可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]注水開發(fā)是保持地層壓力、提高原油采收率的最有效且應(yīng)用最廣的方法。但是由于長期注水沖刷形成的注采井之間的“優(yōu)勢通道”以及油藏復(fù)雜地質(zhì)因素使得注入水并未能按照預(yù)期的驅(qū)替路徑流動(dòng)，導(dǎo)致波及范圍小、驅(qū)替效率低、原油動(dòng)用程度低，也是注水開發(fā)后期油井高含水的一個(gè)重要影響因素。如何進(jìn)一步提高采收率已成為亟待解決的難題。目前國內(nèi)外提高采收率方法包括熱力方法、化學(xué)方法、注氣方法及微生物法等，其驅(qū)油機(jī)理主要為降低驅(qū)替液與原油流度比、界面張力從而提高驅(qū)替波及范圍、洗油效率，但以上方法并不能有效解決油藏非均質(zhì)性、復(fù)雜構(gòu)造等因素造成驅(qū)替效率低的問題。
[0003]納米磁流體是一種新型功能材料，既具有液體的流動(dòng)性又具有固體磁性材料的磁性，通過外加磁場可以控制鐵磁流體流動(dòng)行為，正因如此，在實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用，比如磁流體密封、潤滑、選礦、醫(yī)療器械、聲光調(diào)節(jié)等。國外學(xué)者針對納米磁流體多孔介質(zhì)流動(dòng)問題進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究(Borglin S.,Moridis G.,Oldenburg C.Experimental Studies ofthe Flow of Ferrofluid in Porous Media[J].Transport in Porous Media,2000,41
(I):61-80.)，結(jié)果表明利用磁場可以定向控制納米磁流體的流動(dòng)方向?；谠摻Y(jié)論，研究人員提出將納米磁流體作為驅(qū)替液，通過磁場改變驅(qū)油方向及速度，提高驅(qū)替波及效率，從而提高油藏原油采收率的思想(吳永彬，王紅莊.納米磁流體驅(qū)替開采油藏的方法及其井網(wǎng)結(jié)構(gòu):中國，CN103334724A[P].)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]目前并沒有納米磁流體驅(qū)替開采油藏的工程實(shí)例，為了驗(yàn)證該技術(shù)的效果及可行性并為現(xiàn)場施工提供指導(dǎo)借鑒，本發(fā)明提供了一種可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0006]可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，包括:儲油中間容器、儲水中間容器、儲納米磁流體中間容器、填砂平板、平板夾持器、磁場發(fā)生器、注入端壓力表、采出端壓力表、流體計(jì)量器、真空栗，其特征在于:在填砂平板上不同位置鉆眼并套上橡膠管用來模擬井點(diǎn)，填砂平板由平板夾持器固定，儲油中間容器、儲水中間容器、儲納米磁流體中間容器分別與驅(qū)替液輸送管線相連，驅(qū)替液輸送管線與填砂平板注入端相連;所述的流體計(jì)量器及真空栗分別與采出液輸送管線相連，采出液輸送管線與填砂平板采出端相連;所述的注入端壓力表安置在驅(qū)替液輸送管線，測量填砂平板注入端壓力;所述的采出端壓力表安置在采出液輸送管線，測量填砂平板采出端壓力;所述的磁場發(fā)生器布置于填砂平板四周。
[0007]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0008]1、通過制作不同的填砂平板模型可以考慮不同非均質(zhì)介質(zhì)情況下驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，并且可以考慮不同注采井網(wǎng)，此外，通過調(diào)節(jié)平板夾持器可以方便進(jìn)行平面及縱向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)切換。
[0009]2、驅(qū)替全程可視化，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測驅(qū)替前緣位置，并通過計(jì)算機(jī)圖像處理得到不同時(shí)刻驅(qū)替波及范圍。
[0010]3、通過布置及調(diào)節(jié)磁場發(fā)生器可以人為施加不同外加磁場，根據(jù)驅(qū)替狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整納米磁流體的驅(qū)替路徑、驅(qū)替速度。
[0011]4、實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、布設(shè)方便，實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果可為油田實(shí)施納米磁流體驅(qū)油、進(jìn)一步挖潛剩余油提供可靠的技術(shù)依據(jù)，具有一定的指導(dǎo)及借鑒意義。
【附圖說明】
[0012]圖1為可視化的納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；
[0013]圖2為平面非均質(zhì)填砂平板模型示意圖；
[0014]圖3為縱向非均質(zhì)填砂平板模型示意圖；
[0015]圖中，1、儲油中間容器；11、控油閥門；2、儲水中間容器;21、控水閥門；3、儲納米磁流體中間容器;31、控納米磁流體閥門；4、填砂平板;5、平板夾持器;6、磁場發(fā)生器;7、注入端壓力表;71、注入端壓力表閥門；8、采出端壓力表;81、采出端壓力表閥門；9、流體計(jì)量器；91、采出液控制閥門；1、真空栗;11、控栗閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，包括:儲油中間容器1、儲水中間容器2、儲納米磁流體中間容器3、填砂平板4、平板夾持器5、磁場發(fā)生器6、注入端壓力表
7、采出端壓力表8、流體計(jì)量器9、真空栗10，其中:
[0017]所述的儲油中間容器I中儲存實(shí)驗(yàn)用煤油，采用蘇丹紅配色用于識別;儲水中間容器2中儲存水，采用甲基藍(lán)配色用于識別;儲納米磁流體中間容器3中儲存納米磁流體，納米磁流體是穩(wěn)定的膠狀液體，由直徑為納米量級的磁性固體顆粒、基載液和分散劑三者混合
ntjD
[0018]所述的填砂平板4由平板外殼及內(nèi)部人造砂巖構(gòu)成，其中平板外殼由6塊有機(jī)玻璃板膠接而成，內(nèi)部填充人造砂巖，人造砂巖由玻璃砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)壓實(shí)而成，通過調(diào)整玻璃砂目數(shù)、玻璃砂與環(huán)氧樹脂的重量比例的可以得到不同滲透率、孔隙度的多孔介質(zhì)模型；在填砂平板4上不同位置鉆眼并套上橡膠管用來模擬井點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)不同井網(wǎng)模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。圖2，圖3所示分別為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的平面及縱向非均質(zhì)填砂平板。
[0019]填砂平板4由平板夾持器5固定，通過旋轉(zhuǎn)平板夾持器5可以方便地進(jìn)行平面及縱向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)切換。
[0020]儲油中間容器1、儲水中間容器2、儲納米磁流體中間容器3分別通過驅(qū)替液輸送管線與填砂平板4注入端相連;所述的流體計(jì)量器9及真空栗10分別與采出液輸送管線相連，采出液輸送管線與填砂平板4采出端相連;所述的注入端壓力表7安置在驅(qū)替液輸送管線，測量填砂平板4注入端壓力;所述的采出端壓力表8安置在采出液輸送管線，測量填砂平板4采出端壓力。
[0021]所述的磁場發(fā)生器6布置于填砂平板4四周，利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生高的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并且通過調(diào)節(jié)電流大小可以控制磁場大小。
[0022]所述的流體計(jì)量器9用于計(jì)量采出端流體體積。
[0023]所述真空栗10用于將填砂平板4抽真空，方便填砂平板4初始狀態(tài)飽和油。
[0024]高壓柱塞栗通過栗送管線分別與儲油中間容器1、儲水中間容器2、儲納米磁流體中間容器3相連;高壓柱塞栗能夠提供恒流/恒壓等輸液模式。
[0025]作為改進(jìn)，利用攝像機(jī)拍攝整個(gè)驅(qū)替過程，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，通過圖像處理分析可以獲得不同時(shí)刻驅(qū)替波及范圍。
[0026]作為改進(jìn)，本發(fā)明填砂平板模型并不局限于圖2、圖3所示，可以根據(jù)不同油藏的巖石、地質(zhì)特征制作，從而使得平板模型更符合實(shí)際情況。
[0027]可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法，采用上述實(shí)驗(yàn)裝置，具體步驟如下:
[0028]步驟1:填砂平板制作
[0029]按照如圖2、3所示，采用不同目數(shù)玻璃砂制作平面及縱向非均質(zhì)填砂平板，其中高滲區(qū)域用目數(shù)60玻璃砂填充，低滲區(qū)域用目數(shù)80玻璃砂填充;經(jīng)測量得到高滲區(qū)域滲透率13.77 X 10—12m2、孔隙度0.38，低滲區(qū)域滲透率1.38 X 10—12m2、孔隙度0.27，平面非均質(zhì)填砂平板平均孔隙度0.28，縱向非均質(zhì)填砂平板平均孔隙度0.33;
[0030]步驟2:填砂平板抽真空
[0031 ]將填砂平板4安置于平板夾持器5中，關(guān)閉控油閥門11、控水閥門21、控納米磁流體閥門31、注入端壓力表閥門71及采出液控制閥門91，打開采出端壓力表閥門81、控栗閥門101及真空栗10，對填砂平板4抽真空；當(dāng)采出端壓力表8壓力數(shù)值下降到I X 10—2Pa時(shí)，關(guān)閉采出端壓力表閥門81、控栗閥門101及真空栗10。
[0032]步驟3:填砂平板初始飽和油
[0033]打開高壓柱塞栗、控油閥門11，使得油進(jìn)入并飽和填砂平板4;當(dāng)油均勻分布填砂平板后，關(guān)閉高壓柱塞栗、控油閥門11。
[0034]步驟4:水驅(qū)油過程
[0035]打開攝像機(jī)實(shí)時(shí)記錄驅(qū)替過程，并將視頻資料傳輸至計(jì)算機(jī);打開高壓柱塞栗并設(shè)定恒壓或恒流注入模式，打開控水閥門21及注入端壓力表閥門71，打開采出液控制閥門91及采出端壓力表閥門81;通過流體計(jì)量器9記錄不同時(shí)刻采出液中油、水體積，記錄注入端壓力表7、采出端壓力表8壓力值。當(dāng)采出端流體不含油時(shí)，關(guān)閉高壓柱塞栗、控水閥門21、注入端壓力表閥門71、采出端壓力表閥門81及采出液控制閥門91。
[0036]步驟5:磁場作用下納米磁流體驅(qū)油過程
[0037]打開高壓柱塞栗并設(shè)定恒壓或恒流注入模式，打開控納米磁流體閥門31及及注入端壓力表閥門71，打開采出液控制閥門91及采出端壓力表閥門81;打開磁場發(fā)生器6并設(shè)定初始磁場大小;通過流體計(jì)量器9記錄不同時(shí)刻采出液中油、納米磁流體體積，記錄注入端壓力表7及采出端采出端8壓力值。當(dāng)采出端流體不含油時(shí)，關(guān)閉高壓柱塞栗、控納米磁流體閥門31、注入端壓力表閥門71、采出端壓力表閥門81及采出液控制閥門91。
[0038]步驟6:參數(shù)敏感性分析
[0039]重復(fù)步驟I至步驟5，分別對多個(gè)模型相同的填砂平板進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn);在多次驅(qū)油動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)中，改變高壓柱塞栗的注入壓力或注入速度、磁場發(fā)生器6產(chǎn)生的磁場大小，并分多個(gè)時(shí)間點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)參數(shù)記錄。
[0040]步驟7:數(shù)據(jù)處理
[0041]根據(jù)原油采收率的常規(guī)計(jì)算方法，根據(jù)步驟1、步驟4、步驟5及步驟6中所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可得到不同實(shí)驗(yàn)工況下的原油采收率;此外，對拍攝驅(qū)替過程視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，可以得到實(shí)時(shí)驅(qū)替波及范圍。
[0042]作為改進(jìn)，步驟I中可以根據(jù)不同油藏地質(zhì)特征結(jié)合不同目數(shù)的玻璃砂制作反映實(shí)際油藏非均質(zhì)特征填砂平板4，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有實(shí)際意義。
[0043]作為改進(jìn)，在安置好填砂平板4后，通過調(diào)節(jié)平板夾持器6可以方便進(jìn)行平面及縱向填砂平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。
[0044]利用本發(fā)明中描述的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，對圖2、3所示的平面及縱向非均質(zhì)填砂平板首先進(jìn)行常規(guī)水驅(qū)油，待采出液中不含油后更換納米磁流體驅(qū)油。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到:對于非均質(zhì)油藏，利用傳統(tǒng)水驅(qū)造成波及范圍小、驅(qū)替效率低的問題，采收率僅為40 %左右；當(dāng)更換納米磁流體驅(qū)油后，在磁場控制下納米磁流體向波及范圍低的低滲區(qū)域驅(qū)替，提高了驅(qū)替液波及范圍，繼水驅(qū)后還可再提高20%-30%采收率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，包括:儲油中間容器、儲水中間容器、儲納米磁流體中間容器、填砂平板、平板夾持器、磁場發(fā)生器、注入端壓力表、采出端壓力表、流體計(jì)量器、真空栗，其特征在于:在填砂平板上不同位置鉆眼并套上橡膠管用來模擬井點(diǎn)，填砂平板由平板夾持器固定，所述的儲油中間容器、儲水中間容器、儲納米磁流體中間容器分別與驅(qū)替液輸送管線相連，驅(qū)替液輸送管線與填砂平板注入端相連;所述的流體計(jì)量器及真空栗分別與采出液輸送管線相連，采出液輸送管線與填砂平板采出端相連;所述的注入端壓力表安置在驅(qū)替液輸送管線，測量填砂平板注入端壓力;所述的采出端壓力表安置在采出液輸送管線，測量填砂平板采出端壓力;所述的磁場發(fā)生器布置于填砂平板四周。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:利用攝像機(jī)拍攝整個(gè)驅(qū)替過程，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的填砂平板由平板外殼及內(nèi)部人造砂巖構(gòu)成，其中平板外殼由塊有機(jī)玻璃板膠接而成，內(nèi)部填充人造砂巖，人造砂巖由玻璃砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)壓實(shí)而成，通過調(diào)整玻璃砂目數(shù)、玻璃砂與環(huán)氧樹脂的重量比例的可以得到不同滲透率、孔隙度的多孔介質(zhì)模型。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的儲油中間容器中儲存實(shí)驗(yàn)用煤油，采用蘇丹紅配色用于識別;儲水中間容器中儲存水，采用甲基藍(lán)配色用于識別；儲納米磁流體中間容器中儲存納米磁流體，納米磁流體是穩(wěn)定的膠狀液體，由直徑為納米量級的磁性固體顆粒、基載液和分散劑三者混合而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:高壓柱塞栗通過栗送管線分別與儲油中間容器、儲水中間容器、儲納米磁流體中間容器相連;高壓柱塞栗能夠提供恒流/恒壓等輸液模式。6.—種可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法，采用權(quán)利要求1-5之一所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，具體步驟如下: 步驟1:填砂平板制作 采用不同目數(shù)玻璃砂制作平面及縱向非均質(zhì)填砂平板； 步驟2:填砂平板抽真空 將填砂平板安置于平板夾持器中，關(guān)閉控油閥門、控水閥門、控納米磁流體閥門、注入端壓力表閥門及采出液控制閥門，打開采出端壓力表閥門、控栗閥門及真空栗，對填砂平板抽真空；當(dāng)采出端壓力表壓力數(shù)值下降到I X 10—2Pa時(shí)，關(guān)閉采出端壓力表閥門、控栗閥門及真空栗； 步驟3:填砂平板初始飽和油 打開高壓柱塞栗、控油閥門，使得油進(jìn)入并飽和填砂平板；當(dāng)油均勻分布填砂平板后，關(guān)閉高壓柱塞栗、控油閥門； 步驟4:水驅(qū)油過程 打開攝像機(jī)實(shí)時(shí)記錄驅(qū)替過程，并將視頻資料傳輸至計(jì)算機(jī);打開高壓柱塞栗并設(shè)定恒壓或恒流注入模式，打開控水閥門及注入端壓力表閥門，打開采出液控制閥門及采出端壓力表閥門；通過流體計(jì)量器記錄不同時(shí)刻采出液中油、水體積，記錄注入端壓力表、采出端壓力表壓力值；當(dāng)采出端流體不含油時(shí)，關(guān)閉高壓柱塞栗、控水閥門、注入端壓力表閥門、采出端壓力表閥門及采出液控制閥門； 步驟5:磁場作用下納米磁流體驅(qū)油過程 打開高壓柱塞栗并設(shè)定恒壓或恒流注入模式，打開控納米磁流體閥門及及注入端壓力表閥門，打開采出液控制閥門及采出端壓力表閥門；打開磁場發(fā)生器并設(shè)定初始磁場大??；通過流體計(jì)量器記錄不同時(shí)刻采出液中油、納米磁流體體積，記錄注入端壓力表及采出端采出端壓力值；當(dāng)采出端流體不含油時(shí)，關(guān)閉高壓柱塞栗、控納米磁流體閥門、注入端壓力表閥門、采出端壓力表閥門及采出液控制閥門； 步驟6:參數(shù)敏感性分析 重復(fù)步驟I至步驟5，分別對多個(gè)模型相同的填砂平板進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn);在多次驅(qū)油動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)中，改變高壓柱塞栗的注入壓力或注入速度、磁場發(fā)生器產(chǎn)生的磁場大小，并分多個(gè)時(shí)間點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)過程中的相關(guān)參數(shù)記錄； 步驟7:數(shù)據(jù)處理 根據(jù)原油采收率的常規(guī)計(jì)算方法，根據(jù)步驟1、步驟4、步驟5及步驟6中所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到不同實(shí)驗(yàn)工況下的原油采收率。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，對拍攝驅(qū)替過程視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，得到實(shí)時(shí)驅(qū)替波及范圍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可視化納米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法?？梢暬{米磁流體平板驅(qū)油實(shí)驗(yàn)裝置，包括：中間容器、填砂平板、平板夾持器、磁場發(fā)生器、注入端壓力表、采出端壓力表、流體計(jì)量器、真空泵，填砂平板由平板夾持器固定，在填砂平板上不同位置鉆眼并套上橡膠管用來模擬井點(diǎn)；中間容器通過驅(qū)替液輸送管線與填砂平板注入端相連，流體計(jì)量器及真空泵通過采出液輸送管線與填砂平板采出端相連；磁場發(fā)生器布置于填砂平板四周。本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、布設(shè)方便，能夠模擬不同非均質(zhì)特征多孔介質(zhì)驅(qū)油過程，實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果可為油田實(shí)施納米磁流體驅(qū)油、進(jìn)一步挖潛剩余油提供可靠的技術(shù)依據(jù)，具有一定的指導(dǎo)及借鑒意義。
【IPC分類】E21B43/20
【公開號】CN105715239
【申請?zhí)枴緾N201610045033
【發(fā)明人】姚軍, 黃濤, 黃朝琴, 劉均榮
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)