測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置及方法

2023-06-29 07:11:21 1

專利名稱：測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及油藏工程，屬於一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置及方法，具體的說是為聚合物驅中井間示蹤劑測試解釋提供合理的軸向彌散係數。
背景技術：
目前國內部分主力油藏已經開展了大規模的聚合物驅油試驗，聚驅後的油藏動態變化、非均質性動態變化急需較為準確、量化的描述，為聚驅後的提高採收率技術提供基礎。其中，最主要的研究方向之一是對井間、層間、層內動態非均質、驅替狀況、剩餘潛力及重要特徵參數的認識，這種聚驅動態問題需要通過井間監測技術來解決，對聚合物驅後開發方式與開發調整具有重要的價值和意義。從現場應用來看，能夠完成井間定量化監測功能的方法主要為井間示蹤方法，該技術在水驅過程中的監測與解釋精度較高，技術較為成熟。但是隨著礦場應用和推廣，以及在聚合物驅後的示蹤劑監測與解釋技術方面存在以下局限性(I)沒有針對性的描述聚合物溶液或殘留聚合物及其滲流特徵對示蹤劑微觀滲流的影響由於油藏多孔介質中，聚合物溶液或殘留聚合物的滲流特徵與水有差異，存在宏觀波及範圍和微觀死孔隙的影響，描述這種滲流特徵能提高解釋結果的可靠性。因此，如何把聚驅後的動態特徵反映到井間示蹤測試解釋模型中，是研究的目標之一。(2)聚合物驅過程中或者聚合物驅後示蹤劑解釋中使用的軸向彌散係數沿用水驅的經驗值,存在較大的盲目性。在大慶油田已開展了聚合物驅及驅後的示蹤劑礦場監測，其解釋技術仍借用水驅過程的示蹤劑解釋技術，僅對某些參數作一定修正。目前尚沒有專門針對聚合物驅、後續水驅井間示蹤監測解釋開展專門的研究工作，僅有針對水驅過程中示蹤監測解釋的研究工作。而目前的示蹤劑滲流特徵描述依然基於20世紀60至80年代提出的原理和理論，沒有相應的發展和完善，經國內若干礦場實踐以及理論對比證明，這些基礎理論以及建立在此基礎上的解釋模型存在很大的局限性，考慮因素過於片面或理想化，不能很好適應聚合物驅或後續水驅過程中複雜滲流的定量化描述要求。軸向彌散係數是示蹤劑測試解釋技術中的關鍵參數，其取值直接影響到解釋結果的合理性。彌散是指在多孔介質液體流動中，成分不同的兩種易混液體間的過渡帶的發生和發展的現象。彌散理論是定性描述和定量評價各種易混液體在多孔介質中相互替代的習性的理論。軸向彌散係數主要受到流場分布的影響，聚合物溶液是一種典型的非牛頓流體， 其在流動介質中的流場分布與同等條件下的牛頓流體有很大的差別，因此示蹤劑在其中的軸向彌散係數與其在牛頓流體中的軸向彌散係數亦有很大差別。現有的常規的測量軸向彌散係數的方法都是利用巖心塊作為模型，使示蹤劑驅替液穿透過這樣的多孔介質，測量一維巖心中示蹤劑的產出曲線，通過對產出曲線的擬合，反求示蹤劑的擴散係數。但是由於巖心這樣的多孔介質孔喉級別非均質性很強，聚合物通過巖心時，造成了很大的剪切，出口端聚合物粘度與進口端相差很大，很難保證聚合物溶液性質的穩定，因此，用此方法測量得到的軸向彌散係數可靠性很差。特別是針對亞甲基藍(常用示蹤劑)，其在巖心中的吸附量很大，在測試過程中得到的出口端的濃度很小，很難滿足計算軸向彌散係數的要求。另一方面，由於巖石的骨架的阻擋作用，造成了一定程度上的橫向彌散，通過反演產出曲線得到軸向彌散係數包含了橫向彌散及軸向彌散係數兩部分，而針對單油層示蹤劑測試而言，橫向擴散基本可以忽略，軸向擴散是影響示蹤劑運移的主要控制因素。另外，在利用巖心作為模型測試示蹤劑的濃度時，需要通過動態驅替實驗，檢測巖心剖面濃度來獲得測試點的示蹤劑的濃度，檢測巖心剖面濃度的難度大，操作複雜，誤差也大。

發明內容
本發明的目的在於提供一種確定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置及方法，以解決一維巖心中橫向彌散，聚合物剪切嚴重，亞甲基藍吸附嚴重導致產出曲線難以獲取及反演失真等問題，從而能研究特定聚合物濃度條件下，特定流速條件下的亞甲基藍的軸向彌散係數，為聚合物驅過程中及聚合物驅後示蹤劑測試解釋提供有力的技術依據。本發明還要解決檢測巖心剖面濃度的難度大，操作複雜，時間長，誤差也大的問題。為此，本發明提出一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，所述測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置包括驅替聚合物溶液的驅替系統，所述測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置還包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內部腔道，所述內部腔道包括入口和與入口聯通的水平的直形通道，所述入口與所述驅替系統連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等;濃度測試系統，設置在所述玻璃平板模型之外，測試直形通道中的觀測點處的溶液。進一步的，所述內部腔道包括水平的長方體形通道和與所述長方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽(77)，所述緩流槽(77)與所述內部腔道的入口連接，所述緩流槽
(77)的深度大於所述長方體形通道的高度。進一步的，所述玻璃平板模型包括頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)、中間玻璃平板(73)和端面玻璃平板(74)，上述四塊玻璃平板厚度相同並相互平行形成外側面平齊的長方體；底面玻璃平板(72)和頂面玻璃平板(71)呈長方形且大小相同，中間玻璃平板(73)在長度方向上短於頂面玻璃平板(71);頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)和中間玻璃平板(73)寬度相同且等於端面玻璃平板(74)的長度，頂面玻璃平板(71)的長度大於中間玻璃平板(73)的長度與端面玻璃平板(74)的寬度之和；端面玻璃平板(74)貼合在底面玻璃平板(72)上，與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第一端對齊並用玻璃膠密封粘結，使得，端面玻璃平板(74)與中間玻璃平板(73)之間形成緩流槽(77)，頂面玻璃平板(71)位於端面玻璃平板(74)和中間玻璃平板
(73)上部，用密封膠將頂面玻璃平板(71)與端面玻璃平板(74)密封粘結，並且密封粘結密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板(73)的側邊；中間玻璃平板(73)貼合在底面玻璃平板(72)上並且中間玻璃平板(73)與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第二端對齊，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板
(71)之間形成縫隙，該縫隙即為所述直行通道，並且中間玻璃平板(73)被密封粘結在底面玻璃平板(72)與頂面玻璃平板(71)之間；在緩流槽中間位置對應的頂面玻璃板上開設有注入孔(76)，所述注入孔(76)與緩流槽連通，所述注入孔(76)通過管道與所述驅替系統連接。進一步的，頂面玻璃平板(71)與底面玻璃平板(72)的尺寸為長10cm、寬5cm、高 O. 2cm;中間玻璃平板(73)的尺寸為長8cm、寬5cm、高O. 2cm，緩流槽的尺寸為長3. 6cm、寬 lcm、高O. 3cm，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71)之間保持O. Icm的高度距離。進一步的，所述濃度測試系統包括發光平臺和數據採集系統，發光平臺包括光源(12)和位於光源(12)上方起支撐作用的透光板(7)，玻璃平板模型(8)設置在該透光板
(7)上；數據採集系統包括體式顯微鏡(9)、圖像採集裝置(2)、圖像顯示系統(I)和數據分析系統，體式顯微鏡由支架(3)支撐在玻璃平板模型上方，所述圖像採集裝置(2)與體式顯微鏡連接，拍照觀測點處的溶液顏色彩圖，所述圖像顯示系統(I)與所述圖像採集裝置
(2)連接，將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖，所述數據分析系統與所述圖像顯示系統(I)連接，將灰度轉化為濃度。進一步的，所述驅替系統包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括第一中間容器(4)、第二中間容器(5)和第三中間容器￠)，三個所述中間容器一端並聯連接到所述內部腔道的入口，三個中間容器的另一端並聯連接到所述微量泵上。本發明還提出一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，所述方法包括a、在水平的直形通道內進行驅替測試，所述直形通道的側壁由玻璃形成；b、在直形通道上設置觀測點，用相機拍照驅替過程中觀測點處的溶液顏色進行圖像採集得到彩圖；C、將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖；d、將灰度轉化為濃度。進一步的，設置緩流槽，所述緩流槽的深度大於所述直形通道，直形通道的一端為流入端，該流入端與緩流槽連通，直形通道的另一端為流出端，從緩流槽到直形通道的流出端等距離設置15至20個觀測點，在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像米集。進一步的，設定時間間隔為60秒，所述聚合物為驅油用聚合物。進一步的，該方法使用前面所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，該方法具體包括以下步驟(I)配製濃度為1000 2000mg/L的聚合物溶液；(2)將所述聚合物溶液分為兩份，一份直接放入第一中間容器(4)，另一份加入亞甲基藍配製成含有O. 5g/L lg/L亞甲基藍的聚合物溶液後，作為示蹤劑驅替液放入第二
6中間容器(5)；(3)啟動微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔(7-6)緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍的聚合物溶液充滿玻璃平板模型後，停止向第一中間容器中注入聚合物溶液；(4)啟動微量泵驅動第二中間容器內的含有亞甲基藍聚合物溶液，使示蹤劑驅替液通過注入孔和緩流槽，驅替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍的聚合物溶液；驅替速度保持穩定值；(5)驅替前緣在示蹤劑驅替液的作用下沿著直形通道的軸向推進，從緩流槽到第二端部等距離設置15至20個觀測點，圖像採集系統在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像採集，當驅替前緣被推進到直形通道流出後，關閉微量泵，停止驅替；(6)通過圖像採集系統，得到每個觀測點的亞甲基藍濃度隨時間的變化曲線，分析得到每條曲線的平均運移時間及運移時間方差，帶入公式(d)中，繪製曲線，曲線斜率就是 O. 5g/L濃度下的亞甲基藍在聚合物溶液中的軸向彌散係數，所述公式(d)為At2 = 2^1Cd),
u其中，D—軸向彌散係數，t—平均運移時間，u—驅替速度，Δ t2—運移通過時間方差。(7)測量完成後，啟動微量泵驅動第三中間容器中的蒸餾水，清洗玻璃平板模型， 準備下一次測試。本發明採用了由玻璃形成的水平的直形通道進行驅替測試，這種直形通道不存在現有技術使用的多空結構的巖心具有的橫向彌散的問題，通過本發明得到的軸向彌散係數不再包含橫向彌散的影響，因而更加準確。進而，本發明通過灰度得到濃度的方式，採用拍照等光學方式就得到了測試點的濃度，效率高，分析時間短，還避免了現有技術需要對巖心檢測巖心剖面濃度的方式所帶來的難度大，操作複雜，誤差也大的問題。另外，本發明得到玻璃模型下的亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數，能夠進一步為使用玻璃模型進行驅替試驗提供理論基礎，為玻璃模型的廣泛應用提供基礎參數。


圖I為根據本發明實施例的測量亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數裝置的流程圖不意圖；圖2為根據本發明實施例的玻璃平板模型整體俯視結構；圖3為圖2中玻璃平板模型的A-A視圖；圖4為圖2中玻璃平板模型的B-B視圖；圖5為根據本發明實施例的不同觀測點亞甲基藍溶液濃度與時間關係曲線；圖6示出了彌散係數的求取原理。附圖標號說明I.圖像顯示系統；2.圖像採集裝置；3.支架；4.第一中間容器；5.第二中間容器； 6.第三中間容器；7.透光板；8.玻璃平板模型；9.體式顯微鏡；10.第一六通閥；11.接樣.微量泵；70.直形通道71.頂面玻璃平板； 72.底面玻璃平板；73.中間玻璃平板；74.端面玻璃平板；75.玻璃膠；76.注入孔；77.緩流槽；78.螺栓
具體實施例方式為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照

本發明的具體實施方式
。如圖I所示，根據本發明實施例的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置包括驅替聚合物溶液的驅替系統、由玻璃形成的玻璃平板模型8和濃度測試系統。驅替系統包括微量泵15及第二六通閥14。如圖2至圖4所示，所述玻璃平板模型 9具有內部腔道，所述內部腔道包括入口和與入口聯通的水平的直形通道70，所述入口與所述驅替系統連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等，各徑向截面在軸向方向投影重合，以使得聚合物溶液能夠在驅替過程中，沿著軸向(即長度方向)直行，避免橫向彌散，另外，該直形通道為中空的，這不同於巖心的多孔形結構，因而不會被吸附，不會被巖心剪切，得到的是理想的軸向彌散係數。濃度測試系統，設置在所述玻璃平板模型8之外，測試直形通道中的觀測點處的溶液，即測試觀測點處在驅替過程中，含有亞甲基藍的聚合物溶液的驅替前緣的濃度。本發明採用灰度測試方法來測試直形通道中的觀測點處的溶液濃度。進一步的，如圖2至圖4所示，所述內部腔道包括水平的長方體形通道和與所述長方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽77，所述緩流槽77與所述內部腔道的入口連接，所述緩流槽77的底面低於長方體形通道的底面，所述緩流槽77的頂面與長方體形通道的頂面平齊，所述緩流槽77的深度大於所述長方體形通道的高度，緩流槽77的寬度等於所述長方體形通道的寬度。緩流槽的作用可以讓液體均勻推進，可以儘量使得注入液體在進行軸向流動過程中，流線形呈水平線推進，避免注入液體不規則竄流。長方體形通道在各高度方向上，液體的流量相等，不會產生上下液面之間的流動，通道的頂面和底面也不會剪切測試液體，減少了橫向彌散，提高了測試精度。實驗中，流體首先經注入孔流入緩流槽裡， 待緩流槽裡蓄滿注入液時，通過中間玻璃板和頂面玻璃板之間的空間沿最長邊進行軸向流動。進一步的，如圖2至圖4所示，玻璃平板模型8包括頂面玻璃平板71、底面玻璃平板72、中間玻璃平板73和端面玻璃平板74，四塊玻璃平板厚度相同，其中，底面玻璃平板72 和頂面玻璃平板71呈長方形且大小相同，中間玻璃平板73在長度方向上短於頂面玻璃平板71和底面玻璃平板72，三塊玻璃平板寬度相同且等於端面玻璃平板74的長度，頂面玻璃平板71的長度大於中間玻璃平板73的長度與端面玻璃平板74的寬度之和，將中間玻璃平板73與底面玻璃平板72第二端對齊用玻璃膠75密封粘結，端面玻璃平板74與底面玻璃平板72在第一端對齊，用玻璃膠密封粘結，使端面玻璃平板74與中間玻璃平板73之間形成緩流槽77，頂面玻璃平板71位於端面玻璃平板74和中間玻璃平板73上部，用密封膠將頂面玻璃平板71與端面玻璃平板74密封粘結，並且，密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板 73的側邊，並用螺栓78將模型固定，中間玻璃平板73與頂面玻璃平板71之間保持O. Icm 的高度，形成縫隙，所述緩流槽與所述縫隙相通，在緩流槽正中心對應的頂面玻璃板上開一個直徑為O. 5cm的注入孔76，所述注入孔76通過管道與第一六通閥10的出口連接；所述玻璃平板均為石英玻璃。所述注入孔76通過管道與所述驅替系統連接。所述玻璃平板均為石英玻璃。使用上述玻璃平板做成玻璃平板模型能夠形成規則的直形通道，形成密閉的驅替空間，便於找平，便於加工製做直形通道和緩流槽，而且結構簡單。進一步的，頂面玻璃平板71與底面玻璃平板72的尺寸為長10cm、寬5cm、高 O. 2cm ;中間玻璃平板73的尺寸為長8cm、寬5cm、高O. 2cm,緩流槽的尺寸為長3. 6cm、寬 lcm、高O. 3cm，中間玻璃平板73與頂面玻璃平板71之間保持O. Icm的高度距離。這樣的尺寸結構和比例能夠配合驅替速度較小的情況下，前緣推進速度為O. lmm/s到lmm/s,以使得測試結果基本不受驅替速度影響。使緩流槽的深度達到直形通道的3倍以上，充分保證了液體均勻推進的效果。進一步的，如圖I所示，所述濃度測試系統包括發光平臺和數據採集系統，發光平臺包括光源12和位於光源12上方起支撐作用的透光板7，玻璃平板模型8設置在該透光板7上；數據採集系統包括體式顯微鏡9、圖像採集裝置2、圖像顯示系統I和數據分析系統，體式顯微鏡由支架3支撐在玻璃平板模型上方，型號為體視顯微鏡SZX16，顯微鏡接口為O. 7X C型，所述圖像採集裝置2與體式顯微鏡連接，拍照觀測點處的溶液顏色彩圖， 例如，採用數字攝像頭進行拍照，也可以採用照相機拍照，採集卡可以為數字採集卡因特爾 8390，所述圖像顯示系統I與所述圖像採集裝置2連接，將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖，所述數據分析系統通過電腦進行分析，電腦與所述圖像顯示系統I連接，將灰度轉化為濃度。上述部件的型號為體視顯微鏡SZX16，顯微鏡接口為O. 7XC型，數字攝像頭為數字式1024以上30幀/秒的數字攝像頭，採集卡可以為數字採集卡因特爾8390， 照相機可以為佳能EOS 40D，電腦採用微觀驅替圖像分析系統軟體(WGQT)。本發明採用將灰度轉化為濃度的方式，使用拍照方式通過轉換得到濃度，避免了化學測試的複雜和不便，可以實現不受時間限制的、多次、和多點的測試。其中，先得到彩圖，彩圖是基於紅黃藍三基色，提供的是具有三個參數的一個測試點的圖像，但目前電腦不易識別，為了電腦的識別，圖像顯示系統又將這三個參數轉化為電腦識別的只具有一個參數的灰度的圖像，而不同的灰度則對應不同的濃度，關於灰度與濃度的對應關係可以通過試驗標定得以確定。例如，亞甲基藍溶液濃度標定過程用聚合物溶液稀釋亞甲基藍，配置得到若干份不同濃度的亞甲基藍溶液，取不同濃度的亞甲基藍溶液彩圖，將該彩圖轉換成灰度圖，並計算出平均灰度值，即得到亞甲基藍溶液不同濃度——灰度值關係曲線。通過擬合得到濃度與灰度之間的關係函數，這樣，如果已知某一點的灰度，通過上述關係即可反演得到該點亞甲基藍溶液濃度。至於通過灰度轉化為濃度的方式，已經是現有技術，可以借鑑現有技術的相關技術方案。另外，本發明採用玻璃模型，一方面，玻璃模型耐腐蝕，適用於油藏驅替測試中，另一方面，玻璃透光，採用玻璃模型可以配合相機拍照，採用光學測試的方法得到測試濃度， 不會像普通化學分析的方法那樣需要測試一次就要暫停或停止測試過程，所以本發明的玻璃模型不會對測試的連續造成影響，節省測試時間。進一步的，如圖I所示，所述驅替系統包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括第一中間容器4、第二中間容器5和第三中間容器6，三個所述中間容器一端並聯連接到所述內部腔道的入口，三個中間容器的另一端並聯連接到所述微量泵上。第一中間容器4裝有不含亞甲基藍的聚合物溶液，第二中間容器5裝有含亞甲基藍的聚合物溶液，第三中間容器6裝有蒸餾水，三個中間容器向下並聯連接到第一六通閥10 的入口，向上連接到第二六通閥14的出口 ；這樣，可以快速實現各個容器內的液體迅速進入玻璃模型，可以實現各個容器內的液體的替換，便於重複利用，多次測試。本發明還提出一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，所述方法包括a、在水平的直形通道內進行驅替測試，所述直形通道的側壁為玻璃；b、在直形通道上設置觀測點，拍照觀測點處的溶液顏色進行圖像採集得到彩圖；C、將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖；d、將灰度轉化為濃度。進一步的，設置緩流槽，所述緩流槽的深度大於所述直形通道，直形通道的一端為流入端，該流入端與緩流槽連通，直形通道的另一端為流出端，聚合物溶液從流出端流出玻璃模型，從緩流槽到直形通道的流出端等距離設置15至20個觀測點(測試點)，在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像採集。可以使用一個攝像頭或一個照相機分別先後拍照各觀測點，也可以使用多個攝像頭或多個照相機分別同時拍照各觀測點。通過在玻璃模型沿程設置15 20個觀測點(測試點)，獲取驅替過程中15 20 條濃度曲線，分析得到每條曲線的平均運移時間及運移時間方差，通過繪製運移時間方差與2D/u2關係曲線，獲得曲線斜率，曲線斜率就是該濃度下的亞甲基藍在聚合物溶液中的軸向彌散係數值，該方法避免了一個或者幾個觀測點濃度曲線獲取失敗造成無法計算彌散係數的情況。該彌散係數是15 20個觀測點計算彌散係數的平均值，該彌散係數更能反應在驅替過程中的宏觀彌散程度，比獲取單一曲線求得的彌散係數更有說服力。而現有的檢測巖心剖面濃度的方式，如果要進行巖心模型的中間多點的巖心剖面濃度的檢測，則存在很大的麻煩，一是難以知道驅替前緣是否到達該中間各點，即該中間各點是否處於驅替過程中，二是如果測試了中間某點的剖面濃度，則需要停止驅替，如果要測試下一點的剖面濃度，則需要重新開始，浪費時間。本發明無論是採用多點測試，還是只測試通道的起始位置，都無需停止測試就能獲得測試點的濃度，不影響其他測試點的後續測試，節省時間，尤其對於多點測試，更能保持測試的連續，更能節省時間。進一步的，設定時間間隔為60秒，這樣，能夠得到更多的數據。所述聚合物為驅油用聚合物。進一步的，該方法使用前面所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，該方法具體包括以下步驟(I)配製濃度為1000 2000mg/L的聚合物溶液；(2)將所述聚合物溶液分為兩份，一份直接放入第一中間容器4，另一份加入亞甲基藍配製成含有O. 5g/L lg/L亞甲基藍的聚合物溶液例如，採用O. 5g/L的亞甲基藍的聚合物溶液後，作為示蹤劑驅替液放入第二中間容器5 ；(3)啟動微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔7-6緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍的聚合物溶液充滿玻璃平板模型後，停止向第一中間容器中注入聚合物溶液；(4)啟動微量泵驅動第二中間容器內的含有亞甲基藍聚合物溶液，使示蹤劑驅替液通過注入孔和緩流槽，驅替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍的聚合物溶液；驅替速度保持穩定值；(5)驅替前緣在示蹤劑驅替液的作用下沿著直形通道的軸向推進，從緩流槽到第二端部等距離設置15至20個觀測點，圖像採集系統在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像採集，當驅替前緣被推進到直形通道流出後，關閉微量泵，停止驅替。(6)通過圖像採集系統，得到每個觀測點的亞甲基藍濃度隨時間的變化曲線，分析得到每條曲線的平均運移時間及運移時間方差，帶入公式(d)中，繪製曲線，曲線斜率就是 O. 5g/L濃度下的亞甲基藍在聚合物溶液中的軸向彌散係數，所述公式(d)為
權利要求
1.一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，所述測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置包括驅替聚合物溶液的驅替系統，其特徵在於，所述測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置還包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內部腔道，所述內部腔道包括入口和與入口聯通的水平的直形通道，所述入口與所述驅替系統連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等；濃度測試系統，設置在所述玻璃平板模型之外，測試直形通道中的觀測點處的聚合物溶液。
2.如權利要求I所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，其特徵在於，所述內部腔道包括水平的長方體形通道和與所述長方體形通道相連通的截面為矩形的緩流槽(77)，所述緩流槽(77)與所述內部腔道的入口連接，所述緩流槽(77)的深度大於所述長方體形通道的高度。
3.如權利要求2所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，其特徵在於，所述玻璃平板模型包括頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)、中間玻璃平板(73)和端面玻璃平板(74)，上述四塊玻璃平板厚度相同並相互平行形成外側面平齊的長方體；底面玻璃平板(72)和頂面玻璃平板(71)呈長方形且大小相同，中間玻璃平板(73)在長度方向上短於頂面玻璃平板(71);頂面玻璃平板(71)、底面玻璃平板(72)和中間玻璃平板 (73)寬度相同且等於端面玻璃平板(74)的長度，頂面玻璃平板(71)的長度大於中間玻璃平板(73)的長度與端面玻璃平板(74)的寬度之和；端面玻璃平板(74)貼合在底面玻璃平板(72)上，與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第一端對齊並用玻璃膠密封粘結，使得，端面玻璃平板(74)與中間玻璃平板(73) 之間形成緩流槽(77)，頂面玻璃平板(71)位於端面玻璃平板(74)和中間玻璃平板(73)上部，用密封膠將頂面玻璃平板(71)與端面玻璃平板(74)密封粘結，並且密封粘結密封緩流槽的兩端以及中間玻璃平板(73)的側邊；中間玻璃平板(73)貼合在底面玻璃平板(72)上並且中間玻璃平板(73)與底面玻璃平板(72)在底面玻璃平板(72)的第二端對齊，中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71) 之間形成縫隙，該縫隙即為所述直行通道，並且中間玻璃平板(73)被密封粘結在底面玻璃平板(72)與頂面玻璃平板(71)之間；在緩流槽中間位置對應的頂面玻璃板上開設有注入孔(76)，所述注入孔(76)與緩流槽連通，所述注入孔(76)通過管道與所述驅替系統連接。
4.如權利要求3所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，其特徵在於，頂面玻璃平板(71)與底面玻璃平板(72)的尺寸為長10cm、寬5cm、高O. 2cm;中間玻璃平板(73)的尺寸為長8cm、寬5cm、高O. 2cm,緩流槽的尺寸為長3. 6cm、寬1cm、高O. 3cm, 中間玻璃平板(73)與頂面玻璃平板(71)之間保持O. Icm的高度距離。
5.如權利要求3或4所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，其特徵在於，所述濃度測試系統包括發光平臺和數據採集系統，發光平臺包括光源(12)和位於光源(12)上方起支撐作用的透光板(7)，玻璃平板模型(8)設置在該透光板(7)上；數據採集系統包括體式顯微鏡(9)、圖像採集裝置(2)、圖像顯示系統(I)和數據分析系統， 體式顯微鏡由支架(3)支撐在玻璃平板模型上方，所述圖像採集裝置(2)與體式顯微鏡連接，拍照觀測點處的溶液顏色彩圖，所述圖像顯示系統(I)與所述圖像採集裝置(2)連接，將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖，所述數據分析系統與所述圖像顯示系統(I)連接，將灰度轉化為濃度。
6.如權利要求5所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，其特徵在於，所述驅替系統包括微量泵和與微量泵連接的中間容器組，所述中間容器組包括 第一中間容器(4)、第二中間容器(5)和第三中間容器￠)，三個所述中間容器一端並聯連接到所述內部腔道的入口，三個中間容器的另一端並聯連接到所述微量泵上。
7.一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，其特徵在於，所述方法包括a、在水平的直形通道內進行驅替測試，所述直形通道的側壁由玻璃形成；b、在直形通道上設置觀測點，用相機拍照驅替過程中觀測點處的溶液顏色進行圖像採集得到彩圖；C、將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖；d、將灰度轉化為濃度。
8.如權利要求7所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，其特徵在於，設置緩流槽，所述緩流槽的深度大於所述直形通道，直形通道的一端為流入端，該流入端與緩流槽連通，直形通道的另一端為流出端，從緩流槽到直形通道的流出端等距離設置 15至20個觀測點，在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像採集。
9.如權利要求8所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，其特徵在於，設定時間間隔為60秒，所述聚合物為驅油用聚合物。
10.如權利要求7所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，其特徵在於，該方法使用如權利要求5所述的測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置，該方法具體包括以下步驟(1)配製濃度為1000 2000mg/L的聚合物溶液；(2)將所述聚合物溶液分為兩份，一份直接放入第一中間容器(4)，另一份加入亞甲基藍配製成含有0. 5g/L lg/L亞甲基藍的聚合物溶液後，作為示蹤劑驅替液放入第二中間容器(5)，向第三中間容器中注入蒸餾水；(3)啟動微量泵，使第一中間容器中的聚合物溶液通過注入孔(7-6)緩慢流入玻璃平板模型的緩流槽，繼而平行流入縫隙，待不含亞甲基藍的聚合物溶液充滿玻璃平板模型後， 停止向第一中間容器中注入聚合物溶液；(4)啟動微量泵驅動第二中間容器內的含有亞甲基藍聚合物溶液，使示蹤劑驅替液通過注入孔和緩流槽，驅替玻璃平板模型縫隙中的不含亞甲基藍的聚合物溶液；驅替速度保持穩定值；(5)驅替前緣在示蹤劑驅替液的作用下沿著直形通道的軸向推進，從緩流槽到第二端部等距離設置15至20個觀測點，圖像採集系統在設定的時間間隔下對各個觀測點的驅替過程進行圖像採集，當驅替前緣被推進到直形通道流出後，關閉微量泵，停止驅替；(6)通過圖像採集系統，得到每個觀測點的亞甲基藍濃度隨時間的變化曲線，進而得到該濃度下的亞甲基藍在聚合物溶液中的軸向彌散係數；(7)測量完成後，啟動微量泵驅動第三中間容器中的蒸餾水，清洗玻璃平板模型，準備下一次測試。
全文摘要
本發明提出一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置及方法。所述測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的裝置包括由玻璃形成的玻璃平板模型，所述玻璃平板模型具有內部腔道，所述內部腔道包括入口和與入口聯通的水平的直形通道，所述入口與所述驅替系統連接，直形通道的各徑向截面均形狀相同，面積相等。本發明還提出一種測定亞甲基藍在聚合物溶液中軸向彌散係數的方法，所述方法包括a、在水平的直形通道內進行驅替測試，所述直形通道的側壁由玻璃形成；b、在直形通道上設置觀測點，拍照觀測點處的溶液顏色進行圖像採集得到彩圖；c、將拍照得到的觀測點處的溶液顏色彩圖轉換成灰度圖；d、將灰度轉化為濃度。
文檔編號G01N13/00GK102590043SQ20121001547
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者劉同敬, 劉奮, 姜漢橋, 張賢松, 李俊鍵, 李金宜, 王碩亮, 陳民鋒 申請人:中國石油大學(北京)