测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统和方法

摘要

本发明提供一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统，包括岩石润湿性模拟装置，岩石润湿性模拟装置的第一端通过一号四通阀及相应的管路分别与真空泵、配油器和清洗器相连接；岩石润湿性模拟装置的第二端通过管路依次连接有粘度计、密度计、流速控制装置、原油计量器；原油计量器通过管路连接有气体计量器。本发明还提供了一种采用该实验系统的实验方法。采用可视化填砂管模拟不同润湿性的岩石，分别进行衰竭开采实验，通过摄像机可以观察不同润湿性填砂管中气泡的形成过程，通过测量泡沫油的粘度、密度和气油比可以得到不同润湿性条件下泡沫油的特征。本发明能够反映岩石润湿性对泡沫油的影响。

说明书

技术领域

本发明是关于一种模拟石油开采的技术领域，尤其涉及一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统和方法。

背景技术

泡沫型重油油藏是一种在开发过程中可以形成泡沫油流的重油油藏，泡沫型重油油藏衰竭开采时具有产量高，压力下降慢，气油比上升缓慢的生产特征。原因在于当油藏压力低于泡点压力时，脱出的溶解气不能立即成为自由气，而是以分散气泡的形式存在于原油中，随原油一起流动。油藏压力是指整个油藏显示出的孔隙流体压力，它是油藏各井点压力的平均。泡点压力是温度一定时，压力降低过程中开始从液相中分离出来第一批气泡时的压力。溶解气是以溶解状态存在于原油中的天然气。任一油藏的原油，总是溶有数量不等的天然气。泡沫型重油油藏只有当压力进一步降到拟泡点压力时，气泡才会相互聚并形成自由气相。

现有实验系统和实验方法对影响泡沫油的因素，如压力梯度、压力下降速度、温度和原油组成等进行了研究，而研究已经证明岩石润湿性会对常规油藏开采产生影响，岩石润湿性是指液体在岩石表面自动流散的特性。常用吸入法测定。当储层岩石表面具有吸油排水的特性时,其表面不易被水润湿,称为亲油性即润湿性为油湿；当储层岩石具吸水排油的特性时,其表面易被水润湿,称为亲水性即润湿性为水湿；当岩石表面油、水相互替代变化不大时,称为中性即润湿性为中性润湿。亲水岩石一般有较高的驱油效率,可以提高油田的采收率。注水开发油田,注水过程中应尽量改变油层岩石的亲油性,以利于提高油田的采收率。因此有必要研究岩石润湿性对泡沫油的影响，但是目前还没有研究岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统和方法。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种测量岩石润 湿性对泡沫油影响的实验系统和方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统和方法，以便于研究岩石的润湿性对泡沫油的影响。

本发明的目的是这样实现的，一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统，所述实验系统包括岩石润湿性模拟装置，所述岩石润湿性模拟装置的第一端通过一号四通阀及相应的管路分别与真空泵、配油器和清洗器相连接；所述岩石润湿性模拟装置的第二端通过管路依次连接粘度计、密度计、流速控制装置、原油计量器，或者依次连接密度计、粘度计、流速控制装置、原油计量器；所述原油计量器还通过管路连接有气体计量器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩石润湿性模拟装置包括：

模拟油湿可视化填砂管，所述模拟油湿可视化填砂管用于填充润湿性为油湿的砂粒；

模拟中性润湿可视化填砂管，所述模拟中性润湿可视化填砂管用于填充润湿性为中性润湿的砂粒；

模拟水湿可视化填砂管，所述模拟水湿可视化填砂管用于填充润湿性为水湿的砂粒；

压力传感器，所述压力传感器用于分别测量所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管两侧的压力差；

摄像机，所述摄像机用于分别记录所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管内气泡的形成过程；

所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管相互并联设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩石润湿性模拟装置还包括：

二号四通阀，所述二号四通阀的第一端口形成所述岩石润湿性模拟装置的第一端并通过管路连接所述一号四通阀；所述二号四通阀的第二端口、第三端口和第四端口分别通过管路连接所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管；

三号四通阀，所述三号四通阀的第四端口形成所述岩石润湿性模拟装置的第二端并通过管路连接所述粘度计；所述三号四通阀的第一端口、第二端口和第三端口分别通过管路连接所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管；

所述压力传感器设有三个，分别与所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管并联。

在本发明的一较佳实施方式中，所述流速控制装置包括第一计量泵、第二计量泵、一号三通阀和二号三通阀；

所述第一计量泵的入口端通过管路连接所述一号三通阀的第二端口，所述第一计量泵的出口端通过管路连接所述二号三通阀的第一端口；

所述第二计量泵的入口端通过管路连接所述一号三通阀的第三端口，所述第二计量泵的出口端通过管路连接所述二号三通阀的第二端口；

所述一号三通阀的第一端口通过管路连接所述密度计，所述二号三通阀的第三端口通过管路连接所述原油计量器。

本发明的目的还可以这样实现，一种采用所述实验系统测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验方法，所述实验方法包括如下步骤：

S1、选取不同润湿性的砂粒，分别填入到所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管中；

S2、向处于真空状态的所述模拟油湿可视化填砂管中注入配制好的原油直到设定的实验压力；

S3、将所述第一计量泵进行退泵，使原油流入到所述第一计量泵中，同时测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程；

S4、所述第一计量泵退泵到设定体积后，以同样的流速使所述第二计量泵退泵，使原油流向所述第二计量泵中，测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程，同时将所述第一计量泵中的原油注入到所述原油计量器中；

S5、当所述第二计量泵退泵到同样的设定体积后，再用同样的流速使所述第一计量泵退泵，使原油流向所述第一计量泵中，测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程；同时将所述第二计量泵中的原油注入到所述原油计量器中；

S6、重复步骤S4和步骤S5，直至不再有原油流出；

S7、用所述清洗器清洗所述模拟油湿可视化填砂管、所述粘度计和所述密度计；

S8、向处于真空状态的所述模拟中性润湿可视化填砂管中注入配制好的原油直到设定的实验压力；然后重复步骤S3至步骤S6；

S9、用所述清洗器清洗所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述粘度计和所述密度计；

S10、向处于真空状态的所述模拟水湿可视化填砂管中注入配制好的原油直到设定的实验压力；然后重复步骤S3至步骤S6；

S11、对比分析三组不同岩石润湿性对泡沫油的影响。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S1中，分别向所述模拟油湿可视化填砂管、所述模拟中性润湿可视化填砂管、所述模拟水湿可视化填砂管中对应填入润湿性为油湿、中性润湿和水湿的砂粒。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S2、S8、S10中，先用所述真空泵抽真空，然后再使用所述配油器注入原油。

在本发明的一较佳实施方式中，设定的实验压力高于原油的泡点压力。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤S3至S6中，所述第一计量泵退泵时，关闭所述第二计量泵的入口端，打开所述第一计量泵的入口端；所述第二计量泵的退泵时，关闭所述第一计量泵的入口端，打开所述第二计量泵的入口端；将原油注入到所述原油计量器中时，打开相应计量泵的出口端。

在本发明的一较佳实施方式中，通过操作所述一号四通阀至所述三号四通阀以及所述一号三通阀、所述二号三通阀来实现对应管路的开闭。

由上所述，本发明提供的一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统和方法，用可视化填砂管模拟不同润湿性的岩石，分别进行衰竭开采实验，通过摄像机可以观察不同润湿性填砂管中气泡的形成过程，通过测量泡沫油的粘度、密度和气油比可以得到不同润湿性条件下泡沫油的特征。因此，本发明的实验系统和方法能够反映岩石润湿性对泡沫油的影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。 其中：

图1：为本发明实验系统的结构示意图。

图2：为本发明实验系统中岩石润湿性模拟装置的结构示意图。

图3：为本发明实验系统中流速控制装置的结构示意图。

附图标号说明：

1、配油器；

2、清洗器；

3、真空泵；

4、一号四通阀；

200、岩石润湿性模拟装置；

201、二号四通阀；

202、三号四通阀；

203、模拟油湿可视化填砂管；

204、模拟中性润湿可视化填砂管；

205、模拟水湿可视化填砂管；

206、压力传感器；

207、摄像机；

6、粘度计；

7、密度计；

300、流速控制装置；

301、第一计量泵；

302、第二计量泵；

303、一号三通阀；

304、二号三通阀；

9、原油计量器；

10、气体计量器。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明 本发明的具体实施方式。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验系统，所述实验系统包括岩石润湿性模拟装置200，所述岩石润湿性模拟装置200的第一端(入口端)通过一号四通阀4及相应的管路分别与真空泵3、配油器1和清洗器2相连接；即一号四通阀4的四个端口分别连接所述岩石润湿性模拟装置200、真空泵3、配油器1和清洗器2。所述岩石润湿性模拟装置200的第二端(出口端)通过管路依次连接粘度计6、密度计7、流速控制装置300、原油计量器9，其中粘度计6和密度计7的顺序可以互换；所述原油计量器9还通过管路连接有气体计量器10。

该实验系统可以通过岩石润湿性模拟装置200来模拟不同润湿性的岩石，通过流速控制装置300分别进行衰竭开采实验，通过粘度计6、密度计7、原油计量器9以及气体计量器10测量泡沫油的粘度、密度和气油比，可以得到不同润湿性条件下泡沫油的特征，能够反映岩石润湿性对泡沫油的影响。

进一步，如图2所示，所述岩石润湿性模拟装置200包括模拟油湿可视化填砂管203、模拟中性润湿可视化填砂管204、模拟水湿可视化填砂管205、压力传感器206、摄像机207。其中所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205相互并联设置。所述模拟油湿可视化填砂管203用于填充润湿性为油湿的砂粒；所述模拟中性润湿可视化填砂管204用于填充润湿性为中性润湿的砂粒；所述模拟水湿可视化填砂管205用于填充润湿性为水湿的砂粒；所述压力传感器206可以只设置一个，该压力传感器206的两端并联连接到所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205的两侧，用于分别测量所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205两侧的压力差；所述摄像机207固定设置在适合观测的位置，用于分别记录所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205内气泡的形成过程。

进一步，所述岩石润湿性模拟装置200还包括二号四通阀201和三号四通阀202。所述二号四通阀201的第一端口形成所述岩石润湿性模拟装置200的第一 端(入口端)并通过管路连接所述一号四通阀4；所述二号四通阀201的第二端口、第三端口和第四端口分别通过管路连接所述模拟油湿可视化填砂管203的一端、所述模拟中性润湿可视化填砂管204的一端、所述模拟水湿可视化填砂管205的一端。所述三号四通阀202的第四端口形成所述岩石润湿性模拟装置200的第二端(出口端)并通过管路连接所述粘度计6；所述三号四通阀202的第一端口、第二端口和第三端口分别通过管路连接所述模拟油湿可视化填砂管203的另一端、所述模拟中性润湿可视化填砂管204的另一端、所述模拟水湿可视化填砂管205的另一端。所述压力传感器206设有三个，分别与所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205并联。

所述二号四通阀201用来调节所述模拟油湿可视化填砂管203、模拟中性润湿可视化填砂管204和模拟水湿可视化填砂管205与一号四通阀4的连通性；所述三号四通阀202用来调节所述模拟油湿可视化填砂管203、模拟中性润湿可视化填砂管204和模拟水湿可视化填砂管205与所述粘度计6之间的连通性。

进一步，如图3所示，所述流速控制装置300包括第一计量泵301、第二计量泵302、一号三通阀303和二号三通阀304。所述第一计量泵301的入口端通过管路连接所述一号三通阀303的第二端口，所述第一计量泵301的出口端通过管路连接所述二号三通阀304的第一端口。所述第二计量泵302的入口端通过管路连接所述一号三通阀303的第三端口，所述第二计量泵302的出口端通过管路连接所述二号三通阀304的第二端口。所述一号三通阀303的第一端口通过管路连接所述密度计7，所述二号三通阀304的第三端口通过管路连接所述原油计量器9。

所述一号三通阀303用来调节所述第一计量泵301和所述第二计量泵302与所述密度计7之间的连通性，所述二号三通阀304用来调节所述第一计量泵301和所述第二计量泵302与所述原油计量器9之间的连通性。所述第一计量泵301和所述第二计量泵302可以采用现有技术中的活塞泵或柱塞泵，用于从所述岩石润湿性模拟装置200中的可视化填砂管内抽取原油，以及将原油注入到所述原油计量器9中。

实施例二

本发明还提供了一种采用实施例一中所述实验系统测量岩石润湿性对泡沫油影响的实验方法，该实验方法包括如下步骤：

S1、选取不同润湿性的砂粒，分别填入到所述模拟油湿可视化填砂管203、所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述模拟水湿可视化填砂管205中；

S2、向处于真空状态的所述模拟油湿可视化填砂管203中注入配制好的原油直到设定的实验压力；

S3、将所述第一计量泵301进行退泵，使原油流入到所述第一计量泵301中，同时测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程；

S4、所述第一计量泵301退泵到设定体积后，以同样的流速使所述第二计量泵302退泵，使原油流向所述第二计量泵302中，测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程，同时将所述第一计量泵301中的原油注入到所述原油计量器9中；

S5、当所述第二计量泵302退泵到同样的设定体积后，再用同样的流速使所述第一计量泵301退泵，使原油流向所述第一计量泵301中，测量原油的粘度、密度，记录气泡形成过程；同时将所述第二计量泵302中的原油注入到所述原油计量器9中；

S6、重复步骤S4和步骤S5，直至不再有原油流出；

S7、用所述清洗器2清洗所述模拟油湿可视化填砂管203、所述粘度计6和所述密度计7；

S8、向处于真空状态的所述模拟中性润湿可视化填砂管204中注入配制好的原油直到设定的实验压力；然后重复步骤S3至步骤S6；

S9、用所述清洗器2清洗所述模拟中性润湿可视化填砂管204、所述粘度计6和所述密度计7；

S10、向处于真空状态的所述模拟水湿可视化填砂管205中注入配制好的原油直到设定的实验压力；然后重复步骤S3至步骤S6；

S11、对比分析三组不同岩石润湿性对泡沫油的影响。

该实验方法采用可视化填砂管模拟不同润湿性的岩石，分别进行衰竭开采实验，通过摄像机207观察不同润湿性填砂管中气泡的形成过程，通过测量泡沫油的粘度、密度和气油比得到不同润湿性条件下泡沫油的特征，能够反映岩石润湿性对泡沫油的影响。

作为本实施方式的一个具体实施例，实验方法的具体步骤如下：

S1、选取润湿性为油湿、中性润湿和水湿的砂粒，分别填入到所述岩石润湿性模拟装置200中的模拟油湿可视化填砂管203、模拟中性润湿可视化填砂管204和模拟水湿可视化填砂管205中，代表不同润湿性的岩石。

S2、将所述模拟油湿可视化填砂管203抽真空，向已经抽真空的模拟油湿可视化填砂管203中注入配制好的原油，使所述模拟油湿可视化填砂管203中原油的压力高于原油的泡点压力直至达到实验所需压力。

该步骤具体过程为，调节一号四通阀4和二号四通阀201，使真空泵3与模拟油湿可视化填砂管203连通，调节三号四通阀202使模拟油湿可视化填砂管203与粘度计6连通。调节二号三通阀304关闭流速控制装置300中的第一计量泵301和第二计量泵302的出口端，进行抽真空。抽真空后，调节一号四通阀4和二号四通阀201使配油器1与模拟油湿可视化填砂管203连通，将原油注入到模拟油湿可视化填砂管203中，用压力传感器206测量模拟油湿可视化填砂管203中原油的压力，直至达到设定的实验压力。

S3、调节一号三通阀303，关闭流速控制装置300中第二计量泵302的入口端，打开第一计量泵301的入口端，并设定第一计量泵301以一定流速退泵(退泵是指第一计量泵301中的活塞后退，产生抽吸力使原油进入该泵中)，进行衰竭开采模拟实验，使模拟油湿可视化填砂管203中的原油流入到第一计量泵301中，在退泵的过程中，用粘度计6测量流出原油的粘度，用密度计7测量流出原油的密度，用岩石润湿性模拟装置200中的摄像机207记录气泡的形成过程。

S4、第一计量泵301退泵到设定体积时，关闭第一计量泵301的入口端，打开第二计量泵302的入口端，设定第二计量泵302以同样的流速退泵，从而使原油转而流向第二计量泵302，同时调节二号三通阀304打开第一计量泵301的出口端，将第一计量泵301中的原油注入到原油计量器9中，计量产生的原油体积，同时用气体计量器10计量产生的气体。

S5、当第二计量泵302退泵到设定体积时，关闭第二计量泵302的入口端，打开第一计量泵301的入口端，设定第一计量泵301以同样的流速退泵，从而使原油再次转而流向第一计量泵301，同时打开第二计量泵302的出口端，将第二计量泵302中的原油注入到原油计量器9中，计量产生的原油体积，同时用气体 计量器10计量产生的气体。

S6、重复步骤S4和步骤S5，直至模拟油湿可视化填砂管203中不再有原油流出。步骤S3至S6的过程模拟的是进行衰竭开采。

S7、调节一号四通阀4和二号四通阀201使清洗器2与模拟油湿可视化填砂管203连通，对模拟油湿可视化填砂管203、粘度计6和密度计7进行清洗。

S8、清洗完毕后，将所述模拟中性润湿可视化填砂管204抽真空，向已经抽真空的模拟中性润湿可视化填砂管204中注入配制好的原油，使所述模拟中性润湿可视化填砂管204中原油的压力高于原油的泡点压力直至达到实验所需压力。

该步骤具体过程为，调节一号四通阀4和二号四通阀201，使真空泵3与模拟中性润湿可视化填砂管204连通，调节三号四通阀202使模拟中性润湿可视化填砂管204与粘度计6连通，关闭第一计量泵301和第二计量泵302的出口端，进行抽真空。抽真空后，调节一号四通阀4和二号四通阀201使配油器1与模拟中性润湿可视化填砂管204连通，将原油注入到模拟中性润湿可视化填砂管204中，用压力传感器206测量模拟中性润湿可视化填砂管204中原油的压力，直至达到设定的实验压力。

然后重复步骤S3、S4、S5和S6，对模拟中性润湿可视化填砂管204进行衰竭开采的模拟。

S9、调节一号四通阀4和二号四通阀201，使清洗器2与模拟中性润湿可视化填砂管204连通，对模拟中性润湿可视化填砂管204、粘度计6和密度计7进行清洗。

S10、清洗完毕后，将所述模拟水湿可视化填砂管205抽真空，向已经抽真空的模拟水湿可视化填砂管205中注入配制好的原油，使模拟水湿可视化填砂管205中原油的压力高于原油的泡点压力直至达到实验所需压力。

该步骤具体过程为，调节一号四通阀4和二号四通阀201，使真空泵3与模拟水湿可视化填砂管205连通，调节三号四通阀202使模拟水湿可视化填砂管205与粘度计6连通，关闭第一计量泵301和第二计量泵302的出口端，进行抽真空。抽真空后，调节一号四通阀4和二号四通阀201使配油器1与模拟水湿可视化填砂管205连通，将原油注入到模拟水湿可视化填砂管205中，用压力传感器206测量模拟水湿可视化填砂管205中原油的压力，直至达到设定的实验压力。

然后重复步骤S3、S4、S5和S6，对模拟水湿可视化填砂管205进行衰竭开采的模拟。

S11、根据得到的模拟油湿可视化填砂管203、模拟中性润湿可视化填砂管204、模拟水湿可视化填砂管205的三组实验数据，对比分析三组不同岩石润湿性对泡沫油的影响。

本发明的实验系统和实验方法利用含有不同润湿性砂粒的可视化填砂管来模拟不同润湿性的岩石，分别对各个填砂管进行衰竭开采实验，在实验过程中，用粘度计6测量产出原油的粘度，用密度计7测量产出原油的密度，用摄像机207记录填砂管中气泡的形成过程，用原油计量器9和气体计量器10计量原油采出量、气体采出量以及气油比，最后分析对比岩石润湿性对泡沫油的影响。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。