一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，包括注入系统、反应系统、采收系统和背压系统，其能够模拟纳米颗粒催化剂在油藏中的催化降黏

【技术实现步骤摘要】
一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置及方法


[0001]本专利技术属于油藏开发领域，涉及稠油原位催化改质降黏开采技术，特别是涉及一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置及方法。

技术介绍

[0002]注蒸汽采油是目前稠油开采的有效方式，但是应用温度仍然较高。理论研究表明，在注蒸汽过程中添加纳米颗粒催化剂(以下简称“纳米颗粒”)，不仅可有效降低反应温度窗口和反应活化能，而且纳米颗粒在油藏中还可以辅助降低稠油粘度，同时可以驱动岩石表面原油，这对于稠油提高采收率和稠油低能耗开发等具有重要意义。
[0003]目前，一些研究者基于纳米颗粒稠油催化降黏效果在高温反应釜内展开静态降黏实验研究。但是在实际开发中，纳米颗粒在油藏中的催化降黏是发生在微纳孔隙中的热
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流
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固
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化动态耦合的复杂过程，反应釜内无法准确模拟，因此一些研究者在二维玻璃刻蚀平板、三维玻璃珠填充模型、人造岩心模型和三维砂岩填充模型等实验模型内开展纳米颗粒流体动态驱替和原位催化改质降黏实验研究。然而，现有这些实验模型存在不同性质油藏模拟方式繁琐、反应产物表征困难、多场耦合效果差等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置及方法，以解决上述现有实验模型所存在的不同性质油藏模拟方式繁琐、反应产物表征困难、多场耦合效果差等问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，包括：
[0007]反应系统，包括反应容器，所述反应容器上设置有控温装置；
[0008]注入系统，包括与所述反应容器相连的催化剂注入装置和水油注入装置；所述水油注入装置用于向所述反应容器内注入地层水和原油，以使所述反应容器内的多孔试样完成饱和水油过程；所述催化剂注入装置用于向所述反应容器内注入纳米颗粒催化剂流体，以使所述多孔试样模拟纳米颗粒流体在油藏中的催化降黏过程和颗粒运移过程；
[0009]采收系统，与所述反应容器相连，能够采集并检测所述反应容器内的催化反应产物，并进行所述多孔试样内部结构和催化剂元素定位分析；
[0010]背压系统，与所述反应容器相连，用于保持模拟实验过程中所述反应容器内的模拟油藏压力值。
[0011]可选的，所述反应系统还包括恒温箱和设置于所述恒温箱上的降温装置；所述反应容器设置于所述恒温箱内，所述反应容器上还设置有注入井和采出井，所述催化剂注入装置和所述水油注入装置均与所述注入井相连，所述采收系统和所述背压系统均与所述采出井相连。
[0012]可选的，所述反应容器为矩形反应容器，其第一侧板上设置有可视窗口，和所述第
一侧板相邻的第二侧板上设置有引流口；
[0013]所述控温装置包括加热板和热电偶，所述加热板设置于所述矩形反应容器的内壁，所述矩形反应容器的第三侧板上插装有多个所述热电偶；所述第三侧板与所述第二侧板相对布置。
[0014]可选的，所述热电偶在所述第三侧板上呈矩阵排布，且所有所述热电偶的检测位点距所述第二侧板的距离不完全相同。
[0015]可选的，所述采收系统包括：
[0016]图像采集装置，设置于所述可视窗口的外侧，用于采集所述矩形反应容器内部图像；
[0017]液相产物采集装置，包括液相产物采集容器和抽油泵，所述液相产物采集容器器通过所述抽油泵与所述采出井相连；
[0018]气相产物采集装置，包括气相色谱仪，其通过气相采集管路与所述采出井相连；所述气相采集管路上还设置有气体放空管；
[0019]显微镜，用于进行所述多孔试样内部结构和催化剂元素定位分析。
[0020]可选的，还包括传送装置，所述传送装置设置于所述恒温箱和所述显微镜之间，用于将所述反应容器在所述恒温箱和所述显微镜之间转移。
[0021]可选的，所述催化剂注入装置包括蒸汽注入组件和纳米颗粒催化剂注入组件，所述蒸汽注入组件包括依次连接的水箱、平流泵、蒸汽发生器、伴热装置和蒸汽注入管道，所述纳米颗粒催化剂注入组件包括依次连接的计量泵、催化剂搅拌装置和催化剂颗粒注入管道，所述蒸汽注入管道和所述催化剂颗粒注入管道交汇后与所述注入井相连；
[0022]所述水油注入装置包括三组分别用于装填地层水、原油和供氢剂的中间容器，任意一所述中间容器的一端均与计量泵相连，任意一所述中间容器的另一端均与所述注入井相连。
[0023]可选的，所述背压系统包括氮气瓶和空压机，所述氮气瓶通过所述空压机与所述采出井相连。
[0024]本专利技术还提出一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验方法，采用如上任意一项所述的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置实施，包括步骤：
[0025]S1、向所述反应容器内装入多孔试样；
[0026]S2、启动所述水油注入装置，向所述反应容器内注入地层水和原油，以使所述多孔试样完成饱和水油过程；
[0027]S3、启动所述催化剂注入装置，以向所述反应容器内注入纳米颗粒催化剂流体，以使所述多孔试样模拟纳米颗粒流体在油藏中的催化降黏过程和颗粒运移过程；
[0028]S4、利用所述采收系统采集并检测所述反应容器内的催化反应产物，并进行所述多孔试样内部结构和催化剂元素定位分析。
[0029]可选的，步骤S1之前还包括步骤：
[0030]S0、根据所模拟的油藏孔隙度，选取对应的定孔隙率多孔陶瓷材料，并将所述定孔隙率多孔陶瓷材料在根据所模拟的油藏岩石润湿性配置的改性溶液中浸泡一段时间后，取出烘干，以得到所述多孔试样。
[0031]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0032]本专利技术提出的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，包括注入系统、反应系统、采收系统和背压系统，其能够模拟纳米颗粒催化剂在油藏中的催化降黏
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颗粒运移
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热量传递的复杂过程，并实现实时监控。大量的实验结果可指导实际生产，提高生产效率。而且，与现有实验装置相比，本专利技术提出的实验装置具有热稳定性强、可重复清洗利用、易于模拟多种性质的油藏、便于表征反应产物的优点。另外，本专利技术提出的实验装置具有模块化操作、集成控制、便于拆装、多场耦合可塑性强的优势，可用于开展纳米颗粒原位催化降黏与输运耦合作用和多种驱油技术在不同性质油藏中的实验研究。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例所公开的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置的整体结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例所公开的反应容器的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例所公开的反应容器上热电偶的分布示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，其特征在于，包括：反应系统，包括反应容器，所述反应容器上设置有控温装置；注入系统，包括与所述反应容器相连的催化剂注入装置和水油注入装置；所述水油注入装置用于向所述反应容器内注入地层水和原油，以使所述反应容器内的多孔试样完成饱和水油过程；所述催化剂注入装置用于向所述反应容器内注入纳米颗粒催化剂流体，以使所述多孔试样模拟纳米颗粒流体在油藏中的催化降黏过程和颗粒运移过程；采收系统，与所述反应容器相连，能够采集并检测所述反应容器内的催化反应产物，并进行所述多孔试样内部结构和催化剂元素定位分析；背压系统，与所述反应容器相连，用于保持模拟实验过程中所述反应容器内的模拟油藏压力值。2.根据权利要求1所述的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，其特征在于，所述反应系统还包括恒温箱和设置于所述恒温箱上的降温装置；所述反应容器设置于所述恒温箱内，所述反应容器上还设置有注入井和采出井，所述催化剂注入装置和所述水油注入装置均与所述注入井相连，所述采收系统和所述背压系统均与所述采出井相连。3.根据权利要求2所述的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，其特征在于，所述反应容器为矩形反应容器，其第一侧板上设置有可视窗口，和所述第一侧板相邻的第二侧板上设置有引流口；所述控温装置包括加热板和热电偶，所述加热板设置于所述矩形反应容器的内壁，所述矩形反应容器的第三侧板上插装有多个所述热电偶；所述第三侧板与所述第二侧板相对布置。4.根据权利要求3所述的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，其特征在于，所述热电偶在所述第三侧板上呈矩阵排布，且所有所述热电偶的检测位点距所述第二侧板的距离不完全相同。5.根据权利要求3所述的纳米颗粒流体催化降黏模拟实验装置，其特征在于，所述采收系统包括：图像采集装置，设置于所述可视窗口的外侧，用于采集所述矩形反应容器内部图像；液相产物采集装置，包括液相产物采集容器和抽油泵，所述液相产物采集容器器通过所述抽油泵与所述采出井相连；气相产物采集装置，包括气相色谱仪，其通过气相采集管路与所述采出井相连；所述气相采集管路上还...

【专利技术属性】
技术研发人员：林日亿，王奕雅，王新伟，张立强，韩昕璐，谢昆伦，刘瑞琦，李金钰，黄晨醒，董琪伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：