一種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
技術(shù)背景
[0002]石油是工業(yè)的血液，是支撐經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的支柱性能源，我國(guó)石油的可持續(xù)開發(fā)關(guān)系到國(guó)家的能源安全，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)起到了至關(guān)重要的作用。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)石油資源的需求量越來越大。但大部分油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)中后期，開采難度越來越大，在考慮環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的情況下，如何有效提高石油采收率受到了工程師們的廣泛關(guān)注。注氣提高采收率技術(shù)是目前工程師們普遍認(rèn)可的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的開采技術(shù)，它的原理在于注入的氣體與地層原油之間發(fā)生擴(kuò)散、傳質(zhì)，消除毛管力作用，提高原油的流動(dòng)性，從而使殘余油飽和度降低，達(dá)到提高驅(qū)油效率的目的。然而，人們對(duì)地層空隙中氣驅(qū)動(dòng)態(tài)流動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)還不夠，如何可視化觀測(cè)地層孔隙中氣體驅(qū)油動(dòng)態(tài)流動(dòng)特征是丞待解決的問題。
[0003]目前，室內(nèi)開展的孔隙流動(dòng)測(cè)試主要集中于孔隙度、滲透率的測(cè)試，缺乏可視化監(jiān)測(cè)孔隙中氣體驅(qū)替液體流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置及方法存在的不足，提出一種可以開展不同上部壓力、不同驅(qū)替壓力條件下可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置由注氣系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、玻璃箱、圖像采集系統(tǒng)組成。其中注氣系統(tǒng)由注氣栗、注氣測(cè)壓表、注氣閥門和注氣管組成，注氣栗通過軟管與注氣管連接至玻璃箱底部，且注氣管一端插入玻璃箱底端，在軟管上安裝有注氣測(cè)壓表，在注氣管上安裝有注氣閥門。加壓系統(tǒng)由加壓氣栗、加壓測(cè)壓表、加壓閥門組成，加壓氣栗通過軟管連接至玻璃箱左側(cè)面頂部，軟管上安裝有加壓閥門和加壓測(cè)壓表。玻璃箱中下部放置有固定支撐的濾網(wǎng)，濾網(wǎng)中部的正下方安裝有一個(gè)壓力傳感器。玻璃箱的正面右下角和右側(cè)面分別設(shè)置一個(gè)短標(biāo)尺和一個(gè)長(zhǎng)標(biāo)尺，且兩個(gè)標(biāo)尺的零刻度對(duì)應(yīng)于濾網(wǎng)的中部。圖像采集系統(tǒng)由高速攝像機(jī)和數(shù)據(jù)處理終端組成，放置于玻璃箱的正前方。
[0007]—種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置可以提供模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)方法，通過加沙口向玻璃箱中依次倒入細(xì)沙、中沙、粗沙，加沙高度分別記為H3、H4、H5，其中細(xì)沙高出濾網(wǎng)頂部H7。然后向玻璃箱中加水，使沙粒全部潤(rùn)濕，且濾網(wǎng)下方充滿水，至水面上升高出粗沙頂面H6,此時(shí)水面至箱底高度為氏。關(guān)閉玻璃箱的加沙口，打開加壓閥門，啟動(dòng)加壓氣栗，使水面上方氣體壓力升高至P。(P。為根據(jù)需要設(shè)定的液面壓力)，然后關(guān)閉加壓閥門和加壓氣栗，并打開注氣閥門，啟動(dòng)注氣栗。
[0008]觀察注氣測(cè)壓表，當(dāng)注氣壓力大于玻璃箱底部靜壓力時(shí)，氣體得以進(jìn)入玻璃箱，氣體經(jīng)注氣管進(jìn)入玻璃箱后，浮升至濾網(wǎng)下部，受沙粒阻礙在濾網(wǎng)下部聚集形成氣穴，此時(shí)氣穴壓力被壓力傳感器采集，壓力值記為Pb。氣穴形成后，可記錄氣穴下方液面至箱底的距離，為H2。當(dāng)Pb小于氣穴上部沙粒與水體構(gòu)成的上覆壓力時(shí)，氣穴氣體沒有足夠的壓能滲入沙粒，不會(huì)發(fā)生氣驅(qū)現(xiàn)象；當(dāng)Pb大于氣穴上部沙粒與水體構(gòu)成的上覆壓力時(shí)，則發(fā)生氣驅(qū)現(xiàn)象。
[0009]氣驅(qū)一旦發(fā)生，則通過壓力傳感器采集氣驅(qū)過程中氣穴壓力的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)用高速攝像機(jī)捕捉氣體滲入沙粒至浮升到液面的全過程。
[0010]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)調(diào)節(jié)玻璃箱頂部的加壓閥門，改變加壓氣栗的加壓時(shí)長(zhǎng)，可以模擬不同上部壓力條件下氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征；
[0012](2)調(diào)節(jié)玻璃箱底部的注氣閥門，可以模擬不同注氣壓力條件下氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征；
[0013](3)本發(fā)明可以放置不同粒徑組合的沙粒，以模擬不同粒徑條件下地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征實(shí)驗(yàn)；
[0014](4)本發(fā)明的加沙高度可根據(jù)需要調(diào)整，其高度可由長(zhǎng)標(biāo)尺讀?。?br>[0015](5)壓力傳感器和高速攝像機(jī)可以實(shí)時(shí)全程采集氣驅(qū)過程中氣穴壓力的變化和氣驅(qū)動(dòng)態(tài)流動(dòng)特征。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖2是本發(fā)明玻璃箱的側(cè)視圖
[0018]圖3是本發(fā)明的工作示意圖
[0019]圖4是本發(fā)明的濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
[0020]圖中:1、加沙口 ；2、玻璃箱；3、粗沙粒；4、中沙粒；5、細(xì)沙粒；6、濾網(wǎng)；7、注氣管；8、注氣閥門；9、注氣測(cè)壓表；10、注氣栗；11、加壓氣栗；12、加壓閥門；13、加壓測(cè)壓表；14、短標(biāo)尺；15、壓力傳感器；16、高速攝像機(jī)；17、數(shù)據(jù)處理終端；18、長(zhǎng)標(biāo)尺。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
[0022]如圖1所示，一種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置由注氣系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、玻璃箱、圖像采集系統(tǒng)組成。其中注氣系統(tǒng)由注氣栗10、注氣測(cè)壓表9、注氣閥門8和注氣管7組成，注氣栗10通過軟管與注氣管7連接至玻璃箱2底部，且注氣管7 —端插入玻璃箱2底端，在軟管上安裝有注氣測(cè)壓表9，在注氣管7上安裝有注氣閥門8。加壓系統(tǒng)由加壓氣栗11、加壓測(cè)壓表13、加壓閥門12組成，加壓氣栗11通過軟管連接至玻璃箱2左側(cè)面頂部，軟管上安裝有加壓閥門12和加壓測(cè)壓表13。玻璃箱2中下部放置有固定支撐的濾網(wǎng)6 (見圖4)，濾網(wǎng)6中部的正下方安裝有一個(gè)壓力傳感器15 (見圖2、圖3)。玻璃箱2的正面右下角和右側(cè)面分別設(shè)置一個(gè)短標(biāo)尺14和一個(gè)長(zhǎng)標(biāo)尺18，且兩個(gè)標(biāo)尺的零刻度對(duì)應(yīng)于濾網(wǎng)6的中部。圖像采集系統(tǒng)由高速攝像機(jī)16和數(shù)據(jù)處理終端17組成，放置于玻璃箱2的正前方。
[0023]—種模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)裝置可以提供模擬地層孔隙氣驅(qū)動(dòng)態(tài)特征的實(shí)驗(yàn)方法，如圖2、圖3所示，通過加沙口 I向玻璃箱2中依次倒入細(xì)沙5、中沙4、粗沙3，加沙高度分別記為H3、H4、H5，其中細(xì)沙5高出濾網(wǎng)6頂部H7。然后向玻璃箱2中加水，使沙粒全部潤(rùn)濕，且濾網(wǎng)6下方充滿水，至水面上升高出粗沙3頂面H6，此時(shí)水面至箱底高度為氏。關(guān)閉玻璃箱2的加沙口 1，打開加壓閥門12，啟動(dòng)加壓氣栗11，使水面上方氣體壓力升高至P。，然后關(guān)閉加壓閥門12和加壓氣栗