泡沫评价装置及泡沫评价方法

技术领域

本发明涉及泡沫评价技术领域，是一种泡沫评价装置及泡沫评价方法。

背景技术

近年来，气体泡沫采油技术作为一项新型提高采收率技术应用规模逐步扩大，大幅改善了油田开发效果。泡沫在地层高温、高压条件下的发泡体积、半衰期、适应性、稳定性是泡沫的重要性能指标，因此开展泡沫在高温、高压条件下的性能评价十分必要。

公开号为CN112098602A的中国专利文献公开了一种高温高压泡沫评价装置，其特征在于，包括泡沫评价筒、注入系统、泡沫仪支架和仪表控制显示系统；所述的泡沫评价筒包括评价筒主体，所述的评价筒主体上设置有观察区和生泡区，所述观察区上具有至少一组可观察泡沫形态的可视窗，所述可视窗上具有可计量泡沫高度的计量刻度；所述生泡区通过翻转轴承与泡沫仪支架相连接，并在其底部设置有电磁耦合搅拌装置；所述评价筒主体除可视窗外的评价筒主体外部包裹有加热保温层；所述的注入系统包括进液口、进气口和预留口，所述的进液口和进气口设置在泡沫评价筒的上方并与泡沫评价筒管路连通，所述预留口设置在泡沫评价筒的下方并与泡沫评价筒管路连通；所述的泡沫仪支架上安装有仪表控制显示系统。该发明提供的高温高压泡沫评价装置可以有效避免初步生成泡沫对后续生泡的影响，而且与常压下Waring Blender生泡法有较好的对应关系，可以准确观察泡沫的现象和泡沫液的体积，实现了对泡沫性能重要参数泡沫半衰期和析液半衰期的评价。但该专利将生泡区的泡沫反转至观察区进行观察，在这一转移过程中泡沫会附着在生泡区壁上，影响析液半衰期和发泡体积的数据测量，无法根据实际需求进行发泡方式选择。

公开号为CN109856326A的中国专利文献公开了一种新型泡沫评价装置，其特征在于，包括填砂管、第一导气管(8)、第二导气管、气体流量计和气瓶；所述填砂管包括透明管、管盖和底座；所述管盖和底座分别套设于透明管的顶部和底部；所述管盖和底座上均设置有与第一导气管相配合的通气孔，所述底座上的通气孔、第一导气管、气体流量计、第二导气管和气瓶的出气口依次连接。该发明将不同粒径的颗粒填入到透明管中，由此来模拟地层环境，注入起泡剂，以一定流速的气体通过透明管并生成泡沫，可以直观的观察泡沫的生成及破灭过程，进而进行泡沫稳定性评价与研究，为研究地层环境中的泡沫性能提供了数据支持。但该发明无法进行高温高压的环境模拟，也无法进行发泡方式的选择。

发明内容

本发明提供了一种泡沫评价装置及泡沫评价方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有泡沫评价装置存在的无法采取不同的发泡方式模拟实际现场的情况的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种泡沫评价装置，包括平流泵、活塞容器、泡沫发生器、可视釜、气体增压泵、回收管线和回压管线，可视釜进口分别固定连通有进气管线、进液管线和泡沫管线，进气管线上设有气体增压泵，进液管线上依次设有平流泵和活塞容器，泡沫管线上设有泡沫发生器，进气管线通过进气分支管线与泡沫发生器进口连通，进液管线通过进液分支管线与泡沫发生器进口连通，可视釜包括评价筒，评价筒底部设有电磁耦合搅拌装置，评价筒上设有高压视窗和电加热片，高压视窗上具有可计量泡沫高度的刻度标尺，高压视窗外设有光源和摄像系统，回压管线与可视釜出口固定连通，回压管线上固定连通有回收管线。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述还可包括采集终端、气体调压阀、气体流量控制器、混合压力传感器、出口压力传感器、温度传感器、电路通断单元、回压阀和回压泵，对应气体增压泵与进气分支管线之间位置的进气管线上依次设有气体调压阀、气体流量控制器、混合压力传感器，评价筒内设有温度传感器，电加热片的电源与电路通断单元连接，回压管线上依次设有出口压力传感器、回压阀和回压泵，混合压力传感器、出口压力传感器、温度传感器均与采集终端连接，采集终端与电路通断单元连接。

上述还可包括回压蓄能器，对应回压阀与回压泵之间位置的回压管线上固定连通有回压蓄能器。

上述还可包括气体压力表和回压压力表，对应气体调压阀和气体流量控制器之间位置的进气管线上设有气体压力表，对应回压蓄能器位置的回压管线上设有回压压力表。

上述还可包括单向阀、混合安全阀、出口安全阀，对应气体流量控制器与混合压力传感器之间位置的进气管线上依次设有单向阀和混合安全阀，对应出口压力传感器位置的回压管线上设有出口安全阀。

上述评价筒可采用316L不锈钢材质，内腔长度1m，内径36mm，体积1000mL，可视釜整体承压20MPa，耐温100℃，可视化长度70%以上。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种泡沫评价方法包括三种发泡方式评价，分别为地面发泡方式、井底发泡方式和气液交替方式评价：

（1）地面发泡方式评价

通过电加热片加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器中；同时打开平流泵和气体增压泵，气液分别经过进气分支管线和进液分支管线同时进入泡沫发生器内发泡，发泡后持续通过泡沫管线向可视釜中注入泡沫，直至达到需求的气液总量；通过可视釜外部摄像系统拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径；

（2）井底发泡方式评价

通过电加热片加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器中；打开电磁耦合搅拌装置，以设定转速搅拌，同时打开平流泵和气体增压泵，进气管线和进液管线直接向可视釜中注入气体和起泡剂溶液，直至所需气液总量，注入完成后关闭电磁耦合搅拌装置；通过可视釜外部摄像系统拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径；

（3）气液交替方式评价

通过电加热片加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量取已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器中，打开平流泵，通过进液管线直接向可视釜中注入起泡剂溶液，关闭平流泵；打开气体增压泵，气体通过进气管线直接向可视釜内注入气体；液体和气体进行交替注入，一直循环直到达到气液总量达到所需，通过可视釜外部摄像系统拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，可测试不同发泡方式、不同气体介质、不同气液比、不同温度、不同压力等实验条件下泡沫的性能参数，可实时观察实验过程中泡沫直径大小和体积的动态变化情况，具有简便和高效的特点。

附图说明

附图1为本发明工艺流程示意图。

附图中的编码分别为：1为平流泵，2为活塞容器，3为泡沫发生器，4为评价筒，5为气体增压泵，6为进液分支管线，7为回收管线，8为回压管线，9为电磁耦合搅拌装置，10为高压视窗，11为电加热片，12为进气管线，13为进液管线，14为刻度标尺，15为光源，16为摄像系统，17为气体调压阀，18为气体流量控制器，19为混合压力传感器，20为出口压力传感器，21为回压阀，22为回压泵，23为回压蓄能器，24为气体压力表，25为回压压力表，26为单向阀，27为混合安全阀，28为出口安全阀，29为进气分支管线，30为泡沫管线。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例一：如附图1所示，该泡沫评价装置包括平流泵1、活塞容器2、泡沫发生器3、可视釜、气体增压泵5、回收管线7和回压管线8，可视釜进口分别固定连通有进气管线12、进液管线13和泡沫管线30，进气管线12上设有气体增压泵5，进液管线13上依次设有平流泵1和活塞容器2，泡沫管线30上设有泡沫发生器3，进气管线12通过进气分支管线29与泡沫发生器3进口连通，进液管线13通过进液分支管线6与泡沫发生器3进口连通，可视釜包括评价筒4，评价筒4底部设有电磁耦合搅拌装置9，评价筒4上设有高压视窗10和电加热片11，高压视窗10上具有可计量泡沫高度的刻度标尺14，高压视窗10外设有光源15和摄像系统16，回压管线8与可视釜出口固定连通，回压管线8上固定连通有回收管线7。

进液管线13、进气管线12、进气分支管线29、进液分支管线6、泡沫管线30、回压管线8上分别设有控制管线通断的阀门。根据需求，泡沫发生器3采用多层孔径的烧结板结构，摄像系统16为具有2000万像素、100倍光学变焦的实时摄像系统16。

本发明设置进气管线12、进液管线13和泡沫管线30三条管线通向可视釜底部，进气管线12和进液管线13可直接通入可视釜，通过电磁耦合搅拌装置9搅拌后发泡，也可使进气管线12和进液管线13先通过泡沫发生器3发泡后再注入可视釜内，分别模拟不同的实际发泡方式，再通过可视釜高压视窗10、刻度标尺14以及配合光源15和摄像系统16观察泡沫的发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径等参数，可视釜能够实现高温高压试验，同时具备多重发泡方式能够对不同发泡方式的泡沫参数进行观测，试验模拟时更符合实际操作情景。

可根据实际需要，对上述泡沫评价装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，还包括采集终端、气体调压阀17、气体流量控制器18、混合压力传感器19、出口压力传感器20、温度传感器、电路通断单元、回压阀21和回压泵22，对应气体增压泵5与进气分支管线29之间位置的进气管线12上依次设有气体调压阀17、气体流量控制器18、混合压力传感器19，评价筒4内设有温度传感器，电加热片11的电源与电路通断单元连接，回压管线8上依次设有出口压力传感器20、回压阀21和回压泵22，混合压力传感器19、出口压力传感器20、温度传感器均与采集终端连接，采集终端与电路通断单元连接。

在使用时，通过设置气体调压阀17、回压阀21和回压泵22用于调整管线内的压力，使其保持设定压力，气体流量控制器18便于控制进气管线12气体流量，混合压力传感器19、出口压力传感器20将对应管线内的压力值传输至采集终端，采集终端显示管线的压力值，便于操作人员进行控制，温度传感器用于监测可视釜内温度，并传输至采集终端，采集终端根据温度数值控制电路通断单元通断，从而保持恒温，电路通断单元可为交流接触器或继电器。

如附图1所示，还包括回压蓄能器23，对应回压阀21与回压泵22之间位置的回压管线8上固定连通有回压蓄能器23。在使用时，回压蓄能器23主要用于安装在回压泵22与回压阀21之间，用于提供回压压力蓄能；回压蓄能器23使用时需向蓄能器内冲入少量空气或氮气，再将回压容器充满液体，当通过回压阀21的流体有压力稍高时，回压蓄能器23中气体将被压实，稳定回压压力，提高回压控制精度。

如附图1所示，还包括气体压力表24和回压压力表25，对应气体调压阀17和气体流量控制器18之间位置的进气管线12上设有气体压力表24，对应回压蓄能器23位置的回压管线8上设有回压压力表25。在使用时，可根据气体压力表24和回压压力表25直观读取管线内的压力数值。

如附图1所示，还包括单向阀26、混合安全阀27、出口安全阀28，对应气体流量控制器18与混合压力传感器之间位置的进气管线12上依次设有单向阀26和混合安全阀27，对应出口压力传感器20位置的回压管线8上设有出口安全阀28。在使用时，通过设置单向阀26避免气体倒流，通过设置混合安全阀27、出口安全阀28则能够在管线压力达到危险值时自动打开阀门泄压，保护人身安全。

如附图1所示，评价筒4采用316L不锈钢材质，内腔长度1m，内径36mm，体积1000mL，可视釜整体承压20MPa，耐温100℃，可视化长度70%以上。在使用时，可视釜这样设置可视化更高，便于观察，并且能够耐高温高压。

实施例二：该泡沫评价方法，包括三种发泡方式评价，分别为地面发泡方式、井底发泡方式和气液交替方式评价：

（1）地面发泡方式评价

通过电加热片11加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器2中；同时打开平流泵1和气体增压泵5，气液分别经过进气分支管线29和进液分支管线6同时进入泡沫发生器3内发泡，发泡后持续通过泡沫管线30向可视釜中注入泡沫，直至达到需求的气液总量；通过可视釜外部摄像系统16拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径；

（2）井底发泡方式评价

通过电加热片11加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器2中；打开电磁耦合搅拌装置9，以设定转速搅拌，同时打开平流泵1和气体增压泵5，进气管线12和进液管线13直接向可视釜中注入气体和起泡剂溶液，直至所需气液总量，注入完成后关闭电磁耦合搅拌装置9；通过可视釜外部摄像系统16拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径；

（3）气液交替方式评价

通过电加热片11加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量取已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器2中，打开平流泵1，通过进液管线13直接向可视釜中注入起泡剂溶液，关闭平流泵1；打开气体增压泵5，气体通过进气管线12直接向可视釜内注入气体；液体和气体进行交替注入，一直循环直到达到气液总量达到所需，通过可视釜外部摄像系统16拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径。

地面发泡方式为气液同时通过泡沫发生器3发泡完成后向可视釜注入再进行观察，井底发泡为气液同时直接注入可视釜后通过电磁耦合搅拌装置进行搅拌发泡，气液交替注入为气体和液体注入具有时间差，模拟气液交替注入井底进地层后自己发泡的情况，不需要搅拌，在可视釜内观察即可，发泡方式为现有实际的发泡情况，也可根据实际情况和试验需要调整发泡方式和参数，实现试验多样化。

实施例3：该泡沫评价方法按下述方法进行：

通过电加热片11加热可视釜至油藏温度进行预热，用量筒量取20mL原油，倒入可视釜中；用量筒量取不低于200mL已配好的起泡剂溶液，倒入活塞容器2中；打开平流泵1，向可视釜中注入起泡剂溶液80mL，关闭平流泵1；打开气体增压泵5，持续注入氮气至设定压力，关闭气体增压泵5；打开电磁耦合搅拌装置9以2000r/min转速搅拌 3min，关闭电磁耦合搅拌装置9；通过可视釜外部摄像系统16拍摄泡沫图像，观察泡沫形态，记录发泡体积、泡沫半衰期、泡沫析液半衰期和泡沫直径。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。