高温高压岩心驱替过程中流体体积原位测量方法及其装置

摘要

本发明公开了一种在高温高压岩心驱替过程中可进行流体体积原位测量的方法，以及能使用该方法进行流体体积测量的装置。该方法分为三步，第一步为正式驱替前的准备工作，目的是使岩心内流体、导管中流体及容器中流体处在相应高温高压环境下；第二步开始正式驱替，通过压力泵打入驱替液体，从岩心中驱替出的流体（尤其是气和油）汇集于一密闭透明容器中；第三步为计量各流体体积，待油气水充分分层后，由于三种流体的颜色不同，通过容器上的刻度即可读出三者的体积。所设计的流体体积测量装置结构简单，只需在常规高温高压岩心驱替实验装置的基础上增加四个阀门，两个导管，两个压力测量仪，一个收集容器，一个缓冲容器和一个半渗透隔板即可。

说明书

技术领域

本发明同时涉及一种流体体积测量装置，特别是涉及一种高温高压岩心驱替过程中流体体积测 量装置。

背景技术

高温高压下，尤其是高温的存在，使得岩心驱替过程中驱出流体存在气液两相。目前驱出 流体多采用敞口小量筒直接计量，这样气相的捕获和计量就无法实现；另外在高温下，液体易 挥发，因此液体的计量误差较大，特别是在致密砂岩驱替实验中，由于驱替速度慢，驱出液体 量很小，液体的挥发造成的误差会更大。针对采用敞口小量筒计量方式存在的缺点，提出了封 闭式测量方式，即在细玻璃管中加注一段粘稠液体（比如航空煤油）进行封堵。这种方式虽可 以捕获并计量气体，也可以避免液体的挥发，但是这种计量方式依然存在很多问题，最主要的 一点是该计量方式无法实现流体处在高压环境中，压力的变化对气体体积影响很大，同时也影 响气体在液体中的溶解度，进而改变了气液体积比，所以这种方式下计量出的各相流体体积依 然不准确，不能真实反映出高温高压下岩心内部的流体体积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高温高压岩心驱替过程中可进行流体体积原位测量的方法， 以及能使用该方法进行流体体积测量的装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：正式驱替前做如下准备工作，设定恒温箱的温 度为实验所需的高温温度，待温度升高到设定值并保持一定时间后，分别从岩心夹持器两端往 各导管及容器中注入液体，其中可通过打开收集容器上端的阀门释放被围困的空气，进而保证 收集容器中无空气，接着给岩心夹持器施加环压和轴压，调节回压阀的开启压力大于待加压后 液体的压力，然后分别从岩心夹持器两端给液体同步加压到预定压力，但加压后液体的压力要 小于施加的环压和轴压，从而使得岩心内流体、导管中流体及容器中流体处在相应高温高压环 境下，为了保证驱替出的气体尽量多的汇集于密闭容器内，在导管中增加了半渗透隔板以阻止 气体通过；以上准备工作完成之后，开始正式驱替，首先调低回压阀的开启压力为加压后岩心 内流体的压力，接着通过压力泵为驱替液体加压，待驱替液体的压力升高到岩心内流体的压力 时方可打开通往岩心夹持器阀门，继续通过压力泵为驱替液体加压，使得驱替液体进入岩心， 从岩心中驱替出的流体（尤其是气和油）在流出回压阀之前，在重力的作用下，汇集于一密闭 透明容器中；计量各流体体积之前，最好中断驱替并静止一定的时间，保证油气水在密闭容器 中充分分层，油气水分层后，加之三种流体的颜色不同，即可通过容器上的刻度读出三者的体 积，由于岩心孔隙结构的复杂性，整个驱替过程中，流体的压力存在波动，为了减缓流体压力 的波动，增加了一缓冲容器，容器中充填空气。

本发明方法具体包括如下步骤：

步骤1：正式驱替之前，在高温环境下，预先往各导管及收集容器中注满液体，岩心夹持 器施加环压和轴压之后，再分别从岩心夹持器两端给液体同步加压，使得岩心内流体、导管中 流体及容器中流体处在相应高温高压环境下；

步骤2：开始正式驱替，从岩心中驱替出的流体（尤其是气和油）在流出回压阀之前，通 过一密闭容器收集；

步骤3：中断驱替，静止一定时间后，油气水密度不同使得三者在密闭容器中分层，通过 容器上的刻度计量三者的体积。

本发明从岩心夹持器两端给液体同步加压前，回压阀的开启压力要大于加压后液体的压 力，加压后液体的压力要小于施加的环压和轴压，开始正式驱替时，调低回压阀的开启压力为 加压后岩心内流体的压力。

本发明通过压力泵打入驱替液体的压力等于岩心内流体的压力时方可打开阀门，在进一步 提高驱替液体压力的情况下，使得驱替液体进入岩心。

本发明使用半渗透隔板阻止气体通过，从而保证驱替出的气体汇集于密闭容器内。

为了减缓驱替过程中流体压力的波动，增加了一缓冲容器，容器中充填空气。

本发明高温高压岩心驱替过程中流体体积原位测量方法使用的装置是在常规高温高压岩 心驱替实验装置的基础上增加了四个阀门（2、8、10、14），两个导管（7、13），两个压力测 量仪（6、15），一个收集容器（9），一个缓冲容器（12）和一个半渗透隔板（4）。

本发明收集容器（9）的入口宽广，主体纤细，顶部设有放气口（11），制作材料耐高温高 压，不易变形且透明，外围附有加固钢板，内壁涂有憎油层。

本发明缓冲容器（12）容积大，制作材料耐高温高压且不易变形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，可在高温高压且岩心驱替过程中对驱替出的流体 进行原位测量，流体体积测量精度高，并且能够较真实地反映出高温高压下岩心内部各相流体 的体积，另外所设计的装置结构简单，只需在常规高温高压岩心驱替实验装置的基础上增加几 个配件即可。

附图说明

图1是本发明高温高压岩心驱替过程中流体体积原位测量装置的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

附图中实验装置，除了压力泵1之外，其它器件都放置于恒温箱内。在正式驱替前，首先 设定恒温箱的温度为实验所需的高温温度，关闭阀门2，调节回压阀5的开启压力大于待加压 后液体的压力，待温度升高到设定值并保持一定时间后，打开阀门8和14，分别通过导管7 和13从岩心夹持器3两端往各导管及容器中注入液体，期间通过打开收集容器9上端的阀门 10释放被围困在其中的空气，确保收集容器9中无空气，之后再关闭阀门10，接着给岩心夹 持器3施加环压和轴压，然后分别通过导管7和13给液体同步加压，液体压力升高到预定压 力后，关闭阀门8和14，液体的压力可通过两个压力测量仪6和15实时观测，为了保证驱替 出的气体尽量多的汇集于密闭容器9内，在导管中增加了半渗透隔板4以阻止气体通过；正式 驱替时，首先调低回压阀5的开启压力为加压后岩心内流体的压力，接着通过压力泵1为驱替 液体加压，待驱替液体的压力升高到岩心内流体的压力时打开通往岩心夹持器阀门2，继续通 过压力泵1为驱替液体加压，从岩心中驱替出的流体（尤其是气和油）在流出回压阀5之前， 在重力的作用下，汇集于收集容器9中；收集容器9透明且上有刻度，静止一定时间使得油气 水分层后，通过收集容器9上的刻度读出三者的体积。