一種評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹配關(guān)系的物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲 透率匹配關(guān)系的物理模擬串聯(lián)微孔濾膜流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置。 技術(shù)背景
[0002] 化學(xué)驅(qū)驅(qū)油技術(shù)是提高石油采收率的一種重要方法，包括聚合物驅(qū)和復(fù)合化學(xué) 驅(qū)。注入能力是化學(xué)驅(qū)油劑的主要性能指標(biāo)之一，良好的注入性能可以使化學(xué)驅(qū)油劑在同 一層系內(nèi)儲(chǔ)層條件差異較大的各層段均勻推進(jìn)，提高波及效率，從而提高原油采收率。儲(chǔ)層 的巖石孔隙空間主要由孔隙和喉道構(gòu)成，喉道的大小控制著儲(chǔ)層巖石的滲透能力，只有與 儲(chǔ)層喉道匹配的化學(xué)驅(qū)油劑才能在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出較好的注入性。由于不同油藏的儲(chǔ)層 條件差異性很大，因此開(kāi)發(fā)出適合特定儲(chǔ)層條件的驅(qū)油劑配方具有重大意義。
[0003] 化學(xué)驅(qū)油劑中所使用的增稠劑主要是水溶性高分子。高分子在溶液中的分子形態(tài) 和分子間相互作用決定了驅(qū)油劑的流體力學(xué)尺寸，也決定了驅(qū)油劑在特定滲透率儲(chǔ)層中的 注入性能。在研宄化學(xué)驅(qū)油劑注入性能的影響因素時(shí)，一方面考察聚合物分子量、聚合物溶 液濃度、注入速度以及注入方式等因素對(duì)聚合物的注入能力的影響，另一方面考察聚合物 分子之間、聚合物分子與表面活性劑分子之間通過(guò)分子間相互作用所形成的聚集體對(duì)注入 性能的影響，其中聚合物分子/聚集體尺寸與孔喉尺寸匹配關(guān)系是影響化學(xué)驅(qū)油劑注入性 的最重要的控制因素。聚合物分子/聚集體尺寸過(guò)大，化學(xué)驅(qū)油劑可能會(huì)堵塞儲(chǔ)層，造成傷 害；聚合物分子/聚集體尺寸太小，則增粘性較差，會(huì)大幅度增加聚合物的用量，影響化學(xué) 驅(qū)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此研宄聚合物/聚集體尺寸與儲(chǔ)層孔喉的匹配關(guān)系對(duì)于化學(xué)驅(qū)技術(shù) 的發(fā)展具有重要意義。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)聚合物/聚集體尺寸與儲(chǔ)層孔喉的匹配關(guān)系，必須選擇合適的實(shí)驗(yàn)儀 器：既要在一定儲(chǔ)層滲透率下判斷驅(qū)油劑聚集體能否有效注入，同時(shí)也要反映驅(qū)油劑注入 過(guò)程中聚集體尺寸的變化。近幾年來(lái)，有人采用微孔濾膜法對(duì)聚合物水化分子尺寸進(jìn)行研 宄。微孔濾膜法是將微孔濾膜模擬為某個(gè)直徑孔喉，不同分子量的聚合物用不同孔徑的微 孔濾膜進(jìn)行過(guò)濾，找到聚合物分子與巖石孔喉大小的匹配關(guān)系。微孔濾膜的孔徑和孔分布 比較均勻，其數(shù)據(jù)具有重復(fù)性和可靠性。中國(guó)石油大學(xué)的林梅欽等人用核孔膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)研 宄了聚合物與核孔膜孔隙間的匹配關(guān)系，在一定壓力下記錄一定質(zhì)量的聚合物溶液通過(guò)不 同孔徑核孔膜的時(shí)間，根據(jù)過(guò)濾體積與過(guò)濾時(shí)間的曲線(xiàn)判斷聚合物分子大小與核孔膜孔徑 的匹配關(guān)系，測(cè)定聚合物溶液在不同孔徑核孔膜流出前后的粘度，濃度來(lái)判斷聚合物溶液 在核孔膜的滯留情況，用核孔濾膜法測(cè)得的聚合物分子尺寸與動(dòng)態(tài)光散射法測(cè)得的聚合物 分子線(xiàn)團(tuán)大小基本相一致（林梅欽，左清泉等人，部分水解聚丙烯酰胺與核孔膜孔隙的匹 配關(guān)系，石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2012,25 (2))。這種實(shí)驗(yàn)方法可以初步快速判斷一種聚合 物的流體力學(xué)尺寸，但是存在如下缺點(diǎn)：1、由于聚合物水化分子具有粘彈性，在壓力作用下 會(huì)產(chǎn)生形變，因此采用流量作為主要技術(shù)指標(biāo)判別聚合物能否通過(guò)特定孔喉不準(zhǔn)確、不全 面；2、采用氮?dú)馄縼?lái)提供壓力，用減壓閥來(lái)調(diào)節(jié)所需壓力，使用秒表記錄流出液流出時(shí)間， 實(shí)驗(yàn)精確度不高，數(shù)據(jù)量較小，難以分析驅(qū)油劑的動(dòng)態(tài)流動(dòng)實(shí)驗(yàn)特征；3、該實(shí)驗(yàn)裝置只能實(shí) 現(xiàn)單級(jí)過(guò)濾，不能實(shí)現(xiàn)多級(jí)過(guò)濾，因此可以初步判斷聚合物溶液與微孔濾膜的匹配性，不能 通過(guò)動(dòng)態(tài)分析來(lái)判斷注入流體的傳導(dǎo)性，無(wú)法確定驅(qū)油劑能否在地層中均勾向前推進(jìn)；4、 該實(shí)驗(yàn)方法沒(méi)有考慮分子間相互作用，因此只適用于研宄沒(méi)有分子間相互作用的聚丙烯酰 胺，不適合研宄具有超分子結(jié)構(gòu)的新型驅(qū)油劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹配關(guān)系的多級(jí) 微孔濾膜串聯(lián)實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)多級(jí)濾膜之間壓差的均勻性和建立穩(wěn)定壓差所需要的時(shí)間來(lái) 準(zhǔn)確評(píng)價(jià)驅(qū)油劑的注入動(dòng)態(tài)特征，建立了一種評(píng)價(jià)不同性質(zhì)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹配 關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法。由于許多新型驅(qū)油劑在溶液中以聚集體的形式存在，在一定壓差（剪切 速率）條件下聚集體可以拆散，從而順利通過(guò)微孔濾膜，但是這種聚集體結(jié)構(gòu)能否有效恢 復(fù)對(duì)于驅(qū)油劑的驅(qū)油能力至關(guān)重要。采用單級(jí)濾膜無(wú)法判斷驅(qū)油劑注入過(guò)程中聚集體尺寸 的變化，因此需要測(cè)量驅(qū)油劑在通過(guò)多級(jí)濾膜時(shí)壓差的均勻性和建立壓差的時(shí)間來(lái)判斷該 驅(qū)油劑是否與儲(chǔ)層孔隙匹配，是否能在地層中均勻向前推進(jìn)。該實(shí)驗(yàn)裝置的核心部分包括 多個(gè)串聯(lián)的微孔濾膜單元，在每?jī)蓚€(gè)微孔濾膜單元之間安裝壓力傳感器，每個(gè)串聯(lián)的微孔 濾膜單元流出液的實(shí)時(shí)質(zhì)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)帶有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能的電子天平進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 對(duì)化學(xué)驅(qū)油劑通過(guò)微孔濾膜單元前后剪切粘度分析和化學(xué)驅(qū)油劑在不同直徑微孔濾膜單 元串聯(lián)組合實(shí)驗(yàn)裝置中的流動(dòng)動(dòng)態(tài)特征分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹配關(guān)系的 快速、準(zhǔn)確判斷。該實(shí)驗(yàn)裝置可以用來(lái)快速評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑與特定滲透率儲(chǔ)層的匹配關(guān)系， 也可以用來(lái)研宄驅(qū)油劑分子結(jié)構(gòu)、組成與注入性的關(guān)系，還可以用來(lái)研宄驅(qū)油劑在儲(chǔ)層中 的傳播特性和動(dòng)態(tài)特征。
[0006] 本實(shí)用新型中串聯(lián)微孔濾膜流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置主要由四個(gè)部分組成，包括：（1)恒壓 或恒速驅(qū)動(dòng)裝置及壓差測(cè)量、控制組件；（2)模塊組合式串聯(lián)濾膜單元組件；（3)濾膜單元 壓力和流出液質(zhì)量測(cè)量組件；(4)壓力、質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)力源可 以為精密恒流泵（流速范圍0. 001 - 12. OmL/min)或者恒壓驅(qū)動(dòng)裝置。其中恒壓驅(qū)動(dòng)裝置包 括氣體壓力源（壓力輸出<〇.8MPa)，帶有壓力調(diào)節(jié)功能（調(diào)節(jié)精度< IOkPa)的穩(wěn)壓緩沖 容器及配套的快速連接接頭和閥門(mén)，其中氣體壓力源可以是無(wú)油空氣壓縮機(jī)或帶有減壓閥 的氣體鋼瓶。模塊組合式串聯(lián)濾膜單元組件包括一個(gè)或多個(gè)可更換不同孔徑、不同種類(lèi)濾 膜的、接口處有密封圈、由金屬或工程塑料加工制作的夾持單元，驅(qū)油劑儲(chǔ)液容器及配套的 快速連接接頭和閥門(mén)。濾膜單元壓力和流出液質(zhì)量測(cè)量組件包括一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)定濾膜 單元前后壓差的壓力傳感器（量程0. 6MPa，精度±0. 1 % )，一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)定單個(gè)濾膜 單元或串聯(lián)濾膜單元組流出液質(zhì)量的、帶有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能的電子天平（精度0,01g)。 壓力、質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理平臺(tái)包括多路數(shù)據(jù)采集集成接口、具有壓力和質(zhì)量實(shí)時(shí)采 集、顯示、存儲(chǔ)功能的軟件以及配套的數(shù)據(jù)連接接口和數(shù)據(jù)線(xiàn)。
[0007] 本實(shí)用新型中采用串聯(lián)微孔濾膜流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹 配關(guān)系的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的步驟如下：
[0008] 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇合適孔徑微孔濾膜、確定濾膜單元、壓力傳感器、天平和儲(chǔ)液 容器的數(shù)量及連接方式，采用PVC管和配套的快速連接接頭、閥門(mén)組裝串聯(lián)微孔濾膜流動(dòng) 實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1所示）；
[0009] 2、打開(kāi)氣體壓力源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓緩沖容器中的壓力至所需要的數(shù)值或者啟動(dòng)精密恒 流泵，設(shè)定所需要的流速，打開(kāi)各個(gè)微孔濾膜單元的控制閥，關(guān)閉出口末端控制閥，測(cè)試系 統(tǒng)封性能；
[0010] 3、在儲(chǔ)液容器中裝入待測(cè)驅(qū)油劑，通過(guò)閥門(mén)控制驅(qū)油劑的流出，對(duì)壓力和流出液 質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；
[0011] 4、實(shí)驗(yàn)完成后拆卸串聯(lián)微孔濾膜流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)與驅(qū)油劑直接接觸的各個(gè)組件 進(jìn)行清洗、烘干；對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，判別化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率是否匹配。
[0012] 本實(shí)用新型的功能：
[0013] 1、快速篩選適合特定驅(qū)油劑的儲(chǔ)層，在串聯(lián)濾膜單元組件中安裝不同孔徑的微孔 濾膜，按照孔徑由大到小的順序排列，這樣就可以快速找到驅(qū)油劑所匹配的儲(chǔ)層滲透率條 件。
[0014] 2、不同材質(zhì)的微孔濾膜具有不同的潤(rùn)濕性，因此可以采用不同潤(rùn)濕性的濾膜來(lái)模 擬儲(chǔ)層條件，研宄不同儲(chǔ)層條件下驅(qū)油劑的注入性與潤(rùn)濕性的關(guān)系；
[0015] 3、可以通過(guò)驅(qū)油劑在多級(jí)串聯(lián)濾膜流動(dòng)實(shí)驗(yàn)中壓力變化的動(dòng)態(tài)特征研宄驅(qū)油劑 的形變-回復(fù)特征、分子間的相互作用。
[0016] 有益效果
[0017] 本實(shí)用新型的目的是建立一種評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)油劑與儲(chǔ)層滲透率匹配