油田驱替物、油田驱替方法与油田驱替物的试验制备装置

摘要

本发明公开了一种油田驱替物、油田驱替方法与油田驱替物的试验制备装置。油田驱替物的试验制备装置，它包括具有空腔的壳体；容置于壳体的空腔内的分散筒，分散筒与壳体之间形成间隙空间，分散筒具有内腔，分散筒具有直径为4-20μm的第一孔隙；第一端部机构，其设在壳体的前端，第一端部机构开设有与间隙空间相连通的出口通道；第二端部机构，其设在壳体的后端，第二端部机构开设有与间隙空间相连通的第一入口通道以及与分散筒的内腔相连通的第二入口通道，第一入口通道与液体输送源相连通，第二入口通道与气体输送源相连通。本发明采用以上结构以及方法，使得气体的直径达到微米级，并与液体均匀混合，形成呈均匀排布的驱替物。

说明书

技术领域

本发明涉及了一种石油开发技术领域，尤其涉及了一种油田驱替物、油田驱替方法与油 田驱替物的试验制备装置。

背景技术

油田驱替利用渗透作用在一定温度压力下，采用一定流量的驱替物，以置换油田中的原 油。在现有技术中，驱替物可以为水、化学剂等。

由于油层在纵向和平面上呈非均质性，即油藏岩石物性分布不均匀，采用水驱驱替时无 法均匀推进，由于渗透率分布不均很难取得最佳驱油效果。特别的，在非均质较为严重的油 藏部位，油层非均质性可导致注入水的渗流速度的巨大差异，进而产生突进和指进现象，更 影响原油的采收率。

化学驱将粘度高于水或界面张力较低的化学溶液注入油层中，粘度高可以保证注入体系 一定程度上在油层中均匀向前推进，界面张力低可以剥离附着于油藏岩石表面的原油，降低 驱替阻力。化学驱在一定程度上克服了油藏非均质性的影响，但在非均质性很强的油藏中效 果也不很好。化学驱后仍有40％以上的剩余油在油层内呈不均匀状态分布，由于聚合物的链 较长，导致聚合物单体直径远大于油藏岩石的微小孔隙，所以微小孔隙中的原油不会被波及 到，微小孔隙分布不均导致剩余油呈不均匀状态分布。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种油田驱替物、 油田驱替方法与油田驱替物的试验制备装置，可以提高油田的驱替效率。

本发明的具体技术方案是：

一种油田驱替物的试验制备装置，其特征在于，它包括：

具有空腔的壳体，其具有前端和后端；

至少部分容置于所述壳体的空腔内的分散筒，所述分散筒与所述壳体之间形成间隙空 间，所述分散筒具有内腔，所述分散筒具有直径为4-20μm的第一孔隙；

第一端部机构，其设在所述壳体的前端，所述第一端部机构开设有与所述间隙空间相连 通的出口通道；

第二端部机构，其设在所述壳体的后端，所述第二端部机构开设有与所述间隙空间相连 通的第一入口通道以及与所述分散筒的内腔相连通的第二入口通道，所述第一入口通道与一 液体输送源相连通，所述第二入口通道与一气体输送源相连通。

优选地，所述分散筒由陶瓷颗粒烧制而成。

优选地，所述第一端部机构包括与所述壳体前端相固连的第一本体，所述出口通道具有 自前至后依次连通的第一出口空间、第二出口空间，所述第一出口空间与所述第二出口空间 之间设有导流道，所述第二出口空间与所述分散筒的间隙空间相连通，所述第一端部机构还 包括设在所述第一本体前端的盖板、能在所述第二出口空间内滑动的活塞、连接在所述活塞 和所述盖板之间的弹簧，所述盖板开设有与所述第一出口空间相连通的第一通孔，所述活塞 在滑动过程中控制所述导流道的开闭。

优选地，所述第二出口空间的截面半径小于所述第一出口空间，所述导流道自所述第二 出口空间向所述第一出口空间逐渐变小，在所述导流道与所述第一出口空间之间还具有自所 述第一出口空间向所述第二出口空间逐渐变小的喇叭口。

优选地，所述第一端部机构还包括能滑动的设在所述第一出口空间内的导向板、分别与 所述导向板和所述活塞相连接的导向杆，所述活塞分别与所述导向板和所述盖板相连，所述 导向板上开设有第二通孔，第二通孔与所述导流道朝向所述第一出口空间的一端相连通。

优选地，所述出口通道还具有位于所述第二出口空间后端的第三出口空间，所述油田驱 替物的试验制备装置还包括容置于所述第三出口空间的承压板，所述承压板具有第二孔隙， 所述第二孔隙的直径大于驱替物的直径，所述承压板的后端与所述分散筒的前端之间通过一 封堵件相抵触，所述封堵件具有第三孔隙，所述第三孔隙的直径小于所述分散筒的第一孔隙 的直径。

优选地，所述第二端部机构包括穿设于所述壳体后端的第二本体以及设在所述第二本体 后端的连接板，所述连接板与所述壳体相固定连接，所述第二本体上穿设有与所述分散筒的 内腔相连通的气管。

优选地，所述分散筒的后端和所述气管外套设有托架，所述托架与所述第二本体的前端 相抵触，在所述分散筒与所述托架之间还设有套设在所述气管外的密封垫。

本发明还公开了一种油田驱替方法，它包括以下步骤：

输入气体以及液体，输入气体的压力高于输入液体的压力，以使气体通过直径为4-20μm 的孔隙后剪切，经剪切后的气体经合并后直径变为10-50μm；

直径为10-50μm的气体与液体进行混合形成混合物；

对混合物进行增压形成驱替物。

本发明还公开了一种油田驱替物，它包括由直径为微米级别的气体与液体混合后经过增 压后而成，所述气体包括空气、氮气、二氧化碳中的一种，所述液体包括蒸馏水或地矿化度 盐水。

本发明采用以上结构以及方法，使得气体的直径达到微米级，并与液体均匀混合，形成 呈均匀排布的驱替物。同时可以调节分散筒的直径以对气体的剪切后的直径以及经过剪切的 气体在合并后的直径进行控制。通过调节气体输送源和液体输送源的流量控制可以控制气体 和液体的比例，以对驱替物中的气液比进行精确控制。在活塞的作用下，驱替物必须在达到 一定压力才能向外输出，因而可以通过调节活塞的滑动阻力，来调节驱替物的压力。因而采 用本申请中油田驱替物的试验制备装置可以对驱替物的粘度和流动阻力进行控制。。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外， 图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限 定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情 况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置的结构示意图。

图2显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中壳体的结构示意图。

图3显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中分散筒的结构示意图。

图4显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中第一端部机构的结构示意图。

图5显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中盖板的结构示意图。

图6显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中导向板的结构示意图。

图7显示了本发明中油田驱替物的试验制备装置中第二端部机构的结构示意图。

以上附图的附图标记：1、壳体；10、空腔；11、前端；12、后端；13、螺纹；2、分散 筒；21、间隙空间；22、内腔；23、第一孔隙；24、开口；3、第一端部机构；30、第一本 体；31、出口通道；311、第一出口空间；312、第二出口空间；313、第三出口空间；32、 导流道；33、盖板；331、第一通孔；332、第二固定部；34、导向杆；35、弹簧；36、喇叭 口；37、导向板；371、第二通孔；372、第一固定部；38、活塞；39、承压板；391、第二 孔隙；4、第二端部机构；40、第二本体；401、连接板；402、螺栓；403、气管；404、托 架；405、密封垫；41、第一入口通道；42、第二入口通道；43、O型圈；5、液体输送源；6、 气体输送源。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在 此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对 本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些 都应被视为属于本发明的范围。

参照图1至图7所示，本发明公开了一种油田驱替物的试验制备装置，它包括具有空腔 10的壳体1，其具有前端11和后端12；至少部分容置于所述壳体1的空腔10内的分散筒2， 所述分散筒2与所述壳体1之间形成间隙空间21，所述分散筒2具有后端12开口24的内腔 22，所述分散筒2具有直径为4-20μm的第一孔隙23；第一端部机构3，其设在所述壳体1 的前端11，所述第一端部机构3开设有与所述间隙空间21相连通的出口通道31；第二端部 机构4，其设在所述壳体1的后端12，所述第二端部机构4开设有与所述间隙空间21相连 通的第一入口通道41以及与所述分散筒2的内腔22相连通的第二入口通道42，所述第一入 口通道41与一液体输送源5相连通，所述第二入口通道42与一气体输送源6相连通。

具体的，参照图1和图2所示，壳体1大体呈沿轴线延伸的圆筒形。壳体1具有相对的 前端11和后端12。在图1中，图中左侧为壳体1的前端11，图中右侧为壳体1的后端12。 壳体1具有一沿其自身轴线方向延伸的空腔10，该空腔10贯通壳体1的前后端。壳体1的 前后两端均设有螺纹13，以与第一端部机构3和第二端部机构4相固连。

参照图1和图3所示，分散筒2大体呈圆筒形。分散筒2可以同轴地穿设在壳体1内。 分散筒2可以由陶瓷颗粒烧制而成，以具有直径为4-20μm的第一孔隙23。分散筒2与壳体 1之间形成间隙空间21。在本实施方式中，间隙空间21由分散筒2的外壁与壳体1的内壁 形成。间隙空间21与液体输送源5相连通，以接收自外部输入的诸如水的液体。分散筒2 具有内腔22，该内腔22的后端12具有一与气体输送源6相连通的开口24，，以接收自外部 输入的诸如氮气的气体。内腔22的前端11封堵，分散筒2的内腔22与间隙空间21相互隔 离，以确保位于内腔22中的气体在未剪切之前不会进入间隙空间21中与液体混合。气体进 入分散筒2的内腔22，经分散筒2的第一孔隙23剪切，剪切后气体经合并直径变为10-50μm， 直径为10-50μm的气体进入间隙空间21，并与间隙空间21内的液体混合形成驱替物。

参照图1和图4所示，第一端部机构3设在壳体1的前端11，即图中左侧位置。第一端 部机构3开设有与所述间隙空间21相连通的出口通道31。驱替物可以从间隙空间21流向出 口通道31，并从出口通道31流出该油田驱替物的试验制备装置。

在本实施方式中，第一端部机构3可以包括与所述壳体1前端11相固连的第一本体30， 第一本体30可以通过螺纹13与壳体1的前端11相连接。出口通道31位于第一本体30内。 所述出口通道31具有自前至后依次连通的第一出口空间311、第二出口空间312。所述第一 出口空间311与所述第二出口空间312之间设有导流道32。所述第二出口空间312与所述分 散筒2的间隙空间21相连通。所述第一端部机构3还可以包括设在所述第一本体30前端11 的盖板33、能在所述第二出口空间312内滑动的活塞38、连接在所述活塞38和所述盖板33 之间的弹簧35。参照图5所示，所述盖板33开设有与所述第一出口空间311相连通的第一 通孔331。所述活塞38在滑动过程实现所述导流道32的开闭。当间隙空间21内的驱替物达 到一定压力时，活塞38在驱替物的压力作用下朝着前端11方向滑动(图中向左运动)。当 活塞38滑动至导流道32位于第二出口空间312的一端的左侧时，导流道32将第一出口空 间311与第二出口空间312相连通，从而将驱替物自第二出口空间312流向第一出口空间311， 再从盖板33的第一通孔331中向外流出。采用上述结构，驱替物必须在达到一定压力的情 况下，才能向外流出，从而可以制备10MPa左右的驱替物。

参照图7所示，第二端部机构4设在壳体1的后端12，即图中的右侧位置。第二端部机 构4开设有第一入口通道41和第二入口通道42。第一入口通道41将液体输送源5与间隙空 间21相连通，以将自液体输送源5输出的液体送入间隙空间21内。第二入口通道42将气 体输送源6与第二入口通道42相连通，以将自气体输送源6输出的气体送入分散筒2的内 腔22中。

第二端部机构4可以包括第二本体40，以及与第二本体40相固连的连接板401。第二 本体40的前端11穿设在壳体1的后端12，在第二本体40与壳体1之间可以设置O型圈43 以实现密封。连接板401位于第二本体40的后端12。连接板401可以通过螺栓402与第二 本体40相固连。气管403穿过连接板401并插入第二本体40以及分散筒2中，以将气体输 送源6与分散筒2相连通。

液体输送源5可以包括带有恒压模式的柱塞泵，以将液体在恒定压力下实现输送。气体 输送源6可以包括带有恒压模式的气体注入泵，以将气体在恒定压力下实现输送。

本实施方式的工作原理如下，气体输送源6将气体输送至分散筒2的内腔22中，液体 输送源5将液体输送至间隙空间21中，由于气体输送源6的压力大于液体输送源5的压力， 从而分散筒2内腔22中的气体从分散筒2中流向间隙空间21中，在该过程中，气体被分散 筒2的第一孔隙23剪切并在剪切后合并成为直径为10-50μm的气体。直径为10-50μm的 气体在间隙空间21中与液体混合形成驱替物，并从第一端部机构3的出口通道31流出该油 田驱替物的试验制备装置。

在此过程中，气体的直径达到微米级，并与液体均匀混合，形成呈均匀排布的驱替物。 同时可以调节分散筒2的直径以对气体的剪切后的直径以及经过剪切的气体在合并后的直径 进行控制。通过调节气体输送源6和液体输送源5的流量控制可以控制气体和液体的比例， 以对驱替物中的气液比进行精确控制。在活塞38的作用下，驱替物必须在达到一定压力才 能向外输出，因而可以通过调节活塞38的滑动阻力，来调节驱替物的压力。因而采用本申 请中油田驱替物的试验制备装置可以对驱替物的粘度和流动阻力进行控制。

在一个优选的实施方式中，参照图4所示，所述第二出口空间312的截面半径可以小于 所述第一出口空间311，所述导流道32自所述第二出口空间312向所述第一出口空间311逐 渐变小，在所述导流道32与所述第一出口空间311之间还可以具有自所述第一出口空间311 向所述第二出口空间312逐渐变小的喇叭口36。导流道32和喇叭口36可以造成第一出口空 间311和第二出口空间312形成高压差，从而可以驱使驱替物快速流出。

在一个优选的实施方式中，参照图4所示，所述第一端部机构3还可以包括能滑动的设 在所述第一出口空间311内的导向板37、分别与所述导向板37和所述活塞38相连接的导向 杆34，所述活塞38可以分别与所述导向板37和所述盖板33相连，所述导向板37上开设有 与所述导流道32朝向所述第一出口空间311的一端相连通的第二通孔371。在活塞38的滑 动过程中，导向板37和导向杆34随之滑动，从而可以将导流道32连通第一出口空间311 和第二出口空间312。流入第二出口空间312的驱替物可以自导流道32进入第一出口空间 311，并通过导向板37的第二通孔371和盖板33的第一通孔331向外流出。参照图6所示， 导向板37具有用于与弹簧35的后端12相连的第一固定部372，参照图5所示，盖板33具 有与弹簧35的前端11相连的第二固定部332。第一固定部372与第二固定部332相对，以 使得弹簧35沿平行于壳体1的轴线方向延伸。在本实施方式中，第一固定部372和第二固 定部332分别位于导向板37和盖板33的中心，以保证活塞38沿壳体1的轴向方向滑动。

导向板37可以容置于第一出口空间311内，并与第一本体30的内壁相匹配。导向杆34 沿壳体1的轴线方向延伸。导向杆34的前端11连接于导向板37，导向杆34的后端12连接 于活塞38。在活塞38的运动过程中，导向杆34和导向板37共同限制了活塞38的运动轨迹， 即导向板37和导向杆34驱使活塞38更顺畅的在第二出口空间312内沿线性方向运动，以 防止活塞38在运动至导流道32处时产生沿径向的偏移。同时，导向板37和导向杆34提高 了活塞38与盖板33之间的强度，保证了在高压力作用下，活塞38、弹簧35以及盖板33不 会损坏。

在一个优选的实施方式中，参照图4所示，出口通道31还具有位于所述第二出口空间 312后端12的第三出口空间313，该第三出口空间313与间隙空间21相连通。所述油田驱 替物的试验制备装置还包括容置于所述第三出口空间313的承压板39。所述承压板39可以 由陶瓷颗粒烧制而成。承压板39具有第二孔隙391，所述第二孔隙391的直径大于驱替物的 直径。所述承压板39的后端12与所述分散筒2的前端11通过一封堵件(图中未示出)相 抵触。封堵件具有第三孔隙，所述第三孔隙的直径小于所述分散筒2的第一孔隙23的直径。 封堵件可以将分散筒2支撑在承压板39上，同时封堵件还可以驱使经过分散筒2剪切后的 气体不会未经过混合而直接通过承压板39。承压板39一方面可以给予分散筒2支撑，同时 还可以驱替物通过其时不产生剪切。

在一个优选的实施方式中，参照图7所示，分散筒2的后端12和所述气管403外套设 有托架404，所述托架404与所述第二本体40的前端11相抵触，在所述分散筒2与所述托 架404之间还设有套设在所述气管403外的密封垫405。托架404呈圆柱筒形。托架404由 不锈钢材料制成，其用于给予分散筒2后端12的支撑。密封垫405可以确保间隙空间21与 分散筒2相互隔离，以确保气体在经过分散筒2剪切之前不会与液体相混合。

本发明还公开了一种驱替物，它包括由直径为10-50μm的气体与液体混合后经过增压 至10MPa后而成。气体包括空气、氮气、二氧化碳中的一种，所述液体包括蒸馏水或地矿化 度盐水。

本驱替物具有优点：①粘度可以通过调节气水比实现宽范围的调整；②可以很好的解决 低渗油藏注入能力差、注入剂波及效率低的问题；③可以很好的解决中高渗油藏窜流、注入 剂波及效率低的问题。

本发明还公开了一种油田驱替方法，它包括以下步骤：

输入气体以及液体，输入气体的压力高于输入液体的压力0.2MPa，以使气体通过直径为 微米级别的孔隙后剪切，微米级别是指1-100μm。经剪切后的气体经合并后直径变大。

直径变大后的气体与液体进行混合形成混合物；

对混合物进行增压形成驱替物；

将驱替物输入油田中。

在本实施方式中，孔隙的直径优选为4-20μm，经过剪切后气体合并为10-50μm，对混 合物增压至10MPa后可以输入油田中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实 施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够 了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质 所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。