本发明专利技术涉及含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置及临界压力确定方法，包括微液量注入系统、压力采集与传输系统、显微观测系统、微通道内颗粒筛选及运移系统；通过搭建非连续相渗流实验装置，采用定制微流控芯片对凝胶颗粒粒径进行精确筛选，采用高精度压力传感系统及显微观测系统，实时监测不同粒径、不同弹性模量及不同数量下的凝胶颗粒在单通道微流控芯片中的运移形式、存在状态和压力波动等情况。根据所获得不同条件下的凝胶颗粒通过单个喉道时临界压力变化规律可以定量分析其在孔喉中运移变化特征，建立起凝胶颗粒变形运移表征模型，对研究其在多孔介质中渗流机制以及粒径与孔喉尺寸最优匹配关系具有重要的指导意义。孔喉尺寸最优匹配关系具有重要的指导意义。孔喉尺寸最优匹配关系具有重要的指导意义。
【技术实现步骤摘要】
含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置及临界压力确定方法
[0001]本专利技术涉及油气田开发工程
，具体为一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置及临界压力确定方法。
技术介绍
[0002]经过长期注水开发或者聚合物驱开发，油藏储层非均质性很严重。含凝胶颗粒的非均相复合驱是进一步提高原油采收率的有效方法。凝胶颗粒可以短暂封堵高渗通道，导致液流从高渗区域向低渗区域转向，以促进油藏均衡驱替。凝胶颗粒封堵高渗通道后局部压力逐渐上升，达到临界通过压力后变形通过，封堵
‑
变形运移
‑
再次封堵的非连续相渗流的特点可有效驱替油藏地层中的剩余原油。然而，目前针对凝胶颗粒微观渗流方面的研究多集中于凝胶颗粒在微通道中运移的形式，少有去定量分析不同弹性模量、不同浓度、不同粒径等条件下的凝胶颗粒临界通过压力与喉道半径的关系。因此，需要建立起一种含凝胶颗粒的非连续相渗流的微观实验装置及临界压力确定方法，以此来定量研究不同条件下的凝胶颗粒在微通道中的渗流机制并对多种因素进行定量分析，为宏观渗流实验及模拟提供输入参数及基础理论认识。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置；
[0004]为了对多种因素进行分析，本专利技术需要通过建立微流控实验装置来监测不同类型及数量的凝胶颗粒在单通道内所产生的压力波动，将各因素与压力波动建立起一定联系，从而获得不同弹性模量及不同数量的凝胶颗粒通过喉道时所产生的临界通过压力与限制比(凝胶颗粒与喉道半径之比)关系图版，并确定凝胶颗粒发生破裂的界限。
[0005]本专利技术还提供了一种通过上述含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置实现临界压力确定的方法。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，包括微液量注入系统、压力采集与传输系统、显微观测系统、微通道内颗粒筛选及运移系统；
[0008]所述微液量注入系统用于注入不同类型的凝胶颗粒溶液；所述压力采集与传输系统用于监测凝胶颗粒在微通道运移及堵塞过程中压力波动特征；所述显微观测系统用于可视化研究凝胶颗粒在微通道中运移状态和堵塞方式；所述微通道内颗粒筛选及运移系统用于精确筛选目标凝胶颗粒。
[0009]根据本专利技术优选的，所述微液量注入系统包括微量注射泵、微量注射器以及管线；
[0010]所述微量注射器与微量注射泵相匹配，所述微量注射器固定在微量注射泵上，通过所述微量注射泵将微量注射器中的液体通过管线泵入所述微通道内颗粒筛选及运移系统中。
[0011]根据本专利技术优选的，所述压力采集与传输系统包括T型管路连接头、压力传感器、
控制器、通讯模块及计算机；T型管路连接头、控制器、通讯模块及计算机依次连接；
[0012]T型管路连接头接入到管线中，流体通过T型管路连接头时，管路内部压力通过T型连接头被压力传感器所感应，随后通过控制器进行数据采集及控制，最后通过通讯模块与计算机通信，进行数据传输。
[0013]根据本专利技术优选的，所述显微观测系统包括高速摄像机和显微镜；
[0014]先利用所述显微镜对所观测目标凝胶颗粒进行捕捉，随后通过所述高速摄像机对目标凝胶颗粒在微通道中堵塞及运移形式进行观测。
[0015]根据本专利技术优选的，所述微通道内颗粒运移系统包括不同结构的单通道微流控芯片。
[0016]根据本专利技术优选的，所述单通道微流控芯片包括凝胶颗粒注入端口、凝胶颗粒筛选端口、废液排出端口、可调节阀门、连续相注入端口、主运移微通道、S形通道、收敛通道、窄喉道以及凝胶颗粒排出端口；
[0017]其中，凝胶颗粒注入端口与废液排出端口位于同一条直线上，凝胶颗粒筛选端口所在通道与凝胶颗粒注入端口和废液排出端口的连通通道垂直；主运移微通道与凝胶颗粒注入端口和废液排出端口的连通通道成125
°
～150
°
夹角，连续相注入端口所在通道与主通道相垂直连通，主运移微通道、S形通道、收敛通道、窄喉道以及凝胶颗粒的排出端口依次连通；
[0018]所述可调节阀门位于主运移微通道的最左端，由主运移微通道控制筛选通道与运移通道的连通。
[0019]根据本专利技术优选的，所述微量注射泵包括恒流量微注射泵和恒压微注射泵，分别用于设置特定流量和特定注入压力。
[0020]根据本专利技术优选的，所述管线的材质为聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物或Tygon硅胶，所述管线的内径为0.039mm～2.54mm。
[0021]根据本专利技术优选的，所述单通道微流控芯片的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚二甲基硅氧烷；所述单通道微流控芯片的厚度为0.5cm～1.5cm。
[0022]根据本专利技术优选的，所述微液量注入系统还包括过滤器，连接所述微量注射器，用于过滤溶液中大颗粒杂质。
[0023]一种通过上述含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置实现临界压力确定的方法，包括步骤如下：
[0024]监测不同类型及数量的凝胶颗粒在单通道内所产生的压力波动；
[0025]建立不同弹性模量及不同浓度的凝胶颗粒通过喉道时所产生的临界压力与限制比关系，并确定凝胶颗粒发生破裂的界限；
[0026]考虑凝胶颗粒变形通过时临界压力与弹性模量、凝胶粒径半径、喉道半径等因素，建立起凝胶颗粒变形通过喉道时定量表征模型。
[0027]一种通过上述含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置实现临界压力确定的方法，包括步骤如下：
[0028](1)通过第三微量注射泵，将筛选凝胶颗粒的微量注射器中的连续相流体通过凝胶颗粒筛选端口注入单通道微流控芯片，整个单通道微流控芯片中饱和连续相流体，关闭可调节阀门；
[0029](2)通过第一微量注射泵以0.1～2μl/min的注入流速下，将储存凝胶颗粒的微量注射器中的球形凝胶颗粒通过凝胶颗粒注入端口注入；
[0030](3)当观测到目标凝胶颗粒时，缓慢打开可调节阀门，通过调节第三微量注射泵的流速，将目标凝胶颗粒快速驱入到主运移微通道中，同时关闭可调节阀门，使其沿主运移微通道运移；
[0031](4)通过第二微量注射泵以0.1～10μl/min的注入流速下，将注入驱替相流体的微量注射器中的注入驱替相流体通过连续相注入端口注入，继续推动目标凝胶颗粒通过S形通道至收敛通道处；
[0032](5)利用高速摄像机及显微镜实时采集颗粒运移形式，并通过压力传感器监测球形凝胶颗粒通过窄喉道过程中压力变化情况，确定临界压力，临界压力是指球形凝胶颗粒能够变形通过窄喉道的最大压力。
[0033]进一步优选的，所建立的凝胶颗粒变形通过喉道时定量表征模型如式(I)所示：
[0034][0035]式(I)中，p
c
为凝胶颗粒变形通过的临界压力，l0为参考长度，取喉道半径，G为弹性模量，R
e
为凝胶颗粒半径，B
t
为喉道半径且p0为参考压力，取大气压，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，其特征在于，包括微液量注入系统、压力采集与传输系统、显微观测系统、微通道内颗粒筛选及运移系统；所述微液量注入系统用于注入不同类型的凝胶颗粒溶液；所述压力采集与传输系统用于监测凝胶颗粒在微通道运移及堵塞过程中压力波动特征；所述显微观测系统用于可视化研究凝胶颗粒在微通道中运移状态和堵塞方式；所述微通道内颗粒筛选及运移系统用于精确筛选目标凝胶颗粒。2.根据权利要求1所述的一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，其特征在于，所述微液量注入系统包括微量注射泵、微量注射器以及管线；所述微量注射器与微量注射泵相匹配，所述微量注射器固定在微量注射泵上，通过所述微量注射泵将微量注射器中的液体通过管线泵入所述微通道内颗粒筛选及运移系统中。3.根据权利要求2所述的一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，其特征在于，所述压力采集与传输系统包括T型管路连接头、压力传感器、控制器、通讯模块及计算机；T型管路连接头、控制器、通讯模块及计算机依次连接；T型管路连接头接入到管线中，流体通过T型管路连接头时，管路内部压力通过T型连接头被压力传感器所感应，随后通过控制器进行数据采集及控制，最后通过通讯模块与计算机通信，进行数据传输。4.根据权利要求3所述的一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，其特征在于，所述显微观测系统包括高速摄像机和显微镜；先利用所述显微镜对所观测目标凝胶颗粒进行捕捉，随后通过所述高速摄像机对目标凝胶颗粒在微通道中堵塞及运移形式进行观测。5.根据权利要求4所述的一种含凝胶颗粒的非连续相渗流实验装置，其特征在于，所述微通道内颗粒运移系统包括不同结构的单通道微流控芯片；所述单通道微流控芯片包括凝胶颗粒注入端口、凝胶颗粒筛选端口、废液排出端口、可调节阀门、连续相注入端口、主运移微通道、S形通道、收敛通道、窄喉道以及凝胶颗粒排出端口；其中，凝胶颗粒注入端口与废液排出端口位于同一条直线上，凝胶颗粒筛选端口所在通道与凝胶颗粒注入端口和废液排出端口的连通通道垂直；主运移微通道与凝胶颗粒注入端口和废液排出端口的连通通道成125
°
～150
°
夹角，连续相注入端口所在通道与主通道相垂直连通，主运移微通道、S形通道、收敛通道、窄喉道以及凝胶颗粒的排出端口依次连通；所述可调节阀门位于主运移微通道的最左端，由主运移...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯健，韦贝，刘永盛，周康，杜庆军，刘永革，赵二猛，吴德君，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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