本发明专利技术公开了一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验方法及串联微孔滤膜流动实验装置，包括：压差控制及测量组件、模块组合式串联滤膜单元组件、数据实时采集、处理组件；压差控制及测量组件包括无油空气压缩机、稳压泵和压力感应器；模块组合式串联滤膜单元组件包括储液装置和微孔滤膜安装装置；数据实时采集、处理组件包括与计算机相连接的天平和重量压力测量软件系统；重量压力测量软件系统记录压力大小和流出液质量并进行数据采集；微孔滤膜安装装置用来安装直径为47mm的微孔滤膜；压差控制及测量组件、模块组合式串联滤膜单元组件、数据实时采集、处理组件通过软管连接起来，并用阀门来控制串联实验。
【技术实现步骤摘要】
一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验方法及实验装置
本专利技术属于化学驱提高采收率
，涉及一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验方法及配套的串联微孔滤膜流动实验装置。技术背景化学驱驱油技术是提高石油采收率的一种重要方法，包括聚合物驱和复合化学驱。注入能力是化学驱油剂的主要性能指标之一，良好的注入性能可以使化学驱油剂在同一层系内储层条件差异较大的各层段均匀推进，提高波及效率，从而提高原油采收率。储层的岩石孔隙空间主要由孔隙和喉道构成，喉道的大小控制着储层岩石的渗透能力，只有与储层喉道匹配的化学驱油剂才能在实际应用中表现出较好的注入性。由于不同油藏的储层条件差异性很大，因此开发出适合特定储层条件的驱油剂配方具有重大意义。化学驱油剂中所使用的增稠剂主要是水溶性高分子。高分子在溶液中的分子形态和分子间相互作用决定了驱油剂的流体力学尺寸，也决定了驱油剂在特定渗透率储层中的注入性能。随着化学驱技术的发展，驱油剂的种类越来越丰富，既包括传统的依赖分子量实现高效增粘的超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)类聚合物，也包括依赖分子间相互作用，形成超分子聚集体来提高工作液有效粘度的各种新型聚合物产品，比如疏水缔合聚合物驱油剂。在研究化学驱油剂注入性能的影响因素时，一方面考察聚合物分子量、聚合物溶液浓度、注入速度以及注入方式等因素对聚合物的注入能力的影响，另一方面考察聚合物分子之间、聚合物分子与表面活性剂分子之间通过分子间相互作用所形成的聚集体对注入性能的影响，其中聚合物分子/聚集体尺寸与孔喉尺寸匹配关系是影响化学驱油剂注入性的最重要的控制因素。聚合物分子/聚集体尺寸过大，化学驱油剂可能会堵塞储层，造成伤害；聚合物分子/聚集体尺寸太小，则增粘性较差，会大幅度增加聚合物的用量，影响化学驱的技术经济效果，因此研究聚合物/聚集体尺寸与储层孔喉的匹配关系对于化学驱技术的发展具有重要意义。在实际注入过程中，超分子聚集体的尺寸始终处于动态变化过程中，不仅与聚合物的基本参数密切相关，而且受到水动力学条件的重要影响。因此评价这类新型驱油剂的注入性需要建立新的评价实验方法。传统的聚合物注入性评价方法是使用岩心驱替装置，天然岩心与实际油层的情况最为接近，实验结果最能反映在油藏中的实际。但是这种驱油剂注入性实验的操作复杂，耗时长，岩心选取难度较大，很难进行重复试验和对比性实验，无法进行大量的实验规律研究。近几年来，有人采用微孔滤膜法对聚合物水化分子尺寸进行研究。微孔滤膜法是将微孔滤膜模拟为某个直径孔喉，不同分子量的聚合物用不同孔径的微孔滤膜进行过滤，找到聚合物分子与岩石孔喉大小的匹配关系。微孔滤膜的孔径和孔分布比较均匀，其数据具有重复性和可靠性。中国石油大学的林梅钦等人用核孔膜过滤实验研究了聚合物与核孔膜孔隙间的匹配关系，在一定压力下记录一定质量的聚合物溶液通过不同孔径核孔膜的时间，根据过滤体积与过滤时间的曲线判断聚合物分子大小与核孔膜孔径的匹配关系，测定聚合物溶液在不同孔径核孔膜流出前后的粘度，浓度来判断聚合物溶液在核孔膜的滞留情况，用核孔滤膜法测得的聚合物分子尺寸与动态光散射法测得的聚合物分子线团大小基本相一致(林梅钦，左清泉等人，部分水解聚丙烯酰胺与核孔膜孔隙的匹配关系，石油化工高等学校学报，2012，25 (2))。这种实验方法可以初步快速判断一种聚合物的流体力学尺寸，但是存在如下缺点:1、由于聚合物水化分子具有粘弹性，在压力作用下会产生形变，因此采用流量作为主要技术指标判别聚合物能否通过特定孔喉不准确、不全面，更为重要的是，由于没有建立微孔滤膜孔径与储层渗透率的关系，因此实验结果对驱油剂在实际储层的应用缺乏指导意义；2、采用氮气瓶来提供压力，用减压阀来调节所需压力，使用秒表记录流出液流出时间，实验精确度不高，数据量较小，难以分析驱油剂的动态流动实验特征；3、该实验装置只能实现单级过滤，不能实现多级过滤，因此可以初步判断聚合物溶液与微孔滤膜的匹配性，不能通过动态分析来判断注入流体的传导性，无法确定驱油剂能否在地层中均匀向前推进；4、该实验方法没有考虑分子间相互作用，因此只适用于研究没有分子间相互作用的聚丙烯酰胺，不适合研究具有超分子结构的新型驱油剂。
技术实现思路
本专利技术提供一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的实验方法，并设计配套的评价实验装置。本专利技术的目的之一是根据小分子粘性流体(甘油)、超高分子量聚合物(HPAM)和新型超分子驱油剂(疏水缔合聚合物)在串联微孔滤膜流动实验中的动态特征和流经多孔滤膜前后溶液性质的变化，确定化学驱油剂通过不同孔径微孔滤膜的实验判定标准，建立化学驱油剂与储层渗透率是否匹配的实验判定标准:1、驱油剂在过滤前后的剪切粘度粘度变化< 10% ;2、驱油剂流经不同级别微孔滤膜时能够快速((400秒)、稳定地建立均匀压力差；3、各级微孔滤膜压力稳定后，驱油剂的流出速度在整个实验过程中基本保持不变(波动幅度< 10% )0本专利技术目的之二是根据对理想均质多孔介质物理模型的理论分析和理想物理模型渗透率的实验结果回归计算，建立了储层渗透率与孔喉的对应关系。采用一系列不同直径单分散玻璃微珠填充获得理想均质多孔介质物理模型，通过对玻璃微珠不同排列方式对孔隙度、孔隙体积等参数的影响分析和不同直径玻璃微珠填充物理模型水测渗透率结果的数学分析，建立了单分散玻璃微珠填充均质物理模型渗透率与储层孔喉直径的对应关系，并以此作为选取储层渗透率所对应的滤膜孔径的依据。本专利技术目的之三提供一种多级微孔滤膜串联实验装置，通过多级滤膜之间压差的均匀性和建立稳定压差所需要的时间来准确评价驱油剂的注入动态特征，建立了一种评价不同性质化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的实验方法。由于许多新型驱油剂在溶液中以聚集体的形式存在，在一定压差(剪切速率)条件下聚集体可以拆散，从而顺利通过微孔滤膜，但是这种聚集体结构能否有效恢复对于驱油剂的驱油能力至关重要。采用单级滤膜无法判断驱油剂注入过程中聚集体尺寸的变化，因此需要测量驱油剂在通过多级滤膜时压差的均匀性和建立压差的时间来判断该驱油剂是否与储层孔隙匹配，是否能在地层中均匀向前推进。该实验装置的核心部分包括多个串联的微孔滤膜单元，在每两个微孔滤膜单元之间安装压力传感器，每个串联的微孔滤膜单元流出液的实时质量数据可以通过带有实时数据传输功能的电子天平进行监测。对化学驱油剂通过微孔滤膜单元前后剪切粘度分析和化学驱油剂在不同直径微孔滤膜单元串联组合实验装置中的流动动态特征分析，实现对化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的快速、准确判断。该实验装置可以用来快速评价化学驱油剂与特定渗透率储层的匹配关系，也可以用来研究驱油剂分子结构、组成与注入性的关系，还可以用来研究驱油剂在储层中的传播特性和动态特征。本专利技术中串联微孔滤膜流动实验装置主要由四个部分组成，包括:(1)恒压或恒速驱动装置及压差测量、控制组件；(2)模块组合式串联滤膜单元组件；(3)滤膜单元压力和流出液质量测量组件；(4)压力、质量数据实时采集和处理平台。实验中的动力源可以为精密恒流泵(流速范围0.001 - 12.0mL/min)或者恒压驱动装置。其中恒压驱动装置包括气体压力源(压力输出≤ 0.8MP本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验装置，包括：压差控制及测量组件、模块组合式串联滤膜单元组件、数据实时采集、处理组件；压差控制及测量组件包括无油空气压缩机(100)、稳压泵(101)和压力感应器(110，111，112)；无油空气压缩机(100)提供压力，稳压泵(101)来用调节所需压力，并保持压力稳定；模块组合式串联滤膜单元组件包括储液装置(108，109)和微孔滤膜安装装置(113，114，115)；微孔滤膜安装装置(113，114，115)串联；数据实时采集、处理组件包括与计算机相连接的天平(116)和重量压力测量软件系统(117)；把液体装入储液罐中，用阀门控制溶液的流出，当有液体通过连接管流经压力感应器(110，111，112)时，计算机重量压力测量软件系统(117)记录压力大小和流出液质量并进行数据采集；微孔滤膜安装装置用来安装直径为47mm的微孔滤膜；压差控制及测量组件、模块组合式串联滤膜单元组件、数据实时采集、处理组件通过软管连接起来，并用阀门来控制串联实验。
【技术特征摘要】
1.一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验装置，包括:压差控制及测量组件、模块组合式串联滤膜单元组件、数据实时采集、处理组件；压差控制及测量组件包括无油空气压缩机(100)、稳压泵(101)和压力感应器(110，111，112);无油空气压缩机(100)提供压力，稳压泵(101)来用调节所需压力，并保持压力稳定；模块组合式串联滤膜单元组件包括储液装置(108，109)和微孔滤膜安装装置(113，114，115);微孔滤膜安装装置(113，114，115)串联；数据实时采集、处理组件包括与计算机相连接的天平(116)和重量压力测量软件系统(117);把液体装入储液罐中，用阀门控制溶液的流出，当有液体通过连接管流经压力感应器(110，111，112)时，计算机重量压力测量软件系统(117)记录压力大小和流出液质量并进行数据采集；微孔滤膜安装装置用来安装直径为47_的微孔滤膜；压差控制及测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯茹森，郭拥军，胡俊，嵇薇，唐昊，高飞龙，张新民，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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