一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置

摘要

本实用新型涉及一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置，包括依次连接的流体注入装置、填砂管物理模型及流体收集装置；填砂管物理模型及流体收集装置置于恒温装置中；流体注入装置包括流体注入泵及与流体注入泵分别连接的第一活塞容器及第二活塞容器；填砂管物理模型包括一有机玻璃管，有机玻璃管一端为入口端，一端为出口端，入口端设有入口端管盖，出口端设有出口端管盖；第一活塞容器及第二活塞容器的输出端混合后连接至入口端；有机玻璃管内置有粒径规格相同的玻璃珠，玻璃珠粒径0.4‑4.0mm；玻璃珠之间不胶结且呈点接触，以立方体堆积或菱面体堆积或二者的混合堆积，玻璃珠之间的孔隙呈不规则形状。本实用新型定量研究孔道半径对弱凝胶封堵性能的影响。

说明书

技术领域

本实用新型属于三次采油技术领域，涉及弱凝胶调剖室内实验技术，具体为一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置。

背景技术

由于原始沉积差异及人工压裂改造，储层非均质性强，经过长期水驱开发，极易在油层中形成优势渗流通道，注入水沿优势渗流通道窜进，导致油藏水驱波及效率低、油井含水上升快，甚至发生暴性水淹。弱凝胶是由低浓度的聚合物与交联剂发生交联反应而形成，具有分子间相互缠绕的空间网状结构，其视黏度高，能够有效封堵大孔道，广泛应用于油田调剖领域，取得了良好的稳油控水效果。

实验室采用岩心驱替的方法评价弱凝胶封堵性能，但现有评价弱凝胶封堵大孔道性能的实验装置存在两个技术问题。一是模拟油层发育大孔道的岩心物理模型，当其渗透率大于10μm

发明内容

本实用新型旨在针对上述问题，提出一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置，具有量化大孔道尺寸和实时观察流体渗流特征的特点。

本实用新型的技术方案在于：

(一)本实用新型提出一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置。

一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置，包括依次连接的流体注入装置、填砂管物理模型及流体收集装置；所述填砂管物理模型及流体收集装置置于恒温装置中；所述流体注入装置包括流体注入泵及与流体注入泵分别连接的第一活塞容器及第二活塞容器；所述填砂管物理模型包括一有机玻璃管，该有机玻璃管一端为入口端，一端为出口端，入口端设有入口端管盖，出口端设有出口端管盖；第一活塞容器及第二活塞容器的输出端混合后连接至入口端；有机玻璃管内置有粒径规格相同的玻璃珠，玻璃珠粒径0.4-4.0mm；玻璃珠之间不胶结，且呈点接触，以立方体堆积或菱面体堆积或二者的混合堆积，玻璃珠之间的孔隙呈不规则形状。

所述第一活塞容器及第二活塞容器的输出端通过一混合管道连接至入口端。

所述流体注入泵通过第一六通阀分别与第一活塞容器和第二活塞容器的输入端连接，第一活塞容器和第二活塞容器的输出端分别通过第二六通阀连接至混合管道的输入端，混合管道的输出端连接入口端；出口端通过第四六通阀连接至流体收集装置。

所述恒温装置为恒温箱，用于加热填砂管物理模型，使其中的弱凝胶成胶。

所述入口端管盖及出口端管盖通过螺纹与有机玻璃管连接。

所述填砂管物理模型还包括一用以拍摄有机玻璃管的摄像机，用于实时观察所述填砂管物理模型中流体的渗流特征；所述混合管道的输出端通过第三六通阀连接入口端，第三六通阀还连接有一压力传感器；还包括一外部计算机，摄像机与压力传感器均与计算机连接，用于存储和处理摄像机及压力传感器反馈的信息；所述流体收集装置还设有一黏度计，用于测量流体收集装置收集到的弱凝胶的视黏度。在填砂管物理模型中的弱凝胶成胶后，在注入水中加少量的染色剂染色，再进行后续水驱；使用压力传感器测量实验过程的压力变化，使用所述摄像机实时记录填砂管物理模型中的流体渗流特征，用于研究弱凝胶封堵大孔道后的水驱前缘形态、水窜路径以及弱凝胶的运移规律。

所述填砂管物理模型底部还设有支架。

(二)本实用新型提出一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的方法。

一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的方法，使用如(一)所述评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置，具体过程如下：

玻璃珠之间的孔隙呈不规则形状，将所述不规则形状的孔隙按照体积相等的原则进行换算，将其等效为毛细管模型，则等效孔道半径等于毛细管模型半径；所述填砂管物理模型的横截面接为A、长度为L；有机玻璃管内置有粒径规格相同且均为D的玻璃珠，其孔隙度为

八个八分之一玻璃珠构成一个毛细管模型，即填砂管物理模型横截面内玻璃珠数量与毛管模型的数量相同，设填砂管物理模型横截面内玻璃珠的数量为n

毛细管模型的长度与填砂管物理模型相同，均为L，设沿填砂管物理模型轴向有n

L＝n

玻璃珠的总量为n，则有：

n＝n

设毛细管模型半径为r，因毛细管模型的体积与孔隙体积V

将公式(2)和公式(3)代入公式(4)，得：

所述无玻璃珠的填砂管物理模型的质量为M

联立公式(5)和公式(6)，得：

通过公式(7)求得玻璃珠之间大孔道的等效孔道半径。

本实用新型的技术效果在于：

1、本实用新型提出的评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置可量化填砂管物理模型中大孔道的尺寸，实现了定量研究孔道半径对弱凝胶封堵性能的影响；

2、本实用新型提出的评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置具可视化功能，可实时观察弱凝胶封堵大孔道后的水驱前缘形态、水窜路径，揭示弱凝胶在大孔道中受水驱作用的运移规律；

3、本实用新型提出的评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置能够得到弱凝胶在不同尺寸大孔道中的封堵性能和运移规律，为优化体系配方、确定药剂用量以及改进工艺参数提供指导。

附图说明

图1为评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置的结构示意图。

图2为填砂管物理模型侧视图。

图3为玻璃珠堆积形成的孔隙转化为毛细管模型示意图。

附图标记：1、流体注入泵；2、第一六通阀；3、第一活塞容器；4、第二活塞容器；5、第二六通阀；6、第三六通阀；7、压力传感器；8、填砂管物理模型；9、摄像机；10、第四六通阀；11、流体收集装置；12、恒温箱；81、入口端；82、入口端管盖；83、玻璃珠；84、支架；85、有机玻璃管；86、出口端管盖；87、出口端。

具体实施方式

实施例1

一种评价弱凝胶封堵大孔道性能的装置，包括依次连接的流体注入装置、填砂管物理模型8及流体收集装置11；所述填砂管物理模型8及流体收集装置11置于恒温装置中；所述流体注入装置包括流体注入泵1及与流体注入泵1分别连接的第一活塞容器3及第二活塞容器4；所述填砂管物理模型8包括一有机玻璃管85，该有机玻璃管85一端为入口端81，一端为出口端87，入口端81设有入口端管盖82，出口端87设有出口端管盖86；第一活塞容器3及第二活塞容器4的输出端混合后连接至入口端81；有机玻璃管85内置有粒径规格相同的玻璃珠83，玻璃珠83粒径0.4-4.0mm；玻璃珠83之间不胶结，且呈点接触，以立方体堆积或菱面体堆积或二者的混合堆积，玻璃珠83之间的孔隙呈不规则形状。

通过本实施例提供的装置，求得玻璃珠83之间大孔道的等效孔道半径，具体过程为：

玻璃珠83之间的孔隙呈不规则形状，将所述不规则形状的孔隙按照体积相等的原则进行换算，将其等效为毛细管模型，则等效孔道半径等于毛细管模型半径；

所述填砂管物理模型8的横截面接为A、长度为L；有机玻璃管85内置有粒径规格相同且均为D的玻璃珠83，其孔隙度为

八个八分之一玻璃珠83构成一个毛细管模型，即填砂管物理模型8横截面内玻璃珠83数量与毛管模型的数量相同，设填砂管物理模型8横截面内玻璃珠83的数量为n

毛细管模型的长度与填砂管物理模型8相同，均为L，设沿填砂管物理模型8轴向有n

L＝n

玻璃珠83的总量为n，则有：

n＝n

设毛细管模型半径为r，因毛细管模型的体积与孔隙体积V

将公式(2)和公式(3)代入公式(4)，得：

所述无玻璃珠83的填砂管物理模型8的质量为M

联立公式(5)和公式(6)，得：

通过公式(7)求得玻璃珠83之间大孔道的等效孔道半径。

实施例2

在实施例1的基础上，还包括：

所述第一活塞容器3及第二活塞容器4的输出端通过一混合管道连接至入口端81。所述流体注入泵1通过第一六通阀2分别与第一活塞容器3和第二活塞容器4的输入端连接，第一活塞容器3和第二活塞容器4的输出端分别通过第二六通阀5连接至混合管道的输入端，混合管道的输出端连接入口端81；出口端87通过第四六通阀10连接至流体收集装置11。所述恒温装置为恒温箱12，用于加热填砂管物理模型8，使其中的弱凝胶成胶。所述入口端管盖82及出口端管盖86通过螺纹与有机玻璃管85连接。

实施例3

在实施例2的基础上，还包括：

所述填砂管物理模型8还包括一用以拍摄有机玻璃管85的摄像机9，用于实时观察所述填砂管物理模型8中流体的渗流特征；所述混合管道的输出端通过第三六通阀6连接入口端81，第三六通阀6还连接有一压力传感器7；还包括一外部计算机，摄像机9与压力传感器7均与计算机连接，用于存储和处理摄像机9及压力传感器7反馈的信息；所述流体收集装置11还设有一黏度计，用于测量流体收集装置11收集到的弱凝胶的视黏度。在填砂管物理模型8中的弱凝胶成胶后，在注入水中加少量的染色剂染色，再进行后续水驱；使用压力传感器7测量实验过程的压力变化，使用所述摄像机9实时记录填砂管物理模型8中的流体渗流特征，用于研究弱凝胶封堵大孔道后的水驱前缘形态、水窜路径以及弱凝胶的运移规律。所述砂管物理模型底部还设有支架84。

具体应用例

1、先称量无玻璃珠83的填砂管物理模型8的质量M

3、在获得了装填了该种粒径规格玻璃珠83的填砂管物理模型8的等效孔道半径后，排出填砂管物理模型8中饱和的注入水，再将第一活塞容器3中的弱凝胶泵入填砂管物理模型8；

4、启动恒温装置至设计温度，填砂管物理模型8静置24h，待弱凝胶充分成胶；

5、用染色剂对注入水染色，以设定的泵速注入至填砂管物理模型8中，使用压力传感器7测量实验过程的压力变化，使用摄像机9实时记录填砂管物理模型8中的流体渗流特征；

6、使用流体收集装置11收集产出的弱凝胶，通过黏度计测量产出的弱凝胶视黏度；

7、待实验结束，清理填砂管物理模型8，重复上述步骤1至步骤6，依次完成其他等效孔道半径条件下弱凝胶封堵性能实验，根据压力、影像以及视黏度等资料，综合分析弱凝胶封堵性能。