一种动态渗吸实验装置及其实验方法

技术领域

本发明涉及低渗透裂缝性油藏渗吸开发技术研究，具体涉及一种动态渗吸实验装置及其实验方法。

背景技术

裂缝性低渗透油藏开发过程中，因基岩的低渗透性导致原油在其内部流度极低，驱油设备承压上限导致常规驱油技术难以达到原油流动的平均启动压力，开发效果差。渗吸是描述以毛管力为主要动力，使润湿相液体在多孔介质中置换另一种非润湿相液体的过程。该现象广泛存在于石油、滴灌、建筑等工程行业。随着国家对低渗透、特低渗透等非常规油气藏开发的重视逐年加强，非常规油气藏勘探开发方向的研究项目逐年增加，油田企业对非常规油气开发补贴等优惠政策力度也逐年加大。油层中的渗吸现象主要体现在毛细孔道中两相非互溶流体自发运移的过程中。裂缝性低渗透油藏自身微裂缝、小孔喉及裂缝孔喉中油水两相普遍存在的特点，使渗吸现象在裂缝性低渗透油藏开发中起着至关重要的作用。近年来，渗吸采油技术逐渐成为开发裂缝性低渗透油藏的主攻方向。越来越多专业人士加入对裂缝性低渗透油藏的渗吸机理及实验方法的研究。裂缝性低渗透油藏的渗吸过程可分为两大类——静态渗吸（关井渗吸）和动态渗吸（驱替渗吸）。目前绝大多数文献对静态渗吸进行了详细说明，通过渗吸瓶实验法结合岩心试样的核磁共振及岩心切片的CT扫描获得静态渗吸岩样中的油水在大、小孔喉中的数量分布和静态渗吸采收率等信息。涉及动态渗吸的文献较少。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种动态渗吸实验装置，这种动态渗吸实验装置用于裂缝性低渗透油藏动态渗吸的实验研究；本发明的另一个目的是提供这种动态渗吸实验装置的实验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种动态渗吸实验装置包括油水装置、细管量具、渗吸液入口螺纹帽，油水装置包括动力马达、岩样支撑台、外围容器、中心容器、外螺纹支架，外围容器为具有底面的敞口筒体，中心容器居中设置于外围容器中，隔板以圆周阵列形式均匀分布外围容器与中心容器之间的环形空间内，中心容器通过其外壁悬空固定在隔板上，中心容器下端口与外围容器相通，相邻两个隔板之间均设置一个外螺纹支架，外螺纹支架设置在外围容器的底面上，岩样支撑台设置于外螺纹支架的正中心，岩样支撑台的正下方设置动力马达，动力马达由转动轴心和叶片组成；细管量具由岩样容器、刻度管、渗吸液入口一体构成，岩样容器开口向下，渗吸液入口开口向上，岩样容器、渗吸液入口通过刻度管相连通，岩样容器旋紧在外螺纹支架上，渗吸液入口螺纹帽旋紧在渗吸液入口上。

上述方案中隔板有六个，六个隔板均匀分布在外围容器与中心容器之间的环形空间内；外螺纹支架有六个，六个外螺纹支架以圆周阵列的形式均匀分布；岩样支撑台有六个，六个岩样支撑台以圆周阵列的形式均匀分布；动力马达有六个，六个动力马达以圆周阵列的形式均匀分布。

上述方案中岩样支撑台由支架和台面组成，支架三向对称支撑水平台面，用于支撑岩样。

上述方案中外围容器中为渗吸液，中心容器中为分层的模拟油和渗吸液，模拟油在上层，渗吸液在下层。

上述方案中渗吸液入口与渗吸液入口螺纹帽通过螺纹、密封垫片连接密封；岩样容器开口与外螺纹支架通过螺纹、密封垫片连接密封。

上述动态渗吸实验装置的实验方法：

(1)先后向中心容器加入渗吸液和模拟油，使油水界面稳定在中心容器内壁竖直方向的中间偏上位置，并确定外围容器中没有模拟油；

(2)将测试岩样抽真空，饱和水计算孔隙体积V1，再饱和模拟油计算饱和油量V2；

(3)将饱和油的测试岩样通过中心容器向下放置，经油水界面，再经中心容器下端口与外围容器底之间空间后，置于岩样支撑台上；

(4)将细管量具的岩样容器扣在外螺纹支架上，垫好大密封垫片并旋紧在油水装置的外螺纹支架上，使饱和油的测试岩样处于岩样容器中，且不与细管量具壁接触；

(5)从细管量具的渗吸液入口倒入渗吸液至液面于上端标尺靠上的某一具体刻度位置，并盖好渗吸液入口螺纹帽；

（6）打开岩样容器中的动力马达，将动力马达调节至固定转速，使岩样容器中的渗吸液产生一定扰动；

（7）间隔一定时间段T记录细管量具中渗吸出的模拟油体积V3、V4.........直到细管量具中渗吸出的模拟油数量不再增加为止，记录最终渗吸出的模拟油体积V,则该条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%。

上述动态渗吸实验装置的实验方法：

(1)先后向中心容器加入渗吸液和模拟油，使油水界面稳定在中心容器内壁竖直方向的中间偏上位置，并确定外围容器中没有模拟油；

(2)将测试岩样抽真空，饱和水计算孔隙体积V1，再饱和模拟油计算饱和油量V2；

(3)将饱和油的测试岩样通过中心容器向下放置，经油水界面，再经中心容器下端口与外围容器底之间空间后，置于岩样支撑台上；

(4)将细管量具的岩样容器扣在外螺纹支架上，垫好大密封垫片并旋紧在油水装置的外螺纹支架上，使饱和油的测试岩样处于岩样容器中，且不与细管量具壁接触，重复（3）-（4），根据需要将其它饱和油的测试岩样设置于岩样容器中；

(5)从细管量具的渗吸液入口倒入渗吸液至液面于上端标尺靠上的某一具体刻度位置，并盖好渗吸液入口螺纹帽，按次序完成所有细管量具渗吸液加入及盖好渗吸液入口螺纹帽；

（6）根据实验需要，依次打开封闭在岩样容器中的动力马达，根据需要将各动力马达分别调节至需要的转速，使各岩样容器中的渗吸液产生相应的扰动；

（7）间隔一定时间段T记录各细管量具中渗吸出的模拟油体积V3、V4.........若某个细管量具中渗吸出的模拟油数量不再增加，记录最终渗吸出的模拟油体积V,则该条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%；若再有细管量具中渗吸出的模拟油数量不再增加，同样记录最终渗吸出的模拟油体积V,则相应条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%，重复本步骤，直到完成所有条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%。

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明将渗吸液的流动对渗吸采收率的影响考虑进来，设计一种动态渗吸实验装置及实验方法。

（2）本发明设计外围容器与中心容器底部连通结构，实现外围容器一侧全为渗吸液，中心容器一侧为分层的模拟油和渗吸液。

（3）本发明在饱和模拟油岩样置于岩样支撑台上，经过模拟油直接进入渗吸液中，避免了岩样表面因吸附空气而影响渗吸过程的可能。

（4）本发明平行设计六组细管量具，同时进行不同扰动程度的动态渗吸实验，易于对比观察不同扰动程度对渗吸的影响。可单次进行多组渗吸实验提高实验效率。

附图说明

图1是本发明中油水装置的结构示意图。

图2是本发明中油水装置的剖视图。

图3是本发明中岩样支撑台结构示意图。

图4是本发明中细管量具的结构示意图。

图5是本发明中细管量具的剖视图。

图6是本发明中渗吸液入口螺纹帽的结构示意图。

图7是本发明的结构示意图。

图8是本发明中动态渗吸实验状态示意图。

图中：1油水装置，2测试岩样，3转动轴心，4叶片，5岩样支撑台，6支架，7台面，8外围容器，9模拟油，10隔板, 11渗吸液, 12底面, 13中心容器, 14外螺纹支架，15细管量具,16刻度管, 17渗吸液入口, 18岩样容器, 19渗吸液入口内螺纹，20岩样容器内螺纹，21渗吸液入口螺纹帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，这种动态渗吸实验装置包括油水装置1、细管量具15、渗吸液入口螺纹帽21，油水装置1包括动力马达、岩样支撑台5、外围容器8、中心容器13、外螺纹支架14，外围容器8为具有底面12的敞口筒体，中心容器13居中设置于外围容器8中，隔板10以圆周阵列形式均匀分布外围容器8与中心容器13之间的环形空间内，中心容器13通过其外壁悬空固定在隔板10上，中心容器13下端口与外围容器8相通，相邻两个隔板10之间均设置一个外螺纹支架14，外螺纹支架14设置在外围容器的底面12上，岩样支撑台5设置于外螺纹支架14的正中心，岩样支撑台5的正下方设置动力马达，动力马达由转动轴心3和叶片4组成；细管量具15由岩样容器18、刻度管16、渗吸液入口17一体构成，岩样容器18开口向下，渗吸液入口17开口向上，岩样容器18、渗吸液入口17通过刻度管16相连通，岩样容器18旋紧在外螺纹支架14外，渗吸液入口螺纹帽21旋紧在渗吸液入口17上。

油水装置1由动力马达、岩样支撑台5、外围容器8、中心容器13、外螺纹支架14组成，且为一体式结构，是实验装置的主体部分。动力马达以圆周阵列的形式均匀分布6个，每相邻两个隔板10之间设置一个，通过自旋转使外围容器8中的渗吸液发生扰动。

岩样支撑台5在动力马达正上方，在外螺纹支架14的正中心，由支架6和台面7组成，支架6三向对称支撑水平台面，并以圆周阵列的形式均匀分布6个，每相邻两个隔板10之间设置一个，用于支撑测试岩样2。

外螺纹支架14与台面7同心，且以圆周阵列的形式均匀分布6个，每相邻两个隔板10之间设置一个，用于连接细管量具15。

外围容器8底部与中心容器13连通，是单一渗吸液储存的空间；中心容器13是渗吸液和模拟油共存的区域。

细管量具15是单个岩样渗吸实验的测量工具。刻度管16在渗吸液入口17和岩样容器18之间，用于计量渗吸作用产生的模拟油体积。渗吸液入口17在刻度管16的上部，是单个岩样渗吸实验加入渗吸液的入口, 渗吸液入口17开口在向上，渗吸液入口17开口设置渗吸液入口内螺纹19。岩样容器18在刻度管16的下部，岩样容器18开口向下，岩样容器18开口设置岩样容器内螺纹20，用于盛放测试岩样2和连接外螺纹支架14。渗吸液入口螺纹帽21用于连接细管量具15。小密封垫片置于渗吸液入口螺纹帽21与细管量具15的螺纹连接处，起密封作用。大密封垫片置于细管量具15与外螺纹支架14的螺纹连接处，起密封作用。

一个外螺纹支架14、一个岩样支撑台5、一个动力马达相配合一个细管量具15，构成一个渗吸单元，本实施方式中共设置了6个渗吸单元，6个渗吸单元沿圆周均匀分布。

通过本发明装置，将多个饱和油的岩样按照该装置适应的动态渗吸实验方法一次性进行多组动态渗吸实验，利于平行对比不同扰动条件下的动态渗吸效果，研究裂缝中驱替液的流动对渗吸的影响。

参阅图8，上述动态渗吸实验装置的实验方法，只有一个渗吸单元进行动态渗吸实验的方法：

(1)先后向中心容器13加入渗吸液11和模拟油9，使油水界面稳定在中心容器内壁竖直方向的中间偏上位置，并确定外围容器中没有模拟油9；

(2)将测试岩样2抽真空，饱和水计算孔隙体积V1，再饱和模拟油计算饱和油量V2；

(3)将饱和油的测试岩样通过中心容器13向下放置，经油水界面，再经中心容器13下端口与外围容器8底之间空间后，置于岩样支撑台5上；

(4)将细管量具15的岩样容器18扣在外螺纹支架14外，垫好大密封垫片并旋紧在油水装置的外螺纹支架14上，使饱和油的测试岩样处于岩样容器18中，且不与细管量具壁接触；

(5)从细管量具15的渗吸液入口17倒入渗吸液11至液面于上端标尺靠上的某一具体刻度位置，并盖好渗吸液入口螺纹帽21；

（6）打开岩样容器18中的动力马达，将动力马达调节至固定转速，使岩样容器18中的渗吸液产生一定扰动；

（7）间隔一定时间段T记录细管量具中渗吸出的模拟油体积V3、V4.........直到细管量具15中渗吸出的模拟油9数量不再增加为止，记录最终渗吸出的模拟油体积V,则该条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%。

参阅图8，上述动态渗吸实验装置的实验方法，两个以上渗吸单元进行动态渗吸实验的方法：

(1)先后向中心容器13加入渗吸液和模拟油9，使油水界面稳定在中心容器内壁竖直方向的中间偏上位置，并确定外围容器8中没有模拟油9；

(2)将测试岩样抽真空，饱和水计算孔隙体积V1，再饱和模拟油计算饱和油量V2；

(3)将饱和油的测试岩样通过中心容器13向下放置，经油水界面，再经中心容器下端口与外围容器底之间空间后，置于岩样支撑台5上；

(4)将细管量具15的岩样容器18扣在外螺纹支架14外，垫好大密封垫片并旋紧在油水装置1的外螺纹支架14上，使饱和油的测试岩样2处于岩样容器18中，且不与细管量具壁接触，重复（3）-（4），根据需要将其它饱和油的测试岩2样设置于岩样容器18中；

(5)从细管量具15的渗吸液入口17倒入渗吸液至液面于上端标尺靠上的某一具体刻度位置，并盖好渗吸液入口螺纹帽21，按次序完成所有细管量具渗吸液加入及盖好渗吸液入口螺纹帽21；

（6）根据实验需要，依次打开封闭在岩样容器18中的动力马达，根据需要将各动力马达分别调节至需要的转速，使各岩样容器18中的渗吸液产生相应的扰动；

（7）间隔一定时间段T记录各细管量具中渗吸出的模拟油体积V3、V4.........若某个细管量具中渗吸出的模拟油数量不再增加，记录最终渗吸出的模拟油体积V,则该条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%；若再有细管量具中渗吸出的模拟油数量不再增加，同样记录最终渗吸出的模拟油体积V,则相应条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%，重复本步骤，直到完成所有条件下的动态渗吸采收率R=V/V2×100%。

本发明建立在驱替液在渗透性较大的裂缝介质中能够以一定速率流动，在渗透性极低的基岩中几乎不能流动的特点之上。平行设计相互独立的若干个渗吸容器，在每个渗吸容器中安装流体扰动马达，通过调整马达转速，量化流体流动，模拟裂缝介质中可动驱替液；每个渗吸容器上部设计倒置刻度管用于测量渗吸排油体积。设计外围容器、中心容器底部连通结构，实现外围容器一侧全为渗吸液，中心容器一侧为分层的模拟油和渗吸液，避免岩样表面因吸附空气而影响渗吸过程的可能。