高压注气驱油全程可视实验装置和方法

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高压注气驱油全程可视实验装置和方法
技术领域
[0001] 本发明属于石油化工技术领域，涉及一种研究注气驱油机理的实验装置，具体涉及一种高压注气驱油全程可视实验装置和方法。
背景技术
[0002] 注气驱油的过程及效果，在很大程度上与注气的压力有关，一般是在油藏的压力下开始注气。而油藏的压力可高达10-30MPa，因此注气驱油实验需要在高压下进行。另一方面，注气驱油与水驱油不同，它存在油-气的互溶，存在油和注入气间的传质，在一定条件下可以达到混相。当然，能否达到混相、怎样达到混相，这是需要根据某个油田的原油性质来具体实验获得的。不同地区的原油品质差异很大，性质也差异很大，因此气驱油的过程、效果也差异很大，因此需要根据原油性质及注入气条件进行研究。实验就是研究的一种主要手段。
[0003] 目前现有的实验方法，主要采用钢制细长管模型，它的特点是：由于采用不锈钢制作，可以满足高温、高压注气的要求，也可以满足长度的要求，一般可达10米以上。但主要缺点由于不锈钢制造，因此中间驱油过程不可视，不知道原油与气体怎样混合。如果不观察中间过程，就不能充分理解混相机理和机制。虽然可以在出口安装一个视窗，但是仅能观察出口的情况，不能观察中间过程。
发明内容
[0004] 本发明提供一种高压注气驱油全程可视实验装置和方法，以解决现有的钢制细长管不能观察中间实验过程的问题。
[0005] 为此，本发明提出一种高压注气驱油全程可视实验装置，用来模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程，所述高压注气驱油全程可视实验装置包括：
[0006] 细长玻璃管和包围在所述细长玻璃管之外的密闭容器，
[0007] 所述密闭容器中填充有包围在所述细长玻璃管之外的平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体，所述保护流体为透明的。
[0008] 进一步地，所述保护流体为蒸馏水。
[0009] 进一步地，所述密闭容器由金属外壳形成，所述金属外壳上开有多个观察孔，所述观察孔处安装有耐压石英玻璃块形成的视窗。
[0010] 进一步地，所述高压注气驱油全程可视实验装置还包括：对所述保护流体加压的加压泵。
[0011] 进一步地，所述耐压石英玻璃块为平板状。
[0012] 进一步地，所述细长玻璃管的累计长度为10米以上，所述细长玻璃管通过一米长的玻璃管单元连接形成。
[0013] 本发明还提供一种高压注气驱油全程可视实验方法，包括：从细长玻璃管的一端泵入注入气，从所述细长玻璃管的另外一端输出产出液，在所述细长玻璃管之外填充平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体，在泵入注入气的同时增加所述细长玻璃管外的保护流体的压力，使得所述细长玻璃管的内外压差在实验过程中小于所述细长玻璃管的耐压压力。
[0014] 进一步地，所述保护流体为蒸馏水。
[0015] 进一步地，使用密闭容器容纳所述保护流体，所述密闭容器由金属外壳形成，所述金属外壳上开有多个观察孔，所述观察孔处安装有耐压石英玻璃块形成的视窗。
[0016] 进一步地，所述耐压石英玻璃块为平板状。
[0017] 本发明采用了玻璃管代替钢制细长管来完成实验，由于玻璃管为透明的，所以整个实验过程都可以全程观察，同时，本发明为了克服玻璃管难以承受注入气的巨大压力的问题，本发明采用在所述细长玻璃管之外填充平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体，使得玻璃管在实验过程中，通过玻璃管之外的保护流体的平衡作用增加了玻璃管对注入气的承受压力，从而解决了玻璃管难以承受注入气的巨大压力的问题。
[0018] 进而，本发明采用保护流体为蒸馏水，一方面，蒸馏水不易生水垢，有利于实验的全程可视观察，另一方面，蒸馏水对细长玻璃管的外壁产生的压力均衡，不会产生由于杂质或水垢对细长玻璃管的外壁产生的压力不均的现象，从而更好的保护了细长玻璃管，避免了长达10米的细长玻璃管在巨大的内外压之下，由于压力不均而产生的爆裂的现象。
附图说明
[0019] 图1为根据本发明实施例的高压注气驱油全程可视实验装置整体结构示意图。
[0020] 附图标号说明：
[0021] 1、细长玻璃管 2、玻璃管入口 3、玻璃管出口 4、密闭容器 5、保护流体[0022] 6、保护流体入口接头 7、管线 8、加压泵 9、石英砂 10、实验用液体 11、注入气
12、视窗
具体实施方式
[0023] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
[0024] 图1为根据本发明实施例的高压注气驱油全程可视实验装置整体结构示意图，如图1所示，根据本发明实施例的一种高压注气驱油全程可视实验装置，用来模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程，所述高压注气驱油全程可视实验装置包括：细长玻璃管1和包围在所述细长玻璃管之外的密闭容器4。
[0025] 细长玻璃管1为透明的实验用玻璃管，一端为玻璃管入口2，可以泵入注入气，另一端为玻璃管出口3，可以输出产出液。细长玻璃管1为两端开口的圆柱形玻璃管，内装有
2
石英砂9形成孔隙介质，石英砂9的孔隙度为25％-30％，渗透率1-9μm，石英砂9为球形颗粒，粒径从20目-300目。孔隙介质内装有实验用液体10，例如为原油。所述密闭容器4中填充有包围在所述细长玻璃管之外的平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体5，所述保护流体为透明的。保护流体5的压力为高压，例如为20MPa或以上，小于但近似等于注入气的压力。在所述细长玻璃管之外填充平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体，使得玻璃管在实验过程中，通过玻璃管之外的保护流体的平衡作用增加了玻璃管对注入气的承受压力，从而解决了玻璃管难以承受注入气的巨大压力的问题。
[0026] 进一步地，所述保护流体5为蒸馏水。一方面，蒸馏水不易生水垢，有利于实验的全程可视观察，另一方面，蒸馏水对细长玻璃管的外壁产生的压力均衡，不会产生由于杂质或水垢对细长玻璃管的外壁产生的压力不均的现象，从而更好的保护了细长玻璃管，避免了长达10米的细长玻璃管在巨大的内外压之下，由于压力不均而产生的爆裂的现象。此外，保护流体5也可以为其他透明的液体或气体，但成本更高。
[0027] 进一步地，所述密闭容器4由金属外壳形成，所述金属外壳上开有多个观察孔，所述观察孔处安装有耐压石英玻璃块形成的视窗12。由于保护流体5也为高压的流体，所以，为了提高密闭容器4的耐压性，将密闭容器4由金属外壳形成，同时，视窗12由耐压石英玻璃块形成。视窗12处的石英玻璃厚度可以远远大于细长玻璃管1的厚度，这样，可以减小细长玻璃管1的厚度，增加视窗12处的石英玻璃厚度，既保证密闭容器4内的压力不影响实验，不影响细长玻璃管1的制作和成本，也有利于观察。较佳地，所述耐压石英玻璃块为平板状，厚度大于细长玻璃管1，既便于制作，也厚实稳固，能承受保护流体5的高压。
[0028] 进一步地，所述高压注气驱油全程可视实验装置还包括：对所述保护流体5加压的加压泵8，通过加压泵可以在整个实验过程中保持保护流体5的压力。加压泵可以为围压泵或环压泵，增压能力较强。保护流体5，例如为蒸馏水，通过保护流体入口接头6和管线
7，与围压泵相连被加压到密闭容器4中。
[0029] 进一步地，所述细长玻璃管的累计长度为10米以上，所述细长玻璃管通过一米长的玻璃管单元连接形成，这样，便于制作。
[0030] 如图1所示，本发明还提供一种高压注气驱油全程可视实验方法，包括：从细长玻璃管1的一端，例如从玻璃管入口2泵入注入气11，从另外所述细长玻璃管的一端，例如从玻璃管出口3输出产出液，在所述细长玻璃管1之外填充平衡所述细长玻璃管内外压力的保护流体5，在泵入注入气11的同时增加所述细长玻璃管1外的保护流体5的压力，使得所述细长玻璃管1的内外压差在实验过程中小于所述细长玻璃管1的耐压压力，模拟注气实验中注入气的混相及驱油过程。也就是，通过细长玻璃管1外的保护流体5的压力，平衡或抵消掉细长玻璃管1内部承受的注入气11的高压，从而在同样的耐压条件下，本发明的细长玻璃管1内部可以承受实验所要求的注入气11的高压和高温，例如压力30MPa，温度为
100摄氏度。
[0031] 本发明通过提高保护流体5例如为蒸馏水的压力，也就是形成细长玻璃管环压，对细长玻璃管1形成保护，因而，在对细长玻璃管外的保护流体5加压时，要在细长玻璃管
1内部也泵入注入气11的条件下，即对细长玻璃管外的保护流体5加压与细长玻璃管1内部也泵入注入气11同步进行。不能在细长玻璃管1内部没泵入注入气11时就先行加压，否则超过细长玻璃管1的耐压能力时，细长玻璃管1会因保护流体5压力过大而受到来自外壁的压力而爆裂。也不能在注入气11完全注入细长玻璃管1后再加压，因为，注入气11的高压足以从内部使细长玻璃管1爆裂。所以，本发明是一边对细长玻璃管1管内泵入注入气11，另一边同时对细长玻璃管1的管外加压，并保持细长玻璃管1的内外压差在实验过程中小于所述细长玻璃管1的耐压压力，只要细长玻璃管1的管外的保护流体5压力与注入气11的压力差小于细长玻璃管1的耐压压力，就能够完成高压注气驱油全程可视实验。
关于保护流体的5压力与注入气11的压力，可以设置各自的压力表分别显示，因而得以控制。注入气11可以为N2、CO2、天然气，实验用液体10可以为各种驱油介质，如：水、泡沫、化学剂、聚合物等。
[0032] 进一步地，所述保护流体为蒸馏水。蒸馏水不易生水垢，有利于实验的全程可视观察，另一方面，蒸馏水对细长玻璃管的外壁产生的压力均衡，不会产生由于杂质或水垢对细长玻璃管的外壁产生的压力不均的现象，从而更好的保护了细长玻璃管，避免了长达10米的细长玻璃管在巨大的内外压之下，由于压力不均而产生的爆裂的现象。
[0033] 进一步地，高压注气驱油全程可视实验方法使用密闭容器容纳所述保护流体，所述密闭容器由金属外壳形成，所述金属外壳上开有多个观察12孔，所述观察孔处安装有耐压石英玻璃块形成的视窗。这样，相当于将细长玻璃管1承受的压力转移到观察孔12处的耐压石英玻璃块上，而观察孔12处的耐压石英玻璃块可以不像细长玻璃管1那样受厚度和形状的限制，可以制成平板状，可以加厚。
[0034] 本发明实现了整个驱油过程的可视化，相对于密闭容器用全程的兰宝石玻璃，本发明降低了成本，从而为实验提供了有利的手段。
[0035] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。