一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統模擬方法
2023-08-03 14:09:36
專利名稱：一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統模擬方法
技術領域：
本發明涉及一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統及方法，用於厭氧條件下微生物提高原油採收率試驗的研究。
背景技術：
微生物提高原油採收率是ー項緑色、經濟的三採技術，具有遠大的發展前景，目前正處於應用研究階段。一般而言，其礦場試驗是直接在油田掘井或利用現有油井進行的，耗費巨大且不利於現有油井的正常開採。因此，室內的巖心驅油模擬試驗作為ー項判斷微生物提高原油採收率技術可行性的重要程序，被廣大研究者所利用。但是目前所採用的巖心驅油模擬裝置型式雜亂，一些過於簡單，不能滿足地層厭氧環境的要求，一些構成複雜，建造費用極其昂貴，並且在眾多的模擬裝置中少有符合生產實際的循環模擬裝置。本發明綜合考慮了採油技術的生產實際情況，設計發明了一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統，是ー套簡易的集厭氧、循環、三相分離的用於微生物提高原油採收率室內模擬試驗的試驗裝置。
發明內容
本發明的目的是(I)模擬原油開採的實際生產情況；(2)構建地層厭氧條件，模擬地層巖心；(3)實現簡易操作及油、水、氣的三相分離採集。本發明的技術方案如下一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統，其特徵在於，所述系統包括蠕動泵、巖心模擬柱、三相分離採樣器、厭氧真空閥系統及矽膠管路；
所述蠕動泵採用常規試驗用恆流動力裝置；
所述巖心模擬柱為透明有機玻璃材質，呈柱狀，兩端為法蘭密封，可拆卸填裝巖心或其他不同填料以模擬油層地質條件，法蘭內置矽膠密封圈，兩端法蘭中心開孔接銅質閥門，閥門向外連接矽膠管路；
所述三相分離採樣器為透明有機玻璃材質，呈長方體狀，橫置，內置「 J」形集油導流板；箱體上部開有止逆通氣管ロ、油/氣採集管ロ和注液採液管ロ ；箱體兩端設進液管口和出液管ロ ；箱體ー側設置排空閥門；
所述厭氧真空閥系統為兩個「T」形三通，三通直流兩端直接接於矽膠管路上，另一端接閥門，用於外接真空泵及氣瓶，兩厭氧真空閥須分別接於巖心模擬柱兩端。進ー步的，所述三相分離採樣器的「 J」形集油導流板，置箱體豎直方向中部，水平方向2/3處，用於富集油層；所述止逆通氣管ロ置於箱體頂面，管ロ豎直向上，內部為倒錐臺形管壁，錐形壁周圍為膠層，上置一光滑鋼珠，能堵塞管ロ，管口上端設置強制密封閥門，用於釋放內部氣壓；所述油/氣採集管口和注液採液管ロ置於箱體頂面，採用丁基膠塞密封，並有空心螺旋蓋緊固，用於進樣或取樣操作；所述進液管口和出液管ロ分別設於箱體兩端中部和下部位置，進液管ロ在靠近集油導流板端；所述排空閥門置於箱體底端。進一步的,所述娃膠管路均為內徑6. 4mm,壁厚2. 5mm的娃膠管構成。ー種利用權利要求1所述系統進行模擬的方法，其特徵在於，所述方法步驟如下 I単獨取出巖心模擬柱(2)，滅菌，填充滿巖心或石英砂等其他無菌填料，充入飽和食
鹽水排除空氣，再向一端注入待驅原油，另一端排出食鹽水，至整個柱體充滿原油，即關閉柱體兩端閥門密閉整個柱體；
2根據水流方向，將處理好的密閉巖心模擬柱(2 )與滅菌後的三相分離米樣器(3 )、娃膠管路(4)、厭氧真空閥系統(5a，5b)連接，並將一段矽膠管路置於蠕動泵轉盤下；打開三相分離採樣器的進液管ロ(11)和出液管ロ(12)閥門，關閉排空閥門(13)及止逆通氣管ロ
(15)閥門，密閉注液採液管ロ(14)和油/氣採集管ロ( 16)，檢查整個系統接ロ氣密性；
3令蠕動泵(I)處於不運行狀態，且使其接入的矽膠管路不處於壓迫狀態，即通路狀態；厭氧真空閥a和b分別接於真空泵及氮氣或氬氣瓶減壓閥上；關閉b閥，開啟a閥，打開真空泵，抽氣使整個系統內部氣壓下降至氣壓計顯示-0. 08MP以下，隨即關閉a閥，開啟b閥，使整個系統充入氮氣或氬氣，其氣體壓カ應略高於大氣壓，如此反覆三次，關閉a，b兩閥，即使整個系統業已處於厭氧狀態；
4打開止逆通氣管ロ( 15)閥門，排除系統多餘壓カ，通過注液採液管ロ( 14)，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，不斷向三相分離採樣器(3)內注入試驗用驅油液，當頁面高於出液管ロ(12)後，先後開啟蠕動泵(I)正常運行及厭氧真空閥a閥，待a閥管ロ溢出液體後，即驅油液充斥於整個矽膠管路後，關閉a閥，並同時開啟巖心模擬柱(2)兩端閥門，此時驅油試驗已經開始；注意觀察三相分離採樣器(3)中的液面高度，應使注入的試驗驅油液體液面和油層頁面，在正常運行後，低於「J」形集油導流板(17)上端，高於其下端和出液管
ロ(12)；
5將整個實驗裝置或僅將巖心模擬柱(2)置於溫室或培養箱內，控制溫度以滿足試驗要求；
進ー步的，試驗進程中的氣、水、油可直接通過注液採液管ロ( 14)或油/氣採集管ロ
(16)，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，進行採集；或通過注液採液管ロ(14)和排空閥門(13)實時更換或調整循環體系內試驗驅油液；其採油體積可直接在外部測量油層高度，並結合裝置尺寸計算得到。本發明專利的有益效果是，實現整個系統的循環密閉，模擬實際生產的循環模式，創造油層的嚴格厭氧環境，油氣水實時分離，採樣便捷，試驗條件控制簡便。
下面結合附圖和實施例對本發明進ー步說明。圖1是本發明整個系統的裝配示意圖
圖中1.蠕動泵，2.巖心模擬柱，3.三相分離採樣器，4.矽膠管路，5.厭氧真空閥系統(a, b)。圖2、圖3是本發明的巖心模擬柱示意圖 圖中6.柱體，7.螺栓螺母，8.矽膠密封圏，9.中心開孔，10. ND65閥門。圖4、圖5是本發明的三相分離採樣器示意圖
圖中11.進液管ロ，12.出液管ロ，13.排空閥門，14.注液採液管ロ，15.止逆通氣管ロ，16.油/氣採集管ロ，17. 「J」形集油導流板，18.空心螺旋蓋，19. 丁基膠塞，20.光滑鋼珠。
具體實施例方式實施步驟如下
I)単獨取出巖心模擬柱2，滅菌，填充滿巖心或石英砂等其他無菌填料，充入飽和食鹽水排除空氣，再向一端注入待驅原油，另一端排出食鹽水，至整個柱體充滿原油，即關閉柱體兩端閥門密閉整個柱體。2)根據水流方向，按照圖1所示將處理好的密閉巖心模擬柱2與滅菌後的三相分離採樣器3、矽膠管路4、厭氧真空閥系統5a，5b連接，並將一段矽膠管路置於蠕動泵轉盤下；打開三相分離採樣器的進液管ロ 11和出液管ロ 12閥門，關閉排空閥門13及止逆通氣管ロ 15閥門，密閉注液採液管ロ 14和油/氣採集管ロ 16，檢查整個系統接ロ氣密性。3)令蠕動泵I處於不運行狀態，且使其接入的矽膠管路不處於壓迫狀態，即通路狀態；厭氧真空閥a和b分別接於真空泵及氮氣(或氬氣)瓶減壓閥上；關閉b閥，開啟a閥，打開真空泵，抽氣使整個系統內部氣壓下降至氣壓計顯示-0. 08MP以下，隨即關閉a閥，開啟b閥，使整個系統充入氮氣(或氬氣，其氣體壓カ應略高於大氣壓)，如此反覆三次，關閉
a,b兩閥，即使整個系統業已處於厭氧狀態。4)打開止逆通氣管ロ 15閥門，排除系統多餘壓力，通過注液採液管ロ 14，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，不斷向三相分離採樣器3內注入試驗用驅油液，當頁面高於出液管ロ 12後，先後開啟蠕動泵I正常運行及厭氧真空閥a閥，待a閥管ロ溢出液體後，即驅油液充斥於整個矽膠管路後，關閉a閥，並同時開啟巖心模擬柱2兩端閥門，此時驅油試驗已經開始；注意觀察三相分離採樣器3中的液面高度，應使注入的試驗驅油液體液面和油層頁面，在正常運行後，低於「J」形集油導流板17上端，高於其下端和出液管ロ 12。5)可將整個實驗裝置或僅將巖心模擬柱2置於溫室或培養箱內，控制溫度以滿足試驗要求。6)試驗進程中的氣、水、油可直接通過注液採液管ロ 14或油/氣採集管ロ 16，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，進行採集；也可通過注液採液管ロ 14和排空閥門13實時更換或調整循環體系內試驗驅油液；其採油體積可直接在外部測量油層高度，並結合裝置尺寸計算得到。
權利要求
1.一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統，其特徵在於，所述系統包括蠕動泵、巖心模擬柱、三相分離採樣器、厭氧真空閥系統及矽膠管路； 所述蠕動泵採用常規試驗用恆流動力裝置； 所述巖心模擬柱為透明有機玻璃材質，呈柱狀，兩端為法蘭密封，可拆卸填裝巖心或其他不同填料以模擬油層地質條件，法蘭內置矽膠密封圈，兩端法蘭中心開孔接銅質閥門，閥門向外連接矽膠管路； 所述三相分離採樣器為透明有機玻璃材質，呈長方體狀，橫置，內置「 J」形集油導流板；箱體上部開有止逆通氣管ロ、油/氣採集管口和注液採液管ロ ；箱體兩端設進液管口和出液管ロ ；箱體ー側設置排空閥門； 所述厭氧真空閥系統為兩個「T」形三通，三通直流兩端直接接於矽膠管路上，另一端接閥門，用於外接真空泵及氣瓶，兩厭氧真空閥須分別接於巖心模擬柱兩端。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在幹所述三相分離採樣器的「J」形集油導流板，置箱體豎直方向中部，水平方向2/3處，用於富集油層；所述止逆通氣管ロ置於箱體頂面，管ロ豎直向上，內部為倒錐臺形管壁，錐形壁周圍為膠層，上置一光滑鋼珠，能堵塞管ロ，管ロ上端設置強制密封閥門，用於釋放內部氣壓；所述油/氣採集管ロ和注液採液管ロ置於箱體頂面，採用丁基膠塞密封，並有空心螺旋蓋緊固，用於進樣或取樣操作；所述進液管口和出液管ロ分別設於箱體兩端中部和下部位置，進液管ロ在靠近集油導流板端；所述排空閥門置於箱體底端。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述矽膠管路均為內徑6.4mm,壁厚2.5mm的矽膠管構成。
4.利用權利要求1所述系統進行模擬的方法，其特徵在於，所述方法步驟如下 .4.1単獨取出巖心模擬柱(2)，滅菌，填充滿巖心或石英砂等其他無菌填料，充入飽和食鹽水排除空氣，再向一端注入待驅原油，另一端排出食鹽水，至整個柱體充滿原油，即關閉柱體兩端閥門密閉整個柱體； .4.2根據水流方向，將處理好的密閉巖心模擬柱(2)與滅菌後的三相分離採樣器(3)、矽膠管路(4)、厭氧真空閥系統(5a，5b)連接，並將一段矽膠管路置於蠕動泵轉盤下；打開三相分離採樣器的進液管ロ(11)和出液管ロ(12)閥門，關閉排空閥門(13)及止逆通氣管ロ( 15)閥門，密閉注液採液管ロ( 14)和油/氣採集管ロ( 16)，檢查整個系統接ロ氣密性； .4.3令蠕動泵(I)處於不運行狀態，且使其接入的矽膠管路不處於壓迫狀態，即通路狀態；厭氧真空閥a和b分別接於真空泵及氮氣或氬氣瓶減壓閥上；關閉b閥，開啟a閥，打開真空泵，抽氣使整個系統內部氣壓下降至氣壓計顯示-0. 08MP以下，隨即關閉a閥，開啟b閥，使整個系統充入氮氣或氬氣，其氣體壓カ應略高於大氣壓，如此反覆三次，關閉a，b兩閥，即使整個系統業已處於厭氧狀態； .4.4打開止逆通氣管ロ( 15)閥門，排除系統多餘壓カ，通過注液採液管ロ( 14)，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，不斷向三相分離採樣器(3)內注入試驗用驅油液，當頁面高於出液管ロ(12)後，先後開啟蠕動泵(I)正常運行及厭氧真空閥a閥，待a閥管ロ溢出液體後，即驅油液充斥於整個矽膠管路後，關閉a閥，並同時開啟巖心模擬柱(2)兩端閥門，此時驅油試驗已經開始；注意觀察三相分離採樣器(3)中的液面高度，應使注入的試驗驅油液體液面和油層頁面，在正常運行後，低於「J」形集油導流板(17)上端，高於其下端和出液管ロ(12)； .4.5將整個實驗裝置或僅將巖心模擬柱(2)置於溫室或培養箱內，控制溫度以滿足試驗要求。
5.根據權利要求4所述的模擬方法，其特徵在於試驗進程中的氣、水、油可直接通過注液採液管ロ( 14)或油/氣採集管ロ( 16)，利用無菌注射器針頭穿過其丁基膠塞，進行採集；或通過注液採液管ロ( 14)和排空閥門(13)實時更換或調整循環體系內試驗驅油液；其採油體積可直接在外部測量油層高度，並結合裝置尺寸計算得到。
全文摘要
本發明一種厭氧簡易巖心驅油模擬系統，是一套簡易的集厭氧、循環、三相分離的用於微生物提高原油採收率室內模擬試驗的試驗裝置，符合採油技術的循環生產實際情況，能真實模擬地層的巖心及嚴格厭氧狀況，實現實時簡易操作及油、水、氣的三相分離採集。本發明主要由蠕動泵、巖心模擬柱、三相分離採樣器、厭氧真空閥系統及矽膠管路組成，形成一套密閉的模擬系統。巖心模擬柱主要模擬油層巖心狀態；蠕動泵提供驅油動力；三相分離採樣器集驅油液注入、氣水油三相分離採集和油液體積測定功能為一體；厭氧真空閥系統外接真空泵及氮氣(或氦氣)用於整個系統厭氧環境的形成；矽膠管路連接各部分形成循環密閉迴路。
文檔編號E21B49/00GK103061729SQ201310007029
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優先權日2013年1月8日
發明者姚俊, 蔡珉敏, 王飛, 陳輝倫, 劉海軍, 劉文娟, 郭幻 申請人:北京科技大學