高温高压条件下碳化水的驱替系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种高温高压条件下碳化水的驱替系统，包括依次连接的注入系统、驱替系统、模型系统和计量系统，所述驱替系统包括并联在所述注入系统和所述模型系统之间的水驱替系统、油驱替系统和碳化水驱替系统，所述碳化水为溶有CO2的水溶液。与该驱替系统相对应的驱替步骤包括：建立岩心的初始含油饱和度和束缚水饱和度；对天然岩心进行水驱替，得到岩心的水驱采收率；对天然岩心进行碳化水驱替，得到水驱后岩心的碳化水驱采收率。本发明专利技术采用碳化水作为油藏的驱替流体，用于油藏水驱结束后高含水阶段提高油藏采收率的主要措施，有助于解决油藏注水开采后期剩余油残存，无法采出导致油藏采收率低和油藏经济效益差的问题。

Displacement system and method of carbonized water under high temperature and high pressure

【技术实现步骤摘要】
高温高压条件下碳化水的驱替系统及其方法
本专利技术属于油气藏开发
，具体涉及一种高温高压条件下碳化水的驱替系统及其方法。
技术介绍
在油藏注水开发过程中，由于注入水波及效率低，对于一些油藏特别是强水湿油藏，水驱结束后存在大量以孤立油滴形式存在的剩余油，这些孤立油滴不能通过小吼道，这种现象被称为水锁效应。目前，室内驱油实验普遍采用地层岩心或人造岩心作为研究对象，利用不同的流体在模拟地层条件下进行驱油实验，使用的仪器主要是驱替装置。根据驱替实验中使用的流体不同，驱替装置也会有一定的差别。经过大量调研，目前室内岩心驱替实验采用的驱替方式主要有水驱、CO2驱、水气交替注入和CO2泡沫驱等。在水驱过程中，注入水会优先通过渗透率高，孔喉大的区域，无法波及到物性差的区域，形成优势水流通道，后续的注入水会优先通过优势通道，导致波及效率低，另外水锁效应导致注入水无法通过小孔喉，波及效率低，油藏中仍存在大量的剩余油。在CO2驱过程中，由于CO2气体的高流动性和重力分异作用，再加上存在水锁效应，严重影响CO2驱过程中油藏的采收率。CO2驱一般在水驱之后，CO2在注入过程中对设备会有严重的腐蚀，生产相同的原油，CO2的需求量较大，如地层中存在裂缝，CO2一旦进入裂缝发生气窜，气油比会快速上升，导致设备在高负荷下运行，造成设备损耗，减少使用寿命。由于很多油田处于偏远或者交通不便的地区，CO2气源不充足，导致CO2驱受限制。在水气交替注入过程中，由于重力分异作用，CO2气体会进入顶部，注入水则累积在下部，相对于CO2驱来说，水气同时注入对剩余油有一定的驱替效果，但仍然无法解决水锁效应的影响。CO2泡沫驱旨在降低气体的流动性，提高气体的驱油效率，但泡沫薄膜的低吸水性及稳定性限制CO2泡沫驱在油田中的使用。以上几种室内驱油方式均存在一定问题，不能有效的解决水驱之后水锁效应对后续驱替流体的影响，造成油藏中存在大量的剩余油，最终采收率很低，油藏经济效益差。因此，急需开发一种新型的高温高压条件下碳化水的驱替系统及其方法，以解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高温高压条件下碳化水的驱替系统，包括依次连接的注入系统、驱替系统、模型系统和计量系统，还包括恒温控制系统，所述驱替系统和所述模型系统设置在所述恒温控制系统的内部；所述驱替系统包括并联在所述注入系统和所述模型系统之间的水驱替系统、油驱替系统和碳化水驱替系统，所述碳化水为溶有CO2的水溶液。碳化水是在高压下将一定量的CO2溶解在具有一定矿化度的地层水中形成的一种流体。由于碳化水中的CO2在水中处于完全溶解的状态，碳化水在与原油接触的情况下，其溶解的CO2由于扩散传质的作用进入原油，溶有CO2的原油会导致原油的粘度下降，体积膨胀，加速原油从岩心中排出来。恒温控制系统为恒温箱，主要用于放置活塞容器和模型系统，以模拟地层温度。采用恒温式电加热箱，通过顶部的两个高温循环分机推动热量循环流动，从而确保恒温箱内能够加热均匀，无死角，加热温度可达到150℃，采用PID调节控制温度，控温精度±1℃，工作室内尺寸为1500×800×750mm（长×宽×高），前后开门，内装照明灯，内胆采用不锈钢加工而成，为实验提供所需温度。优选的是，所述碳化水驱替系统包括碳化水的制备系统；所述碳化水的制备系统包括三个活塞容器，分别为CO2注入容器、水容器和搅拌容器，三个容器内均设置可上下运动的活塞；所述CO2注入容器、水容器和搅拌容器均放置在所述恒温控制系统的内部。在上述任一方案中优选的是，所述CO2注入容器的上端有两个管口，其中一个管口通过管线依次与调压阀、高压储罐、气体增压泵和CO2气源连接，另一个管口通过管线依次与回压阀和所述搅拌容器的下端连接；所述气体增压泵还连接空气压缩机；所述回压阀还通过管线依次连接回压容器和回压泵。在上述任一方案中优选的是，所述CO2气源与所述气体增压泵之间安装开关阀门Ⅰ；所述气体增压泵与所述高压储罐之间安装开关阀门Ⅱ；所述调压阀与所述CO2注入容器之间安装开关阀门Ⅲ；所述气体增压泵与所述空气压缩机之间安装电磁阀；所述高压储罐上安装安全阀。在上述任一方案中优选的是，所述CO2气源、高压储罐、调压阀和回压阀的管线上均安装压力表。在上述任一方案中优选的是，所述CO2注入容器的下端通过管线与恒速恒压泵Ⅰ连接。在上述任一方案中优选的是，所述水容器的上端通过管线与所述搅拌容器的下端连接，所述水容器的下端通过管线与恒速恒压泵Ⅱ连接。在上述任一方案中优选的是，所述水容器内盛装地层水或活化水。在上述任一方案中优选的是，所述搅拌容器的下端通过管线与所述模型系统的入口端连接，该管线上安装四通阀Ⅰ。在上述任一方案中优选的是，所述搅拌容器的上端通过管线与所述注入系统连接，该管线上安装四通阀Ⅱ。空气压缩机主要是对空气进行压缩，增压的空气一方面用于开启恒速恒压泵的气动阀，另一方面用于气体增压泵的动力。气体增压泵用于气体增压，采用普通压缩空气驱动，驱动压力为0.4-0.6MPa，工作时无电火花。选用SITEC气动增压泵，型号为GBD100，增压比为100:1，最大出口压力为600Bar，最大流量为40L/min。高压气体储罐的容积为2L，最大工作压力为60MPa，材质为316L。低压气体储罐为CO2气源，为高纯的CO2气体。连接在高压储罐的安全阀可作为安全控制系统，当储罐压力高于55MPa时，安全阀自动打开对储罐进行泄压。恒速恒压泵的型号为HAS-200HSB，流程范围为0.01-60ml/min，流量精度为0.01ml，单缸容积为200ml，工作压力为60MPa，主要用于为实验提供动力源，可连续无脉冲循环，并且能够恒速、恒压的工作。该恒速恒压泵计量准确、精度高，具有压力保护及位置上下限保护，泵头材料采用316L，具有抽吸、排液、预增压的功能，换向阀采用电磁阀控制气动阀。该泵自带RS485通讯，可由计算机直接控制，也可在操作屏幕上控制，主要用于碳化水中水和CO2的比例注入以及对碳化水体系进行施压，并将碳化水注入天然岩心中。碳化水高压CO2注入容器的容积为1L，最大工作压力为50MPa，材质为316L；高温高压水容器的容积为1L，最大工作压力为50MPa，材质为316L；高温高压碳化水搅拌容器的容积为2L，最大工作压力为50MPa，采用磁力搅拌机构，主要用于带动内部搅拌机构旋转搅拌，搅拌速度可调，搅拌速度范围为0-1000r/min，无极可调。本专利技术中，碳化水的制备和注入过程如下：CO2气源与气体增压泵相连，气体增压泵由与之相连的空气压缩机提供动力，打开开关阀门Ⅰ，气瓶中的CO2进入气体增压泵，通过空气压缩机对进入气体增压泵的CO2气体进行增压，增压后的CO2气体由开关阀门Ⅱ控制，并进入高压储罐；高压储罐的上部设有安全阀，当高压储罐内的气体压力高于55MPa时，安全阀将开启，降低高压储罐内的压力，从而保证实验操作人员及设备的安全；关闭开关阀门Ⅰ、电磁阀和开关阀门Ⅱ；调节调压阀，根据实验要求调节所需压力，打开开关阀门Ⅲ，高压储罐中的CO2气体进入CO2注入容器中；关闭调压阀和开关阀门Ⅲ；CO2由CO2注入容器进入搅拌容器的压力由回压阀控制，根据实验所需压力，利用回压泵对回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压条件下碳化水的驱替系统，包括依次连接的注入系统、驱替系统、模型系统和计量系统，还包括恒温控制系统，所述驱替系统和所述模型系统设置在所述恒温控制系统的内部，其特征在于：所述驱替系统包括并联在所述注入系统和所述模型系统之间的水驱替系统、油驱替系统和碳化水驱替系统，所述碳化水为溶有CO2的水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种高温高压条件下碳化水的驱替系统，包括依次连接的注入系统、驱替系统、模型系统和计量系统，还包括恒温控制系统，所述驱替系统和所述模型系统设置在所述恒温控制系统的内部，其特征在于：所述驱替系统包括并联在所述注入系统和所述模型系统之间的水驱替系统、油驱替系统和碳化水驱替系统，所述碳化水为溶有CO2的水溶液。2.如权利要求1所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述碳化水驱替系统包括碳化水的制备系统；所述碳化水的制备系统包括三个活塞容器，分别为CO2注入容器、水容器和搅拌容器，三个容器内均设置可上下运动的活塞；所述CO2注入容器、水容器和搅拌容器均放置在所述恒温控制系统的内部。3.如权利要求2所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述CO2注入容器的上端有两个管口，其中一个管口通过管线依次与调压阀、高压储罐、气体增压泵和CO2气源连接，另一个管口通过管线依次与回压阀和所述搅拌容器的下端连接；所述气体增压泵还连接空气压缩机；所述回压阀还通过管线依次连接回压容器和回压泵。4.如权利要求3所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述CO2气源与所述气体增压泵之间安装开关阀门Ⅰ；所述气体增压泵与所述高压储罐之间安装开关阀门Ⅱ；所述调压阀与所述CO2注入容器之间安装开关阀门Ⅲ；所述气体增压泵与所述空气压缩机之间安装电磁阀；所述高压储罐上安装安全阀。5.如权利要求4所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述CO2气源、高压储罐、调压阀和回压阀的管线上均安装压力表。6.如权利要求5所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述CO2注入容器的下端通过管线与恒速恒压泵Ⅰ连接。7.如权利要求2所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述水容器的上端通过管线与所述搅拌容器的下端连接，所述水容器的下端通过管线与恒速恒压泵Ⅱ连接。8.如权利要求7所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述水容器内盛装地层水或活化水。9.如权利要求2所述的高温高压条件下碳化水的驱替系统，其特征在于：所述搅拌容器的下端通过管线与所述模型系统的入口端连接，该管线上安装四通阀Ⅰ。10.一种高温高压条件下碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海洋，刘俊辉，程时清，芦鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11