氣體經(jīng)過冷卻液化后再加壓升溫，這樣更容易實現(xiàn)實驗工況下 的高溫高壓超臨界狀態(tài)，同時也解決了對注入C02流量精確計量的難題；模擬 巖心裝置采用雙管模型，可以模擬非均質(zhì)油藏C02驅(qū)過程中出現(xiàn)指進和竄流現(xiàn) 象；注入系統(tǒng)向模擬巖心裝置依次注入地層水、原油和超臨界二氧化碳，并采用測控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的壓力和溫度，最后用出口計量系統(tǒng)測量二氧化碳氣
體、地層水、原油的體積。該裝置設(shè)計壓力為0 40MPa，設(shè)計溫度為0 180 °C，主要應用于超臨界C02混相驅(qū)或非混相驅(qū)、連續(xù)氣驅(qū)或水氣交替驅(qū)等多種 方案室內(nèi)試驗研究中?？梢酝瓿沈?qū)油非穩(wěn)態(tài)過程中co2、油、水三相流體在多 孔介質(zhì)中的相對滲透率、飽和度、驅(qū)油效率等多項參數(shù)瞬態(tài)測量，對非均質(zhì)油
藏C02驅(qū)過程中出現(xiàn)指進和竄流現(xiàn)象影響的波及效率及驅(qū)替效率進行深入研究。


圖1是一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置系統(tǒng)圖。
圖中1、 C02氣罐，2、儲罐，3、冷浴，4、 C02泵，5、蒸餾水容器，6、 高壓計量泵，7、空氣恒溫箱，8a、第一中間容器，8b、第二中間容器，8c、第 三中間容器，9a、第一模擬巖心裝置，9b、第二模擬巖心裝置，10a、第一穩(wěn)壓 閥，10b、第二穩(wěn)壓閥，lla、第一穩(wěn)壓罐，llb、第二穩(wěn)壓罐，12a、第一手動泵， 12b、第二手動泵，13a、第一油水計量管，13b、第二油水計量管，14a、第一氣 體流量計，14b、第二氣體流量計，P、壓力表，D、差壓變送器，T、熱電偶。
具體實施例方式
圖1示出了一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置系統(tǒng)圖。它主要包括一 個注入系統(tǒng)、模擬巖心裝置、溫度壓力測控系統(tǒng)和出口計量系統(tǒng)；模擬巖心裝 置采用第一模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b并列與注入系統(tǒng)連接，設(shè) 置在空氣恒溫箱7中的第一模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b各自設(shè)有 一個出口計量系統(tǒng)。
注入系統(tǒng)包含設(shè)置在空氣恒溫箱7中的三個中間容器，由一臺高壓計量泵6 經(jīng)過濾器吸取蒸餾水箱5中的蒸餾水，向這三個中間容器中的驅(qū)活塞的左側(cè)提 供高壓水產(chǎn)生驅(qū)動力，讓第三中間容器8c、第二中間容器8b和第一中間容器 8a依次向第一模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b驅(qū)地層水、原油和超臨 界二氧化碳。第一中間容器8a中的超臨界二氧化碳由一臺二氧化碳泵4從儲罐2中抽取液態(tài)二氧化碳經(jīng)止回閥和轉(zhuǎn)換閥供給；液態(tài)二氧化碳是讓儲存在二氧化 碳瓶1中的二氧化碳氣體進入設(shè)置在冷浴3中的儲罐2經(jīng)冷卻后生成的。
出口計量系統(tǒng)用來測量在模擬巖心裝置中使用過的地層水、原油和二氧化碳 氣體的量。第一模擬巖心裝置9a使用的出口計量系統(tǒng)包含一個連接第一穩(wěn)壓閥 10a的第一油水計量管13a，第一氣體流量計14a通過針閥連接到第一油水計量 管13a上。第一穩(wěn)壓閥10a還連接一個第一穩(wěn)壓罐lla，采用一個第一手動泵12a 經(jīng)針閥對第一穩(wěn)壓罐lla的壓力進行調(diào)節(jié)，以滿足系統(tǒng)的工作壓力。第二模擬巖 心裝置％使用的出口計量系統(tǒng)包含一個連接第二穩(wěn)壓閥10b的第二油水計量管 13b，第二氣體流量計14b通過針閥連接到第二油水計量管13b上。第二穩(wěn)壓閥 10b還連接一個第二穩(wěn)壓罐llb，采用一個第二手動泵12b經(jīng)針閥對第二穩(wěn)壓罐 llb的壓力進行調(diào)節(jié)，以滿足系統(tǒng)的工作壓力。
溫度壓力測控系統(tǒng)用來測控整個系統(tǒng)的溫度和壓力，正如圖1中所示設(shè)置 了熱電偶T、差壓變送器D和壓力表P。.
利用上述超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置的試驗步驟如下 第一步，完成準備工作。根據(jù)模擬油藏致密度要求分別選用不同粒徑石英 砂填充入第一模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b壓實封蓋，完成模擬巖 心的制備，同時完成實驗介質(zhì)模擬原油、地層水、C02氣體的準備工作，完成實 驗流程各部連接、試壓等系列工作。
第二步，將實驗流體介質(zhì)注入中間容器(第一中間容器8a、第二中間容器 8b、第三中間容器8c)。首先，讓二氧化碳瓶中的二氧化碳氣體進入設(shè)置在冷浴 3中的儲罐2，經(jīng)冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)二氧化碳，由一臺二氧化碳泵4將儲罐2中 抽取的液態(tài)二氧化碳打入第一中間容器8a中，通過加熱加壓達到實驗要求的超 臨界狀態(tài)；分別將模擬原油和地層水注入第二中間容器8b和第三中間容器8c 中。第三步，進行驅(qū)替實驗。通過高壓計量泵6向中間容器一端注高壓水驅(qū)動 活塞產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定驅(qū)動力，先將第三中間容器8c中地層水注入抽真空后的第一 模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b中建立飽和水；浸泡一段時間后，將 第二中間容器8b中的模擬原油注入驅(qū)替地層水建立飽和油；達到模擬油層要求 后，再次將中間容器8c中地層水注入含飽和油的模擬巖心裝置9a、 ％中進行水 驅(qū)油實驗過程；水驅(qū)油過程達到預定效果后，將第一中間容器8a中超臨界二氧 化碳注入水驅(qū)后的第一模擬巖心裝置9a和第二模擬巖心裝置9b中進行氣驅(qū)實 驗，達到預定效果后，停止實驗。
驅(qū)替實驗過程中模擬巖心出口壓力采用第一穩(wěn)壓閥10a、第二穩(wěn)壓閥10b及 其配套系統(tǒng)(包括第一手動泵12a、第二手動泵12b、第一穩(wěn)壓罐lla、第二穩(wěn) 壓罐lib)來實現(xiàn)；通過第一油水計量管13a、第二油水計量管13b、第一氣體 流量計14a、第二氣體流量計14b分別計量出口各相體積流量；溫控部分分別采 用恒溫冷浴槽3控制二氧化碳液化溫度，空氣恒溫箱7控制中間容器中實驗流 體溫度；溫度、壓力、差壓分別采用熱電偶T、壓力表P、差壓變送器D來實時 采集。
權(quán)利要求
1、一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置；其特征是它主要包括一個注入系統(tǒng)、模擬巖心裝置、溫度壓力測控系統(tǒng)和出口計量系統(tǒng)；所述模擬巖心裝置采用第一模擬巖心裝置(9a)和第二模擬巖心裝置(9b)并列與注入系統(tǒng)連接，第一模擬巖心裝置(9a)和第二模擬巖心裝置(9b)各自設(shè)有一個出口計量系統(tǒng)；所述注入系統(tǒng)向模擬巖心裝置依次注入地層水、原油和超臨界二氧化碳，并采用所述溫度壓力測控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的壓力和溫度為要求的設(shè)定值，最后用出口計量系統(tǒng)測量通過模擬巖心裝置的二氧化碳氣體、地層水、原油的體積。
2、 據(jù)權(quán)利要術(shù)l所述的超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置；其特征是所 述注入系統(tǒng)主要包含設(shè)置在空氣恒溫箱(7)中的三個中間容器，由一臺高壓計 量泵(6)向這三個中間容器中的驅(qū)活塞的一側(cè)提供高壓水產(chǎn)生驅(qū)動力，讓第一 中間容器(8a)、第二中間容器(8b)和第三中間容器(8c)依次向第一模擬巖 心裝置(9a)和第二模擬巖心裝置(9b)驅(qū)地層水、原油和超臨界二氧化碳。
3、 據(jù)權(quán)利要術(shù)2所述的超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置；其特征是所 述第一中間容器(8a)中的超臨界二氧化碳由一臺二氧化碳泵(4)從儲罐(2) 中抽取液態(tài)二氧化碳供給；儲存在二氧化碳瓶(1)中的二氧化碳氣體進入設(shè)置 在冷浴(3)中的儲罐(2)，經(jīng)冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)二氧化碳。
4、 據(jù)權(quán)利要術(shù)1所述的超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置；其特征是所 述第一模擬巖心裝置(9a)和第二模擬巖心裝置(9b)設(shè)置在空氣恒溫箱(7) 中。
5、 據(jù)權(quán)利要術(shù)l所述的超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置；其特征是所 述出口計量系統(tǒng)主要包含連接穩(wěn)壓閥的油水計量管和連接油水計量管的氣體流 量計；它還包含連接穩(wěn)壓閥的穩(wěn)壓罐，采用一個手動泵連接穩(wěn)壓罐。
全文摘要
一種超臨界二氧化碳驅(qū)油物理模擬裝置，其屬于石油工程和工藝技術(shù)領(lǐng)域。該裝置采用二個并列的模擬巖心裝置與注入系統(tǒng)連接，每個模擬巖心裝置各自設(shè)有一個出口計量系統(tǒng)；注入系統(tǒng)向模擬巖心裝置依次注入地層水、原油和超臨界二氧化碳，并采用所述溫度壓力測控系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的壓力和溫度為要求的設(shè)定值，最后用出口計量系統(tǒng)測量通過模擬巖心裝置的二氧化碳氣體、地層水、原油的體積。該裝置先將CO₂氣體經(jīng)過冷卻液化后再加壓升溫至超臨界狀態(tài)，解決了注入CO₂流量精確計量的難題；采用雙管模型，可以模擬非均質(zhì)油藏CO₂驅(qū)過程中出現(xiàn)指進和竄流現(xiàn)象；該裝置設(shè)計壓力為0～40MPa，設(shè)計溫度為0～180℃，主要應用于超臨界CO₂混相驅(qū)或非混相驅(qū)、連續(xù)氣驅(qū)或水氣交替驅(qū)等研究。
文檔編號E21B43/22GK101446189SQ200810246990
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月28日
發(fā)明者瑜 劉, 劉衛(wèi)國, 宋永臣, 毅 張, 趙越超 申請人:大連理工大學