巖心驅替實驗的流量測量方法及其流量測量裝置與流程

2023-10-27 13:24:39 2

本發明涉及流量測量技術領域，具體而言，涉及一種巖心驅替實驗的流量測量方法及其流量測量裝置。

背景技術：

目前，在對緻密巖進行驅替實驗的過程中，通過獲取緻密巖內的水、油和氣的流量，能夠獲得地層中巖心整體內部的流體體積。

由於緻密巖具有孔隙度和滲透率低的特點，因此在對緻密巖進行驅替實驗時，驅替速度慢，驅替出的油相和氣相量很小，再考慮到油相揮發等因素的影響，實驗中流量的測量誤差相對較大。並且，現有技術中採用敞口量筒來進行計量，該方法無法捕獲氣相，無法對氣相流量進行統計。因此，現有技術中，為了克服該缺陷，在細玻璃管內加注一段粘稠液體進行封堵，通過該裝置來獲取氣相。

現有技術中由於緻密巖驅替出的油相和氣相量小，並且如果驅替出的油相顏色較淡則會造成油水界面和油氣界面難以分辨，使實驗人員很難進行計量統計，造成實驗數據不準確。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種巖心驅替實驗的流量測量方法及其流量測量裝置，以解決現有技術中實驗數據不準確的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種巖心驅替實驗的流量測量方法，包括：步驟1，將壓力裝置、巖心樣本與收集裝置通過管道順次連通；步驟2，在收集裝置和管道內注入驅替液；步驟3，在收集油相和氣相的收集裝置內放入第一浮標和第二浮標，通過第一浮標區分油相和驅替液界面，通過第二浮標區分油相和氣相界面；步驟4，通過壓力裝置對巖心樣本進行驅替，並通過收集裝置獲取巖心樣本內的油相和氣相；步驟5，根據第一浮標和第二浮標，獲取巖心樣本內油相和氣相的體積。

進一步地，在執行步驟3之前，測量方法還包括：步驟6，在收集裝置內注入油相和氣相。

進一步地，在執行步驟4之前，測量方法還包括：步驟7，測量實際地層的壓力，獲取實際地層的壓力值；步驟8，根據實際地層的壓力值，對管道和收集裝置內的驅替液施加壓力。

進一步地，步驟5具體包括：步驟9，觀察第一浮標和第二浮標，獲取第一浮標和第二浮標的位置變化量；步驟10，根據第一浮標和第二浮標的位置變化量，計算巖心樣本內油相和氣相的體積。

根據本發明的另一方面，提供了一種巖心驅替實驗的流量測量裝置，測量裝置包括：樣本容納裝置，用於容納巖心樣本；壓力裝置，用於向巖心樣本內注入驅替液；收集裝置，用於收集巖心樣本內的油相和氣相；管道，用於將壓力裝置、樣本容納裝置和收集裝置順次連通；用於區分油相與驅替液界面的第一浮標，設置在收集裝置內；用於區分油相與氣相界面的第二浮標，設置在收集裝置內。

進一步地，測量裝置還包括：壓力控制閥，設置在收集裝置的末端。

進一步地，管道包括：第一管道，用於連通樣本容納裝置和壓力裝置；第二管道，用於連通樣本容納裝置和收集裝置；第三管道，用於連通收集裝置和壓力控制閥。

進一步地，測量裝置還包括：加壓組件，用於向管道和收集裝置內加壓。

進一步地，測量裝置還包括：壓力測量儀，用於檢測管道內的壓力值。

進一步地，測量裝置還包括：緩衝容器，壓力裝置、樣本容納裝置、收集裝置和緩衝容器順次連接。

進一步地，測量裝置還包括：用於阻擋氣體通過的過濾裝置，設置在第三管道內。

應用本發明的技術方案，先通過管道將壓力裝置、巖心樣本和收集裝置順次連通，並在收集裝置和管道內注入驅替液，以做好前期準備工作，然後再收集裝置內放入第一浮標和第二浮標，通過第一浮標區分油相與驅替液界面，通過第二浮標區分油相和氣相界面，如此能夠清晰地觀察出巖心樣本在驅替過程中，油相與氣相的變化量，進而能夠通過油相變化量計算出巖心樣本的油相體積，通過氣相變化量計算得出氣相體積。如此能夠準確得到巖心樣本內油相和氣相體積，提高實驗準確性。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本發明實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量方法的流程圖；

圖2示出了根據本發明又一實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量方法的流程圖；

圖3示出了根據本發明又一實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量方法的流程圖；

圖4示出了根據本發明又一實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量方法的流程圖；

圖5示出了根據本發明實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量裝置的結構示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、樣本容納裝置；20、壓力裝置；30、收集裝置；41、第一浮標；42、第二浮標；50、壓力控制閥；61、第一管道；62、第二管道；63、第三管道；70、加壓組件；80、壓力測量儀；90、緩衝容器；100、半滲透隔板。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1所示，根據本發明的一個實施例，提供了一種巖心驅替實驗的流量測量方法，包括：

步驟1，將壓力裝置、巖心樣本與收集裝置通過管道順次連通。

通過壓力裝置對巖心樣本進行加壓，其中，壓力裝置的工作壓力可根據巖心樣本參數的不同進行調整。通過收集裝置對巖心樣本內的油相和氣相進行收集。具體地，巖心樣本通過樣本容納裝置夾持後，巖心樣本的一端與壓力裝置連通，巖心樣本的另一端與收集裝置連通。其中，壓力裝置可設置為壓力泵，收集裝置可設置為容器，該容器具有導通狀態和封閉狀態的埠。

步驟2，在收集裝置和管道內注入驅替液。

在本實施例中，對收集裝置和管道內注入驅替液，以做好驅替實驗的前期準備工作，並且通過在收集裝置內注入驅替液，可通過驅替液排出收集裝置內的空氣，以降低收集裝置內空氣對氣相測量帶來的影響。

步驟3，在收集油相和氣相的收集裝置內放入第一浮標和第二浮標，通過第一浮標區分油相和驅替液界面，通過第二浮標區分油相和氣相界面。

在進行驅替實驗之前，在收集裝置內放入第一浮標和第二浮標，通過第一浮標區分油相和驅替液的界面，通過第二浮標區分油相和氣相的界面。如此能夠較為準確地判斷出油相和驅替液之間的分界線、油相和氣相之間的分界線，避免由於巖心樣本內油相顏色較淺無法判斷其在收集裝置中的位置的情況發生。

步驟4，通過壓力裝置對巖心樣本進行驅替，並通過收集裝置獲取巖心樣本內的油相和氣相。

啟動壓力裝置，通過壓力裝置對管道內的驅替液進行加壓，進而將巖心樣本內的油相和氣相驅替至收集裝置中。

步驟5，根據第一浮標和第二浮標，獲取巖心樣本內油相和氣相的體積。

待收集裝置將巖心樣本內的油相和氣相收集完畢後，通過觀察第一浮標和第二浮標實驗前和實驗後的所在的位置，即可計算獲取巖心樣本內的油相和氣相體積。

通過本發明實施例提供的巖心驅替實驗的流量測量方法，先通過管道將壓力裝置、巖心樣本和收集裝置順次連通，並在收集裝置和管道內注入驅替液，以做好前期準備工作，然後再收集裝置內放入第一浮標和第二浮標，通過第一浮標區分油相與驅替液界面，通過第二浮標區分油相和氣相界面，如此能夠清晰地觀察出巖心樣本在驅替過程中，油相與氣相的變化量，進而能夠通過油相變化量計算出巖心樣本的油相體積，通過氣相變化量計算得出氣相體積。如此能夠準確得到巖心樣本內油相和氣相體積，提高實驗準確性。

如圖2所示，在執行步驟3之前，該測量方法還包括步驟6，即在收集裝置內注入油相和氣相。

在本實施例中，在進行驅替實驗之前，先在收集裝置內注入一定量的油相和氣相，能夠預先區分油相和驅替液之間的界面、油相和氣相之間的界面，如此能夠增加測量油相變化量和氣相變化量的準確度。

如圖3所示，在執行步驟4之前，測量方法還包括：

步驟7，測量實際地層的壓力，獲取實際地層的壓力值。

通過步驟7，預先對該巖心樣本所在的地層進行壓力測量，以獲取實際地層中的壓力值。

步驟8，根據實際地層的壓力值，對管道和收集裝置內的驅替液施加壓力。

在本實施例中，其中，在收集裝置的末端設置一個壓力控制閥，當收集裝置一側的驅替液的壓力大於預設值時，該壓力控制閥處於打開狀態；當收集裝置一側的驅替液的壓力小於或等於預設值時，該壓力控制閥處於關閉狀態。根據測得的實際地層的壓力值，對管道和收集裝置內的驅替液施加壓力，在施加壓力前，可調節壓力控制閥，使壓力控制閥的預設壓力稍大於壓力裝置的工作壓力，具體地，該預設壓力在10至20MPa範圍內選取即可。調節後，對驅替液進行加壓，使其與實際地層壓力值相同，以營造高壓環境，如此能夠模擬通過實驗模擬實際地層環境，進而能夠更為準確的測量處巖心樣本內的油相和氣相值，並通過該實驗真實反映實際地層環境中巖心內部的流體體積。此外，在進行驅替之前，將壓力控制閥的預設壓力調節為稍低於壓力裝置的工作壓力，如此能夠減少壓力裝置一側與收集裝置一側的壓力差，使整體裝置保持穩定。

如圖4所示，其中，步驟5具體包括：

步驟9，觀察第一浮標和第二浮標，獲取第一浮標和第二浮標的位置變化量。

在本實施例中，可通過光學或電磁儀器自動測量第一浮標和第二浮標的位置，通過儀器測量能夠增加測量準確性。

步驟10，根據第一浮標和第二浮標的位置變化量，計算巖心樣本內油相和氣相的體積。

通過兩個浮標的位移變化量再結合收集裝置的尺寸，即可計算得出巖心樣本內的油相和氣相的體積。

如圖5所示，本發明提供一種巖心驅替實驗的流量測量裝置，該測量裝置包括樣本容納裝置10、壓力裝置20、收集裝置30、管道、第一浮標41和第二浮標42。通過管道將壓力裝置20、樣本容納裝置10和收集裝置30順次連通。其中，樣本容納裝置10用於對巖心樣本進行夾持，壓力裝置20用於向巖心樣本內注入驅替液，收集裝置30用於收集巖心樣本內的油相和氣相。第一浮標41和第二浮標42均設置在收集裝置30內，通過第一浮標41區分油相與驅替液的界面，通過第二浮標42區分油相與氣相的界面。

應用本發明提供的巖心驅替實驗的流量測量裝置，通過樣本容納裝置10固定巖心樣本，通過壓力裝置20對巖心樣本進行加壓，通過收集裝置30對巖心樣本內的油相和氣相進行收集，其中，通過在收集裝置30內設置的第一浮標41區分油相和驅替液的界面，通過第二浮標42區分油相與氣相界面，在實驗時，通過觀察第一浮標41和第二浮標42的變化即可清楚、準確測量油相和氣相體積，進而提高了該驅替實驗的準確性。

其中，在本實施例中，該測量裝置還包括壓力控制閥50，壓力控制閥50設置在收集裝置30的末端。具體地，壓力裝置20、樣本容納裝置10、收集裝置30以及壓力控制閥50通過管道順次連通。該壓力控制閥50具有打開狀態和關閉狀態，當收集裝置30一側的壓力大於壓力控制閥50的預設壓力時，壓力控制閥50處於打開狀態；當收集裝置30一側的壓力小於或等於壓力控制閥50的預設壓力時，壓力控制閥50處於關閉狀態。通過設置壓力控制閥50，能夠減少壓力裝置20一側與收集裝置30一側的壓力差，使驅替過程中更加穩定。作為優選實施例，該壓力控制閥50的預設壓力值可調，如此方便工作人員根據實際情況進行調節。在本實施例中，該壓力控制閥50採用回壓閥。

具體地，該管道包括第一管道61、第二管道62以及第三管道63。其中，第一管道61用於連通樣本容納裝置10和壓力裝置20，第二管道62用於連通樣本容納裝置10和收集裝置30，第三管道63用於連通收集裝置30和壓力控制閥50。

在本實施例中，該測量裝置還包括加壓組件70，加壓組件70用於向管道和收集裝置30內加壓。具體地，加壓組件70包括導管和閥門，加壓組件70為兩組，一組向壓力裝置20一側的驅替液進行加壓，另一組向收集裝置30一側的驅替液進行加壓。具體地，加壓組件70分為第一加壓組件和第二加壓組件，第一加壓組件與第一管道61連通，第二加壓組件與第三管道63連通。加壓時，利用外界設備同時向第一加壓組件和第二加壓組件加壓，並加壓至同等壓力，加壓值可依據巖石樣本所在的實際地層壓力值而定，通過該加壓組件70可模擬實際地層環境，使驅替得到的數據更加準確。

具體地，該測量裝置還包括壓力測量儀80，通過壓力測量儀80檢測管道內的壓力值，作為優選實施例，在第一管道61和第三管道63上分別設置一個壓力測量儀80，以檢測樣本容納裝置10兩端的壓力值。

在本實施例中，該測量裝置還包括緩衝容器90，壓力裝置20、樣本容納裝置10、收集裝置30和緩衝容器90順次連接。在進行驅替實驗時，通過緩衝容器90能夠對收集裝置30一側進行緩衝，避免開始時收集裝置30所受壓力過大。

在應用本實施例提供的裝置進行實驗時，首先可打開兩組加壓組件70的閥門，通過這兩個閥門對整體裝置注入驅替液，並通過注入驅替液的方式，使裝置內的空氣儘可能排出，以避免裝置內空氣對測量數據造成影響。其中，可在收集裝置30上端設置一埠，通過該埠能夠向收集裝置30中預先注入一定體積的油和氣，以使油相和驅替液界面、油相和氣相界面相隔一定距離，便於實驗人員進行區分，再將該埠封閉。其中，油相和驅替液的界面通過第一浮標41的位置確定，油相和氣相的界面通過第二浮標42的位置確定。在通過加壓組件70加壓之前，先調節回壓閥的預設壓力值，使預設壓力值大於壓力裝置20的工作壓力。再通過加壓組件70向壓力裝置20一側和收集裝置30一側同時施加壓力，使實驗裝置內的壓力與巖心樣本所在的地層環境壓力相同，通過加壓組件70能夠模擬實際地層環境，使測得的數據更加準確。並且，為了保證巖心樣本內驅替出的氣體儘量匯聚在收集裝置30內，可在第三管道63內設置過濾裝置，具體地，該過濾裝置靠近收集裝置30的末端設置。在本實施例中，該過濾裝置為半滲透隔板100，通過半滲透隔板100阻擋氣體通過。做完上述準備工作後，先調低回壓閥的預設壓力值，使預設壓力值稍低於壓力裝置20的工作壓力值，如此使壓力裝置20側與收集裝置30側的壓力差值較小，保持整體驅替過程的穩定性。再對巖心樣本進行驅替，巖心樣本內的油相和氣相在經過收集裝置30時，由於驅替過程緩慢，油相和氣相能夠在收集裝置30內充分分層，其油相和氣相的變化量通過第一浮標41和第二浮標42測量得出，即可得到巖心樣本內油相和氣相的體積。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。