一种粘土稳定剂耐水洗性能评价装置及方法

摘要

本发明公开了一种粘土稳定剂耐水洗性能评价装置及方法，该装置由真空泵、玻璃两通活塞、真空表、安全瓶、玻璃过滤柱、滤膜、弹簧夹、玻璃砂芯接头、抽滤瓶组成，采用该装置评价粘土稳定剂耐水洗性能的方法为：将添加粘土稳定剂的待测样品倒入玻璃过滤柱中，记录待测样品由体积V

说明书

技术领域

本发明属于油气田生产中粘土稳定剂的性能评价技术领域，具体涉及一种粘土稳定剂耐水洗性能的评价装置及方法。

背景技术

粘土矿物广泛存在于油藏储层中，在油田注水、酸化压裂过程中，粘土矿物遇水发生水化膨胀、分散和运移，极易堵塞油层通路，破坏地层，导致渗透率下降，严重影响石油的开采效率。防止油层伤害的常用方法是有针对性地使用适合该地层的粘土稳定剂，有效控制粘土矿物的水化膨胀和分散运移。

粘土稳定剂是一种常见的油田化学试剂，其种类繁多，因此，评价粘土稳定剂性能是其应用的关键因素。其中粘土稳定剂的耐水洗性能对其现场应用非常重要，若粘土稳定剂耐水洗性能差，注入地层，经水冲刷后防膨效果变差，粘土矿物颗粒膨胀，造成使用效果不佳。

目前，粘土稳定剂耐水洗性能的评价方法有三种：一种方法是在量筒中，分别放入一定质量的膨润土，并分别加入一定体积的清水、粘土稳定剂，充分摇匀，在室温下静置12小时，读出膨润土膨胀的体积，并做数据记录，然后倒出量筒上面澄清的液体，加入等量的清水，每12小时重复一次，以清水的膨胀率100％计；另一种方法是在离心管中，分别放入一定质量的膨润土，并分别加入一定体积的清水、粘土稳定剂，充分摇匀，在室温下静置12小时，充分摇匀后装入离心机内，在转速为1500r/min下离心分离15min，读出膨润土膨胀后的体积，并做数据记录，然后倒出离心管上面澄清的液体，加入等量的清水，每12小时重复一次，以清水的膨胀率100％计；第三种方法是通过岩心流动实验评价粘土稳定剂的长效性，若粘土稳定剂耐水洗性能差，注入地层被液体冲刷后抑制粘土膨胀效果减弱，对地层造成的伤害率增加。

上述第一种粘土稳定剂的耐水性能评价方法测定结果重复性差，测量误差大，并且测定时间较长，第二种方法虽然准确度较高，但是测定时间也较长，第三种方法准确度也较高，但是测定时间长且测定所用岩心流动试验仪价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有测定装置及方法存在缺点，提供一种结构简单、成本低、易操作的粘土稳定剂耐水洗性能评价装置，以及采用该装置快速评价粘土稳定剂耐水洗性能的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在抽滤瓶上设置有玻璃砂芯接头，玻璃砂芯接头上设置有滤膜，滤膜上设置加工有刻度的玻璃过滤柱，玻璃过滤柱的底端外缘加工有底座，玻璃砂芯接头和滤膜、玻璃过滤柱的底座用弹簧夹夹持固定，玻璃砂芯接头的抽气口通过橡胶管与安全瓶的进口a相连通，安全瓶的出口b通过橡胶管与真空泵相连接。

本发明进一步优选在玻璃砂芯接头的抽气口与安全瓶的进口之间设置真空表，同时在安全瓶上再设置一个出口c，出口上设置与外界相连通的玻璃两通活塞。

上述的滤膜的直径不小于玻璃砂芯接头的砂芯直径，玻璃过滤柱的内径小于滤膜的直径。

采用上述装置评价粘土稳定剂耐水洗性能的方法由下述步骤组成：

1、向粘土稳定剂水溶液中加入膨润土，搅拌均匀，静置2小时，使其充分水化膨胀，得到待测样品。

2、将待测样品搅拌均匀后倒入加工有刻度的玻璃过滤柱中，开启真空泵，用秒表记录待测样品由体积V₁抽滤到体积V₂的时间t₀，然后向玻璃过滤柱中加入(V₁-V₂)的清水进行重复实验，记录重复次数n和对应的时间t_n，其中n>0，根据下式计算粘土稳定剂的水洗抽滤速率μ_n：

$>{\mu }_n=\frac{V_2-V_1}{t_n}$>

以粘土稳定剂的水洗抽滤速率为100％计，根据下式计算粘土稳定剂的水洗抽滤速率比值ω_n：

$>{\omega }_n=\frac{{\mu }_n}{{\mu }_0}$>

式中μ₀为未加清水前粘土稳定剂的抽滤速率，μ_n为加入清水后粘土稳定剂第n次水洗的抽滤速率；粘土稳定剂的水洗抽滤速率比值ω_n越高，说明粘土稳定剂耐水洗性能越好。

本发明的有益效果如下：

本发明的粘土稳定剂耐水洗性能评价装置结构简单，成本低廉，且操作简单，采用该装置可快速评价粘土稳定剂耐水洗性能，测定时间短(一般仅需12小时左右)，且测定准确度较高，与岩心流动实验测定结果基本一致。

附图说明

图1是本发明粘土稳定剂耐水洗性能评价装置的结构示意图。

图2是采用岩心流动实验测定的粘土稳定剂长效性结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本发明的粘土稳定剂耐水洗性能评价装置由真空泵1、玻璃两通活塞2、真空表3、安全瓶4、带刻度的玻璃过滤柱5、滤膜6、弹簧夹7、玻璃砂芯接头8、抽滤瓶9组成。

在抽滤瓶9上套装有玻璃砂芯接头8，玻璃砂芯接头8的下口为标准磨口，与抽滤瓶9的瓶口相配合；玻璃砂芯接头8的砂芯直径为6cm。玻璃砂芯接头8上放置有直径为6cm、孔径为0.45μm的滤膜6，滤膜6上放置加工有刻度的玻璃过滤柱5，刻度的精度为0.5mL。玻璃过滤柱5为空心圆柱体，圆柱体内径为2cm。玻璃过滤柱5的底端外缘加工有圆环形底座，底座的外径为6cm。玻璃过滤柱5用于盛装待测样品并测量待测样品的体积变化。玻璃砂芯接头8和滤膜6、玻璃过滤柱5的底座用弹簧夹7夹持固定。玻璃砂芯接头8的抽气口通过橡胶管与安全瓶4的进口a相连通，安全瓶4用于调节压力，防止倒吸。安全瓶4的出口b通过橡胶管与真空泵1相连接，真空泵1用于对抽滤瓶9抽真空。由于在真空泵1抽真空的过程中，抽滤瓶9中的真空度会稍微降低，为了尽量减少测量误差，在安全瓶4和玻璃砂芯接头8的抽气口之间安装真空表3，同时在安全瓶4上加工一个出口c，在出口c上安装与外界相连通的玻璃两通活塞2，通过旋转玻璃两通活塞2上的活塞，使真空表3的压力恒定在一个固定的值，从而保证抽滤瓶9中的压力恒定。

采用上述装置评价粘土稳定剂耐水洗性能的方法如下：

1、向粘土稳定剂水溶液中加入膨润土，搅拌均匀，静置2小时，使其充分水化膨胀，得到待测样品。

2、将待测样品搅拌均匀后快速倒入加工有刻度的玻璃过滤柱5中，开启真空泵1，通过旋转玻璃两通活塞2上的活塞，使真空表3的压力恒定在-0.08MPa下，用秒表记录玻璃过滤柱5中待测样品由体积V₁抽滤到V₂的时间t₀，然后向带刻度的玻璃过滤柱5中加入(V₁-V₂)体积的清水进行重复实验，记录重复次数n和对应的时间t_n，其中n>0，根据下式计算粘土稳定剂的水洗抽滤速率μ_n：

$>{\mu }_n=\frac{V_2-V_1}{t_n}$>

式中V₁、V₂的单位为cm³；t_n的单位为秒；

以粘土稳定剂的水洗抽滤速率为100％计，根据下式计算粘土稳定剂的水洗抽滤速率比值ω_n：

$>{\omega }_n=\frac{{\mu }_n}{{\mu }_0}$>

式中μ₀为未加清水前粘土稳定剂的抽滤速率，μ_n为加入清水后粘土稳定剂第n次水洗的抽滤速率。粘土稳定剂的水洗抽滤速率比值ω_n越高，说明粘土稳定剂耐水洗性能越好。

为了证明本发明的有益效果，发明人分别取40mL质量分数为0.5％的KCl水溶液、40mL质量分数为0.5％的TR-2粘土稳定剂(由西安拓荣化工科技有限公司提供)水溶液、40mL质量分数为0.5％的LY2560粘土稳定剂(由山东鲁岳化工有限公司提供)水溶液，并向其中各加入0.8g膨润土，然后采用上述装置和方法，分别测定粘土稳定剂的耐水洗性能，测定的结果见表1。

表1粘土稳定剂耐水洗性能测定结果

对于不同粘土稳定剂，其耐水洗能力各不相同。以粘土稳定剂的水洗抽滤速率为100％计，粘土稳定剂的水洗抽滤速率比值ω_n越高，说明粘土稳定剂耐水洗性能越好。表1的测定结果表明，TR-2粘土稳定剂的耐水洗性能最好，其次是LY2560粘土稳定剂，KCl的耐水洗能力最差。

以上三种粘土稳定剂通过岩心流动实验评价其长效性，结果如图2所示。岩心流动实验结果表明，长效性最好的是TR-2粘土稳定剂，在转注自来水后其处理后的人工岩心水敏伤害仍在20％以下；其次是LY2560粘土稳定剂；而KCl的长效性最差。岩心流动实验测定结果与本发明测定结果一致。