儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種凝膠在多孔介質(zhì)中封堵特性的定量測量和表征的裝置及方法， 尤其涉及一種儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)絕大多數(shù)油田都進(jìn)入了高含水階段，應(yīng)對含水上升快、水竄水淹嚴(yán)重的 最主要措施是實(shí)施調(diào)剖堵水。凝膠作為一種最常用的調(diào)堵劑在各大油田廣泛應(yīng)用。由于各 個(gè)油田的油藏條件不一樣，要求的凝膠調(diào)堵劑的性能也不一樣。因此，評價(jià)凝膠在儲層中的 基本參數(shù)和性能指標(biāo)是十分必要的，也是篩選和研發(fā)相應(yīng)油藏條件下凝膠調(diào)堵劑的依據(jù)。
[0003] 現(xiàn)有的凝膠調(diào)堵劑在儲層中性能測試方法主要有以下幾類：
[0004] 第一類為等級劃分法：該方法通過凝膠的詳細(xì)描述對凝膠強(qiáng)度特性進(jìn)行了分級， 但是這種描述方法只是定性分析，并不能夠準(zhǔn)確區(qū)分不同配方的凝膠強(qiáng)度，難以實(shí)現(xiàn)定量 對比。
[0005] 第二類為針入法：該方法是利用尖形針在一定高度下落過程中的自身重力，通過 針入凝膠時(shí)產(chǎn)生的穿透阻力來表征凝膠在儲層水流通道中的封堵特性；或者利用一根上端 帶有托盤的玻璃棒，將一定質(zhì)量的砝碼放入托盤，根據(jù)深入凝膠程度來反映凝膠的封堵特 性。該方法測量凝膠封堵特性雖然簡單，但是存在以下不足：①針入過程難以準(zhǔn)確控制，誤 差大，可重復(fù)性差；②該方法是通過針入的阻力間接表征和測量凝膠封堵特性，凝膠受力狀 態(tài)與其在儲層水流通道或巖心中的不同，無法定量表征凝膠在儲層多孔介質(zhì)中對孔喉的封 堵能力，只能半定量測量；③該方法是通過針入凝膠中表征封堵特性，所以只能測量強(qiáng)凝 膠，對于弱凝膠，無法保證其針入一定深度后穩(wěn)定在凝膠中，適用范圍有限。
[0006] 第三類為落球法：該方法是將一定質(zhì)量的鋼球放在裝有凝膠的試管內(nèi)，通過觀察 鋼球沉沒深度定性分析凝膠的封堵特性。落球法測量凝膠封堵特性操作簡單，但是，①受到 鋼球質(zhì)量的限制，不同質(zhì)量鋼球測量的結(jié)果相差較大，誤差大；②該裝置測量沉沒深度來判 斷凝膠封堵特性和現(xiàn)場評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)迥異，可靠性差，只能半定性表征凝膠封堵特性；③無法模 擬凝膠在孔隙中成膠之后的受力狀態(tài)，屬于間接測量凝膠封堵特性；④由于該方法是以鋼 球能夠沒入凝膠為前提，所以只能測量弱凝膠強(qiáng)度，無法從弱凝膠到強(qiáng)凝膠連續(xù)測量，測量 范圍有限。
[0007] 第四類為真空度測定法：該方法是將未成膠的凝膠溶液置于連接真空裝置的玻璃 器中，待其成膠后，在一定的真空度下將凝膠吸入連接的毛細(xì)管中，通過測量吸入單位毛管 體積凝膠所需的真空度來評價(jià)凝膠的封堵特性，其中真空度通過針型閥控制。該方法雖然 操作簡單、類比性好，但是，①由于真空裝置產(chǎn)生的壓差有限，只能測量弱凝膠封堵特性；② 在毛細(xì)管中測得的是滑移阻力，由管壁與凝膠滑移造成的，并不是凝膠的封堵強(qiáng)度，不能表 征凝膠在油藏儲層中對水流通道的封堵特性。
[0008] 第五類為粘度測量法：利用粘度計(jì)或者流變儀在不同時(shí)間段測量凝膠溶液的視粘 度，以最終穩(wěn)定視粘度值作為凝膠具有的封堵特性。該方法①測試時(shí)間較長；②測試成本較 高；③受力狀態(tài)與凝膠在儲層多孔介質(zhì)中的受力狀態(tài)差別較大，測得的凝膠視粘度只能間 接表征其封堵特性；④對于強(qiáng)凝膠，通過粘度來表征封堵特性缺乏科學(xué)性，測量范圍有限。
[0009] 第六類為突破壓力梯度法：將一定孔隙體積的未成膠凝膠溶液注入到飽和水的填 砂管中，待其成膠之后，繼續(xù)水驅(qū)，記錄產(chǎn)出第一滴流出液時(shí)的壓力，換算成壓力梯度來表 征凝膠封堵特性。該方法雖然能有效模擬凝膠在油藏孔隙中的情況，達(dá)到定量對比分析，但 是需要在良好的室內(nèi)條件進(jìn)行，操作復(fù)雜，很難在現(xiàn)場應(yīng)用推廣。
[0010] 盡管目前對于凝膠調(diào)堵劑在儲層中的性能測試方法有很多，但是都存在著定性觀 測、無法從弱凝膠到強(qiáng)凝膠連續(xù)同一標(biāo)準(zhǔn)測量、獲取的基本性能等參數(shù)少以及測試繁瑣、成 本高、可重復(fù)性差等不足。因此對于儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測試方法與裝置的研發(fā)是目前 迫切需要的。鑒于以上的不足，目前有必要提供一種在封堵儲層水竄通道過程中以同一套 裝置和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)量化地測量從弱凝膠到強(qiáng)凝膠性能的方法和裝置。
[0011] 由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種儲層中凝膠調(diào)堵 劑性能測量方法與裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量方法與裝置，實(shí)現(xiàn)在封堵 儲層水竄通道過程中，從弱凝膠的粘性到強(qiáng)凝膠的彈塑性等基本材料性能以及封堵性能的 量化測量和表征，從根本上解決以往凝膠測試中的定性觀測且不能在同一裝置和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 下對比分析的不足；且測試成本低、測試時(shí)間短、操作簡便、準(zhǔn)確性高且可重復(fù)性好。
[0013] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量方法與裝置，能測定 凝膠在儲層運(yùn)移過程中的性能的變化，也即穩(wěn)定性，同時(shí)反映凝膠通過孔喉的不同方式。
[0014] 本發(fā)明的再一目的在于提供一種儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量方法與裝置，保證取 樣時(shí)比較容易切取凝膠樣品，減少由于遲鈍而造成對凝膠樣的剪切破壞，減小了測量的失 真。
[0015] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種儲層中凝膠調(diào)堵劑性能測量裝置，所述測量裝 置包括一孔喉模擬器，該孔喉模擬器至少包括一段第一管腔和一段第二管腔，所述第二管 腔同軸設(shè)置在第一管腔的后端且內(nèi)徑小于第一管腔；所述第一管腔與第二管腔的連接處形 成第一縮徑部，該第一縮徑部具有錐形過度段；在所述第一管腔前端的內(nèi)部套設(shè)有一取樣 器，該取樣器為圓筒形，取樣器的外壁貼合在第一管腔的內(nèi)壁；所述第一管腔的前端設(shè)有一 端頭密封裝置，該端頭密封裝置通過管線與一泵連接，所述第一管腔與該泵密封連通。
[0016] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，孔喉模擬器還包括設(shè)置在所述第二管腔后面的多 段管腔，所述后面的多段管腔從前至后依次同軸串聯(lián)相通，并形成多個(gè)縮徑部和擴(kuò)徑部，在 所述縮徑部和擴(kuò)徑部均具有一錐形過度段。
[0017] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，在所述第二管腔后面依次設(shè)有第三管腔和第四管 腔；所述第三管腔的內(nèi)徑大于第二管腔的內(nèi)徑，第四管腔的內(nèi)徑小于第三管腔的內(nèi)徑，在第 三管腔與第四管腔的連接處形成第二縮徑部。
[0018] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，孔喉模擬器為一圓柱體，圓柱體的內(nèi)部同軸設(shè)有 所述管腔；所述端頭密封裝置包括一密封套筒和一密封端蓋，所述密封套筒螺紋密封連接 在孔喉模擬器前端的外部，密封端蓋螺紋密封連接在密封套筒的前端；密封端蓋的中央設(shè) 有通孔，該通孔與第一管腔連通，所述管線與該通孔密封連接。
[0019] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，取樣器的前端設(shè)有徑向向外伸出的環(huán)形凸緣，后 端為環(huán)形切刃；該環(huán)形凸緣抵靠在孔喉模擬器的前端；所述密封端蓋上設(shè)有凸起，該凸起 與密封套筒螺紋連接，凸起抵壓在取樣器的環(huán)形凸緣上，且在凸起與環(huán)形凸緣之間設(shè)有密 封圈。
[0020] 本發(fā)明的目的還可以是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種使用上述測量裝置的測量方法，該測量 方法包括如下步驟：
[0021] S1、用取樣器截取一定體積的凝膠樣品，將帶有凝膠樣品的取樣器放入孔喉模擬 器的第一管腔；
[0022] S2、用端頭密封裝置密封孔喉模擬器的前端，將泵通過管線連接在密封端蓋上，并 在孔喉模擬器上需要檢測的部位連接好壓力測量系統(tǒng)；
[0023] S3、開啟泵以一定的速度注入水，推動取樣器中的凝膠擠入孔喉模擬器的各個(gè)管 腔，直至凝膠突破孔喉模擬器；
[0024] S4、測量凝膠在孔喉模擬器不同管腔段上形成的壓力動態(tài)，獲得凝膠樣品的壓力 與其體積變形量之間的關(guān)系曲線，根據(jù)該關(guān)系曲線，分析其粘度或彈性，評價(jià)凝膠在儲層孔 喉中的封堵強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及通過孔喉的方式。
[0025] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所使用的孔喉模擬器具有一段第一管腔和一段第 二管腔；在步驟S3中，推動凝膠擠入孔喉模擬器的第一縮徑部，并使凝膠突破第二管腔。
[0026] 在本發(fā)明的一較佳實(shí)施方式中，所使用的孔喉模擬器具有依次同軸連通的第一管 腔、第二管腔、第三管腔和第四管腔；在步驟S3中，推動凝膠擠入孔喉模擬