一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备的制造方法
一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油开采技术领域，尤其设及一种用于分析多孔介质中毛细作用的实 验设备。
【背景技术】
[0002] 化学驱油剂是广泛应用在石油开采过程中，用W提高原油采收率的助剂。不同的 驱油剂作用机理不同，例如聚合物是通过增加水相粘度，同时降低水相渗透率，改善流度 比，增大波及体积来提高采收率的。而表面活性剂则是通过提高洗油效率等来提高采收率 的。针对不同驱油机理，人们建立了驱油剂评价指标，例如聚合物的主要评价指标是其增粘 性、流变性、阻力系数、残余阻力系数等;表面活性剂的主要评价指标是其表面张力、界面张 力、润湿性、乳化能力等。运些物理化学指标，已成为化学驱油剂研究和油田现场应用筛选 评价驱油剂的依据，为油田提高原油采收率工程作出了重要贡献。
[0003] 然而，W上运些指标只能从宏观水平，而不是微观水平上对驱油剂进行评价，且与 驱油剂的驱油能力之间没有直接关联。例如，（1)油藏有效溶液粘度高对提高波及体积是必 须的，但聚合物溶液粘度高不等于油藏有效溶液粘度就高，不等于能提高波及体积；（2)对 于二元或Ξ元复合驱，岩屯、驱替实验只能通过测定驱替前后复合驱替液的粘度、表界面张 力等运些参数来判断各组分是否发生了色谱分离，但在实际驱油过程中，即使运些指标未 发生变化，各组分的协同效应可能已经不存在；（3)对于一些聚合物，例如疏水缔合型聚合 物，现有理论认为其粘度主要是通过疏水长链在水溶液中缔合成Ξ维网状结构而产生的， 可能并非其"真实粘度"，而是"复合粘度"，当其在地层的多孔介质中流动时，运种缔合体是 否会随着毛细管的拉伸、剪切等作用而解缔合，导致"复合粘度"大幅度降低，运也是W上运 些指标无法解释的。纳米化学驱油剂有望成为未来进一步提高采收率的新型驱油剂，但其 溶液粘度却无法与水解聚丙締酷胺相比，降低油水界面张力的能力又不如表面活性剂，从 宏观水平上评价纳米驱油剂的驱油能力会造成驱油剂选择不合理，进而影响会原油采收 率。
[0004] 毛细作用是指浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象，在地层 多孔介质中，它决定着驱替介质在油藏条件下是否能够进入被驱替介质和进入被驱替介质 的最小孔隙尺寸，因此，如何分析对多孔介质中的毛细作用，进而从微观角度评价驱油剂的 驱油性能是提高石油采收率亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，W分析真实 油藏多孔介质中的毛细作用，实现从微观角度评价驱油剂的驱油性能，从而为合理的选取 驱油剂提供基础。
[0006] 为达到上述目的，本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验 设备，所述实验设备包括：
[0007] 微米级毛细管束模型，用于模拟油藏岩石孔隙结构；
[0008] 注入系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于向所述微米级毛细管束模型中 注入驱油剂并测量所述驱油剂的注入压力；
[0009] 图像采集系统，用于采集在所述微米级毛细管束模型中驱油过程的图像；
[0010] 微流量测量系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于获取在所述驱油过程中 被驱替的原油流量；
[0011] 数据分析系统，分别与所述注入系统、图像采集系统、流量测量系统相连，用于根 据所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原油流量分析所述驱油剂 的驱油性能。
[0012] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述根据驱油剂的注 入压力、驱油过程的图像和被驱替的原油流量分析所述驱油剂的驱油性能，具体包括：
[0013] 根据所述驱油剂的注入压力和所述被驱替的原油流量，对所述驱油剂驱油过程中 的驱油性能参数进行定量分析；
[0014] 根据所述驱油剂驱油过程中的驱油性能参数的定量分析和所述驱油过程的图像， 分析所述驱油剂的驱油性能。
[0015] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述驱油性能参数包 括毛细管阻力、粘附力、剪切粘度和洗油效率。
[0016] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述微米级毛细管束 模型包括一基板，该基板刻蚀有多条第一凹槽，每条凹槽内固定一根毛细管形成毛细管束； 在所述第一凹槽的两端分别刻蚀有与所述第一凹槽相连的连通槽，在与所述连通槽的两侧 分别刻蚀有与所述连通槽相连的第二凹槽，所述第二凹槽用于固定输入端毛细管与输出端 毛细管;所述输入端毛细管与所述输出端毛细管分别通过所述连通槽与所述毛细管束中的 每根毛细管连通。
[0017] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述毛细管束中的毛 细管的内径为2μηι~25皿，所述输入端毛细管和所述输出端毛细管的内径均为100皿~50化 ΓΠ 〇
[0018] 本申请实施例的的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述第一凹槽之间 相互平行。
[0019] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述注入系统包括： 柱塞累、中间容器、压力传感器;所述柱塞累与所述中间容器相连，用于驱油剂的流量调节； 所述中间容器与所述微米级毛细管束模型输入端毛细管相连，用于存储驱油剂;所述压力 传感器与所述中间容器相连，用于测量所述驱油剂的注入压力。
[0020] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述柱塞累流量的调 节范围为0.0001~60ml/min，压力调节范围为0~70MPa。
[0021] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述压力传感器的测 量精度为0.0 OOlMPa，响应时间小于0.5ms。
[0022] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述图像采集系统包 括：
[0023] 显微镜，设置于所述微米级毛细管束模型上方，用于观察所述微米级毛细管束模 型中的驱油过程；
[0024] 图像采集分析装置，用于将所述显微镜观察的驱油过程进行录像和拍照。
[0025] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述录像的速度每秒 不低于30帖，所述拍照的像素不低于130万。
[0026] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述微流量测量系统 包括：
[0027] 用于存储置换溶液的置换容器，其进液口与所述微米级毛细管束模型的输出端毛 细管相连；
[0028] 用于测量从所述置换容器中被驱替出的置换溶液的质量的石英晶体微天平，其设 置于所述置换容器的出液口下方的石英晶体微天平；
[0029] 用于为所述石英晶体微天平提供吸附电压和脱附电压的电化学工作站。
[0030] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，包括毛细管 束模型、注入系统、图像采集系统、流量测量系统和数据分析系统。通过毛细管束模型模拟 真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模拟驱油过程，通 过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂的毛细管阻力、 粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱油剂驱油性能的 全面评价。本申请实施例提供的实验设备可W实现从微观角度上评价驱油剂的驱油能力， 从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0032] 图1是本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备示意图；
[0033] 图2是本申请一实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备结构示意图；
[0034] 图3是本申请一实施例的毛细管束模型结构示意图；
[0035] 图4是显微镜下观察到的水在微米级毛细管束模型的某一毛细管中的流动情况；[0036] 图5是本申请一实施例的置换容器结构示意图；
[0037] 图6是本申请一实施例的石英石微天平结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0039] 如图1所示，本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备包括微米 级毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统;其中，所述注 入系统与所述微米级毛细管束模型相连，所述图像采集系统用于采集在所述微米级毛细管 束模型中驱油过程的图像;所述微流量测量系统与所述微米级毛细管束模型相连;所述数 据分析系统分别与所述注入系统、图像采集系统和微流量测量系统相连。如图2所示，本申 请实施例中所述注入系统包括柱塞累1、中间容器2、压力传感器3;所述图像采集系统包括 显微镜4和图像采集装置;所述微流量测量系统包括置换容器6、石英晶体微天平7、电化学 工作站8,所述数据分析系统可W为个人计算机9,通过数据线分别于压力传感器、图像采集 装置、石英晶体微天平相连。
[0040] 毛细作用是指浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象，在地层 多孔介质中，它决定着驱替介质在油藏条件下是否能够进入被驱替介质和进入被驱替介质 的最小孔隙尺寸。本申请实施例从真实油藏岩石孔隙结构特征出发，采用微米级毛细管束 模型模拟油藏岩石孔隙结构。如图3所示，本申请实施例中所述微米级毛细管束模型包括玻 璃片10,所述玻璃片10上刻蚀有多条第一凹槽，每条第一凹槽内固定有一根毛细管从而形 成毛细管束11，所述毛细管束用于模拟真实油藏岩石孔隙结构;所述玻璃片10上第一凹槽 两端分别刻蚀有与第一凹槽垂直的连通槽13;所述玻璃片两端刻蚀有第二凹槽，所述第二 凹槽与连通槽相连，第二凹槽内固定有输入端毛细管12和输出端毛细管14;所述输入端毛 细管12和输出端毛细管14分别通过连通槽13与所述毛细管束11连通。本申请实施例中，为 了便于驱油过程的观察，所述多条第一凹槽之间相互平行；同时连通槽分别与第一凹槽、第 二凹槽垂直，便于驱油剂的流通。
[0041] 本申请实施例中所述毛细管束中的毛细管内径与油藏渗透率有关。根据油层物理 学和油气层渗流力学相关知识，不可压缩粘性流体在水平圆管中的定常态层流流动可用哈 根-泊肃叶定律来描述，即假设有一根长为L，半径为r的毛细管，有一粘度为μ的流体在压差 (Ρ1-Ρ2)下作层流流动，则流体在单根毛细管中的渗流流量Q:
[0042]
(1)
[0043] 流体在毛细管中的平均真实流速U:
[0044]
^2)
[0045] 根据达西定律，渗流速度V:
[0046]
(3)
[0047] 式中:Κ表示孔隙介质的渗透率。
[004引平均真实流度μ和渗流速度V的关系为：
[0049] ν=φμ (4)
[0化0] 式中表示岩石的孔隙度。
[0051 ]联立式(1 )、（2)、（3)可得到单根毛细管的渗透率与孔隙度和毛细管内径的关系：
[0化2]
域
[0053]油藏可分为高渗透、中渗透、一般低渗透、特低渗透和超低渗透五类油藏，根据对 应的渗透率Κ的范围从而可w计算得到的毛细管内径r的范围，见表1。
[0054]表1毛细管渗透率与毛细管内径关系的表
[0化5]
[0056] 本申请实施例中所述毛细管束模型可W通过不同的毛细管内径来模拟不同渗透 率油藏，从而可W模拟不同渗透率油藏条件下原油真实的存储环境。本申请实施例中所述 毛细管束中的毛细管的内径为2μηι~25皿;输入端毛细管和输出端毛细管的内径都为100~ δΟΟμπι。本申请实施例中所述微米级毛细管束模型步骤具体包括：
[0057] (1)将玻璃片10放入玻璃磨槽机的卡盘中，并调整好磨槽深度，开启开关分别在玻 璃片10的一侧刻出相应的第一凹槽、第二凹槽和连通槽；
[0058] (2)刻蚀玻璃片10制作完成后，分别将相应毛细管束11中的毛细管、输入端毛细管 12和输出端毛细管14用胶水沾在相应的凹槽内，即制成微米级毛细管束模型。
[0059] 参考图1，本申请实施例中注入系统包括:柱塞累1、中间容器2、压力传感器3;柱塞 累是靠柱塞在缸孔中往复运动造成密闭容积变化来实现吸油与压油的液压累，柱塞累具有 压力高、结构紧凑、效率高、流量调节方便等优点。本申请实施例中所述柱塞累与中间容器 相连，用于注入过程中驱油剂的流量调节，其中流量的调节范围为0.0001~60ml/min，压力 调节范围为0~70MPa。本申请实施例中所述中间容器与所述微米级毛细管束模型的输入端 毛细管相连，中间容器可W存储驱油剂，在柱塞累作用下，中间容器中的驱油剂可W通过所 述微米级毛细管束模型输入端毛细管注入到毛细管束中进行驱油实验。在本申请另一实施 中，中间容器还可W存放水或原油，在柱塞累作用下可W注入到所述微米级毛细管束模型 中，用于模拟并观察水或原油在油藏孔隙结构中的存储状态，并为驱油剂驱油过程做准备。 本申请实施例中所述压力传感器与所述中间容器上的加力环相连，用于实时测量驱油过程 中驱油剂的注入压力的大小，所述压力传感器的测量精度为O.OOOlMPa，响应时间小于 0.5ms，从而可W精确的测量注入压力。所述压力传感器通过数据线与数据分析系统相连， 实时的注入压力测试数据可W通过数据线传输至数据分析系统。
[0060] 本申请实施例中所述图像采集分析系统包括显微镜5和图像采集装置，显微镜设 置于微米级毛细管束模型上方，用于观察微米级毛细管束中的驱油过程；图像采集装置可 W对显微镜观察到的图像进行拍照和录像，录像的速度每秒不低于30帖，拍照功能像素不 低于130万，从而可W对驱油过程中毛细管束的长、宽等参数进行准确测量。图4为显微镜下 观察到的水在微米级毛细管束模型的某一毛细管中的流动情况，图中，前部分为水流通后 的毛细管，后部分为水未流通的毛细管。通过显微镜可W直观的对驱油过程中驱油剂驱替 原油的图像及驱油后剩余油分布图像进行观察，通过图像采集装置可W对显微镜观察的图 像进行录像和拍照，从而为驱油剂驱油机理及评判驱油的性能提供基础。本申请实施例中 图像采集装置可W通过数据线与所述数据分析系统相连，驱油过程中驱油剂驱替原油的图 像及驱油后剩余油分布图像可W通过数据线传输至数据分析系统。
[0061] 本申请实施例中所述微流量测量系统包括置换容器6、石英晶体微天平7、电化学 工作站8。本申请实施例中所述置换容器为自制装置，容积为5mL，如图5所示，所述置换容器 6包括一玻璃容器16,玻璃容器16的上端开口处密封设有一橡皮塞15,橡皮塞15上设有一通 孔，该通孔形成进液口，用来与微米级毛细管束模型输出端毛细管连接。玻璃容器16的下端 设有与其内部连通的第一毛细管17,第一毛细管17形成出液口。本申请实施例中，所述置换 容器内装有硫酸铜溶液，用于置换被驱替的原油。石英晶体微天平是W石英晶体为换能元 件，利用石英晶体的压电效应，将待测物质的质量信号转换成频率信号输出，从而实现质 量、浓度等检测的仪器，测量精度可W达纳克量级。如图6所示，本申请实施例中，石英晶体 微天平包括有石英晶体18、频率计数器19、电子震荡电路20和流动池，所示置换容器出液口 17下方设置有流动池，被驱替的原油通过所述微米级毛细管束模型输出端进入置换溶液 中，随后被置换出的硫酸铜溶液从置换容器6的出液口 17进入下方的石英晶体微天平的流 动池上上，电化学工作站提供的吸附电压将所述硫酸铜溶液中铜离子吸附于所述石英晶体 微天平上的，然后通过石英晶体微天平的谐振频率变化与质量成正比的关系获得石英晶体 微天平表面的质量变化，进而可W根据被置换的硫酸铜质量获取被驱替的原油流量。本申 请实施例中所述石英晶体微天平通过数据线与所述数据分析系统相连，微流量测试数据可 W通过数据线传 输至数据分析系统。
[0062] 本申请实施例中所述数据分析系统分别与所述注入系统、图像采集系统、微流量 测量系统相连，用于根据所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原 油流量分析所述驱油剂的驱油性能。本申请实施例中所述数据分析系统可W为个人计算 机，通过数据线分别与压力传感器、显微镜、石英晶体微天平相连。本申请实施例中所述数 据分析系统通过所述驱油剂的注入压力和所述被驱替原油的流量的实时测量，从而可W实 现对驱油过程中所述驱油剂的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率进行定量分析。
[0063] 本申请实施例中所述毛细管阻力f的计算公式可W为：
[0064]
[0065] 式中：P表示入口端压强;A表示毛细管横截面积;Q表示所测体积流量;P表示所测 液体密度。
[0066] 本申请实施例中所述粘度力Fw的计算公式可W为：
[0067]
[0068] 式中：Δ P表示毛细管进出口压差;η表示流体粘度;L表示毛细管长度;r表示毛细 管半径。本申请实施例中毛细管输入端压力为驱油剂的注入压力，输出端压力为大气压力， 从而可W获取毛细管进出口压差。
[0069] 本申请实施例中所述驱油剂的剪切粘度μ可W根据泊肃叶定律得到，即：
[0070]
[0071] 式中：Δ P表示毛细管两端压差;r表示毛细管内径;Q表示流量;L表示毛细管长度。
[0072] 本申请实施例中洗油效率Eo的计算公式可W为：
[0073] Εο=Μ^/Ε^Χ100%
[0074] 式中：Μ出表示单位时间驱油剂从毛细管束模型中驱替的原油质量;1自,表示毛细管 束模型中吸附的原油总量。
[0075] 本申请实施例中通过所述驱油剂的注入压力和所述被驱替原油的流量的实时测 量，再结合毛细管半径、长度、驱油剂粘度等相关物理参数，可W对驱油剂驱油过程中的毛 细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率等驱油性能参数进行定量分析，由于驱油剂的驱油 性能参数能在一定程度上反映出驱油剂的驱油性能，同时再结合驱油过程的直观图像，进 而可W对驱油剂驱油性能进行全面的评价，并可W对驱油过程中毛细管束中的毛细作用进 行系统分析和研究
[0076] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，包括微米级 毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统。通过微米级毛 细管束模型模拟真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模 拟驱油过程，通过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂 的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱 油剂驱油性能的全面评价。本申请实施例提供的实验设备可W实现从微观角度上评价驱油 剂的驱油能力，从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
[0077] W上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申 请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述实验设备包括： 微米级毛细管束模型，用于模拟真实油藏岩石孔隙结构； 注入系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于向所述微米级毛细管束模型中注入 驱油剂并测量所述驱油剂的注入压力； 图像采集系统，用于采集在所述微米级毛细管束模型中驱油过程的图像； 微流量测量系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于获取在所述驱油过程中被驱 替的原油流量； 数据分析系统，分别与所述注入系统、图像采集系统、微流量测量系统相连，用于根据 所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原油流量分析所述驱油剂的 驱油性能。2. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述根 据驱油剂的注入压力、驱油过程的图像和被驱替的原油流量分析所述驱油剂的驱油性能， 具体包括： 根据所述驱油剂的注入压力和所述被驱替的原油流量，对所述驱油剂驱油过程中的驱 油性能参数进行定量分析； 根据所述驱油剂驱油过程中的驱油性能参数的定量分析和所述驱油过程的图像，分析 所述驱油剂的驱油性能。3. 如权利要求2所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述驱 油性能参数包括毛细管阻力、粘附力、剪切粘度和洗油效率。4. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述微 米级毛细管束模型包括一基板，该基板刻蚀有多条第一凹槽，每条凹槽内固定一根毛细管 形成毛细管束;在所述第一凹槽的两端分别刻蚀有与所述第一凹槽相连的连通槽，在与所 述连通槽的两侧分别刻蚀有与所述连通槽相连的第二凹槽，所述第二凹槽用于固定输入端 毛细管与输出端毛细管;所述输入端毛细管与所述输出端毛细管分别通过所述连通槽与所 述毛细管束中的每根毛细管连通。5. 如权利要求4所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述毛 细管束中的毛细管的内径为2μπι~25μπι，所述输入端毛细管和所述输出端毛细管的内径均 为100μπι~500ym。6. 如权利要求4所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述第 一凹槽之间相互平行。7. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述注 入系统包括:柱塞栗、中间容器、压力传感器;所述柱塞栗与所述中间容器相连，用于驱油剂 的流量调节;所述中间容器与所述微米级毛细管束模型输入端毛细管相连，用于存储驱油 剂;所述压力传感器与所述中间容器相连，用于测量所述驱油剂的注入压力。8. 如权利要求7所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述柱 塞栗流量的调节范围为0.0001~60ml/min，压力调节范围为0~70MPa。9. 如权利要求7所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述压 力传感器的测量精度为0.OOOIMPa，响应时间小于0.5ms。10. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 图像采集系统包括： 显微镜，设置于所述微米级毛细管束模型上方，用于观察所述微米级毛细管束模型中 的驱油过程； 图像采集分析装置，用于将所述显微镜观察的驱油过程进行录像和拍照。11. 如权利要求10所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 录像的速度每秒不低于30帧，所述拍照的像素不低于130万。12. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 微流量测量系统包括： 用于存储置换溶液的置换容器，其进液口与所述微米级毛细管束模型的输出端毛细管 相连； 用于测量从所述置换容器中被驱替出的置换溶液的质量的石英晶体微天平，其设置于 所述置换容器的出液口下方的石英晶体微天平； 用于为所述石英晶体微天平提供吸附电压和脱附电压的电化学工作站。
【专利摘要】本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，该实验设备包括：微米级毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统。通过微米级毛细管束模型模拟真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模拟驱油过程，通过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱油剂驱油性能的全面评价。本申请实施例提供的实验设备可以实现从微观角度上评价驱油剂的驱油性能，从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
【IPC分类】G01N11/02, G01D21/02, G01N15/08, G01N33/00, G01N19/04
【公开号】CN105486622
【申请号】CN201610022124
【发明人】罗健辉, 胡松青, 丁彬, 耿向飞, 郝佳, 贺丽鹏, 彭宝亮
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月13日
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油开采技术领域，尤其设及一种用于分析多孔介质中毛细作用的实 验设备。
【背景技术】
[0002] 化学驱油剂是广泛应用在石油开采过程中，用W提高原油采收率的助剂。不同的 驱油剂作用机理不同，例如聚合物是通过增加水相粘度，同时降低水相渗透率，改善流度 比，增大波及体积来提高采收率的。而表面活性剂则是通过提高洗油效率等来提高采收率 的。针对不同驱油机理，人们建立了驱油剂评价指标，例如聚合物的主要评价指标是其增粘 性、流变性、阻力系数、残余阻力系数等;表面活性剂的主要评价指标是其表面张力、界面张 力、润湿性、乳化能力等。运些物理化学指标，已成为化学驱油剂研究和油田现场应用筛选 评价驱油剂的依据，为油田提高原油采收率工程作出了重要贡献。
[0003] 然而，W上运些指标只能从宏观水平，而不是微观水平上对驱油剂进行评价，且与 驱油剂的驱油能力之间没有直接关联。例如，（1)油藏有效溶液粘度高对提高波及体积是必 须的，但聚合物溶液粘度高不等于油藏有效溶液粘度就高，不等于能提高波及体积；（2)对 于二元或Ξ元复合驱，岩屯、驱替实验只能通过测定驱替前后复合驱替液的粘度、表界面张 力等运些参数来判断各组分是否发生了色谱分离，但在实际驱油过程中，即使运些指标未 发生变化，各组分的协同效应可能已经不存在；（3)对于一些聚合物，例如疏水缔合型聚合 物，现有理论认为其粘度主要是通过疏水长链在水溶液中缔合成Ξ维网状结构而产生的， 可能并非其"真实粘度"，而是"复合粘度"，当其在地层的多孔介质中流动时，运种缔合体是 否会随着毛细管的拉伸、剪切等作用而解缔合，导致"复合粘度"大幅度降低，运也是W上运 些指标无法解释的。纳米化学驱油剂有望成为未来进一步提高采收率的新型驱油剂，但其 溶液粘度却无法与水解聚丙締酷胺相比，降低油水界面张力的能力又不如表面活性剂，从 宏观水平上评价纳米驱油剂的驱油能力会造成驱油剂选择不合理，进而影响会原油采收 率。
[0004] 毛细作用是指浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象，在地层 多孔介质中，它决定着驱替介质在油藏条件下是否能够进入被驱替介质和进入被驱替介质 的最小孔隙尺寸，因此，如何分析对多孔介质中的毛细作用，进而从微观角度评价驱油剂的 驱油性能是提高石油采收率亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，W分析真实 油藏多孔介质中的毛细作用，实现从微观角度评价驱油剂的驱油性能，从而为合理的选取 驱油剂提供基础。
[0006] 为达到上述目的，本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验 设备，所述实验设备包括：
[0007] 微米级毛细管束模型，用于模拟油藏岩石孔隙结构；
[0008] 注入系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于向所述微米级毛细管束模型中 注入驱油剂并测量所述驱油剂的注入压力；
[0009] 图像采集系统，用于采集在所述微米级毛细管束模型中驱油过程的图像；
[0010] 微流量测量系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于获取在所述驱油过程中 被驱替的原油流量；
[0011] 数据分析系统，分别与所述注入系统、图像采集系统、流量测量系统相连，用于根 据所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原油流量分析所述驱油剂 的驱油性能。
[0012] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述根据驱油剂的注 入压力、驱油过程的图像和被驱替的原油流量分析所述驱油剂的驱油性能，具体包括：
[0013] 根据所述驱油剂的注入压力和所述被驱替的原油流量，对所述驱油剂驱油过程中 的驱油性能参数进行定量分析；
[0014] 根据所述驱油剂驱油过程中的驱油性能参数的定量分析和所述驱油过程的图像， 分析所述驱油剂的驱油性能。
[0015] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述驱油性能参数包 括毛细管阻力、粘附力、剪切粘度和洗油效率。
[0016] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述微米级毛细管束 模型包括一基板，该基板刻蚀有多条第一凹槽，每条凹槽内固定一根毛细管形成毛细管束； 在所述第一凹槽的两端分别刻蚀有与所述第一凹槽相连的连通槽，在与所述连通槽的两侧 分别刻蚀有与所述连通槽相连的第二凹槽，所述第二凹槽用于固定输入端毛细管与输出端 毛细管;所述输入端毛细管与所述输出端毛细管分别通过所述连通槽与所述毛细管束中的 每根毛细管连通。
[0017] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述毛细管束中的毛 细管的内径为2μηι~25皿，所述输入端毛细管和所述输出端毛细管的内径均为100皿~50化 ΓΠ 〇
[0018] 本申请实施例的的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述第一凹槽之间 相互平行。
[0019] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述注入系统包括： 柱塞累、中间容器、压力传感器;所述柱塞累与所述中间容器相连，用于驱油剂的流量调节； 所述中间容器与所述微米级毛细管束模型输入端毛细管相连，用于存储驱油剂;所述压力 传感器与所述中间容器相连，用于测量所述驱油剂的注入压力。
[0020] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述柱塞累流量的调 节范围为0.0001~60ml/min，压力调节范围为0~70MPa。
[0021] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述压力传感器的测 量精度为0.0 OOlMPa，响应时间小于0.5ms。
[0022] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述图像采集系统包 括：
[0023] 显微镜，设置于所述微米级毛细管束模型上方，用于观察所述微米级毛细管束模 型中的驱油过程；
[0024] 图像采集分析装置，用于将所述显微镜观察的驱油过程进行录像和拍照。
[0025] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述录像的速度每秒 不低于30帖，所述拍照的像素不低于130万。
[0026] 本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，所述微流量测量系统 包括：
[0027] 用于存储置换溶液的置换容器，其进液口与所述微米级毛细管束模型的输出端毛 细管相连；
[0028] 用于测量从所述置换容器中被驱替出的置换溶液的质量的石英晶体微天平，其设 置于所述置换容器的出液口下方的石英晶体微天平；
[0029] 用于为所述石英晶体微天平提供吸附电压和脱附电压的电化学工作站。
[0030] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，包括毛细管 束模型、注入系统、图像采集系统、流量测量系统和数据分析系统。通过毛细管束模型模拟 真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模拟驱油过程，通 过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂的毛细管阻力、 粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱油剂驱油性能的 全面评价。本申请实施例提供的实验设备可W实现从微观角度上评价驱油剂的驱油能力， 从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0032] 图1是本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备示意图；
[0033] 图2是本申请一实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备结构示意图；
[0034] 图3是本申请一实施例的毛细管束模型结构示意图；
[0035] 图4是显微镜下观察到的水在微米级毛细管束模型的某一毛细管中的流动情况；[0036] 图5是本申请一实施例的置换容器结构示意图；
[0037] 图6是本申请一实施例的石英石微天平结构示意图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护 的范围。
[0039] 如图1所示，本申请实施例的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备包括微米 级毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统;其中，所述注 入系统与所述微米级毛细管束模型相连，所述图像采集系统用于采集在所述微米级毛细管 束模型中驱油过程的图像;所述微流量测量系统与所述微米级毛细管束模型相连;所述数 据分析系统分别与所述注入系统、图像采集系统和微流量测量系统相连。如图2所示，本申 请实施例中所述注入系统包括柱塞累1、中间容器2、压力传感器3;所述图像采集系统包括 显微镜4和图像采集装置;所述微流量测量系统包括置换容器6、石英晶体微天平7、电化学 工作站8,所述数据分析系统可W为个人计算机9,通过数据线分别于压力传感器、图像采集 装置、石英晶体微天平相连。
[0040] 毛细作用是指浸润液体在细管里升高和不浸润液体在细管里降低的现象，在地层 多孔介质中，它决定着驱替介质在油藏条件下是否能够进入被驱替介质和进入被驱替介质 的最小孔隙尺寸。本申请实施例从真实油藏岩石孔隙结构特征出发，采用微米级毛细管束 模型模拟油藏岩石孔隙结构。如图3所示，本申请实施例中所述微米级毛细管束模型包括玻 璃片10,所述玻璃片10上刻蚀有多条第一凹槽，每条第一凹槽内固定有一根毛细管从而形 成毛细管束11，所述毛细管束用于模拟真实油藏岩石孔隙结构;所述玻璃片10上第一凹槽 两端分别刻蚀有与第一凹槽垂直的连通槽13;所述玻璃片两端刻蚀有第二凹槽，所述第二 凹槽与连通槽相连，第二凹槽内固定有输入端毛细管12和输出端毛细管14;所述输入端毛 细管12和输出端毛细管14分别通过连通槽13与所述毛细管束11连通。本申请实施例中，为 了便于驱油过程的观察，所述多条第一凹槽之间相互平行；同时连通槽分别与第一凹槽、第 二凹槽垂直，便于驱油剂的流通。
[0041] 本申请实施例中所述毛细管束中的毛细管内径与油藏渗透率有关。根据油层物理 学和油气层渗流力学相关知识，不可压缩粘性流体在水平圆管中的定常态层流流动可用哈 根-泊肃叶定律来描述，即假设有一根长为L，半径为r的毛细管，有一粘度为μ的流体在压差 (Ρ1-Ρ2)下作层流流动，则流体在单根毛细管中的渗流流量Q:
[0042]
(1)
[0043] 流体在毛细管中的平均真实流速U:
[0044]
^2)
[0045] 根据达西定律，渗流速度V:
[0046]
(3)
[0047] 式中:Κ表示孔隙介质的渗透率。
[004引平均真实流度μ和渗流速度V的关系为：
[0049] ν=φμ (4)
[0化0] 式中表示岩石的孔隙度。
[0051 ]联立式(1 )、（2)、（3)可得到单根毛细管的渗透率与孔隙度和毛细管内径的关系：
[0化2]
域
[0053]油藏可分为高渗透、中渗透、一般低渗透、特低渗透和超低渗透五类油藏，根据对 应的渗透率Κ的范围从而可w计算得到的毛细管内径r的范围，见表1。
[0054]表1毛细管渗透率与毛细管内径关系的表
[0化5]
[0056] 本申请实施例中所述毛细管束模型可W通过不同的毛细管内径来模拟不同渗透 率油藏，从而可W模拟不同渗透率油藏条件下原油真实的存储环境。本申请实施例中所述 毛细管束中的毛细管的内径为2μηι~25皿;输入端毛细管和输出端毛细管的内径都为100~ δΟΟμπι。本申请实施例中所述微米级毛细管束模型步骤具体包括：
[0057] (1)将玻璃片10放入玻璃磨槽机的卡盘中，并调整好磨槽深度，开启开关分别在玻 璃片10的一侧刻出相应的第一凹槽、第二凹槽和连通槽；
[0058] (2)刻蚀玻璃片10制作完成后，分别将相应毛细管束11中的毛细管、输入端毛细管 12和输出端毛细管14用胶水沾在相应的凹槽内，即制成微米级毛细管束模型。
[0059] 参考图1，本申请实施例中注入系统包括:柱塞累1、中间容器2、压力传感器3;柱塞 累是靠柱塞在缸孔中往复运动造成密闭容积变化来实现吸油与压油的液压累，柱塞累具有 压力高、结构紧凑、效率高、流量调节方便等优点。本申请实施例中所述柱塞累与中间容器 相连，用于注入过程中驱油剂的流量调节，其中流量的调节范围为0.0001~60ml/min，压力 调节范围为0~70MPa。本申请实施例中所述中间容器与所述微米级毛细管束模型的输入端 毛细管相连，中间容器可W存储驱油剂，在柱塞累作用下，中间容器中的驱油剂可W通过所 述微米级毛细管束模型输入端毛细管注入到毛细管束中进行驱油实验。在本申请另一实施 中，中间容器还可W存放水或原油，在柱塞累作用下可W注入到所述微米级毛细管束模型 中，用于模拟并观察水或原油在油藏孔隙结构中的存储状态，并为驱油剂驱油过程做准备。 本申请实施例中所述压力传感器与所述中间容器上的加力环相连，用于实时测量驱油过程 中驱油剂的注入压力的大小，所述压力传感器的测量精度为O.OOOlMPa，响应时间小于 0.5ms，从而可W精确的测量注入压力。所述压力传感器通过数据线与数据分析系统相连， 实时的注入压力测试数据可W通过数据线传输至数据分析系统。
[0060] 本申请实施例中所述图像采集分析系统包括显微镜5和图像采集装置，显微镜设 置于微米级毛细管束模型上方，用于观察微米级毛细管束中的驱油过程；图像采集装置可 W对显微镜观察到的图像进行拍照和录像，录像的速度每秒不低于30帖，拍照功能像素不 低于130万，从而可W对驱油过程中毛细管束的长、宽等参数进行准确测量。图4为显微镜下 观察到的水在微米级毛细管束模型的某一毛细管中的流动情况，图中，前部分为水流通后 的毛细管，后部分为水未流通的毛细管。通过显微镜可W直观的对驱油过程中驱油剂驱替 原油的图像及驱油后剩余油分布图像进行观察，通过图像采集装置可W对显微镜观察的图 像进行录像和拍照，从而为驱油剂驱油机理及评判驱油的性能提供基础。本申请实施例中 图像采集装置可W通过数据线与所述数据分析系统相连，驱油过程中驱油剂驱替原油的图 像及驱油后剩余油分布图像可W通过数据线传输至数据分析系统。
[0061] 本申请实施例中所述微流量测量系统包括置换容器6、石英晶体微天平7、电化学 工作站8。本申请实施例中所述置换容器为自制装置，容积为5mL，如图5所示，所述置换容器 6包括一玻璃容器16,玻璃容器16的上端开口处密封设有一橡皮塞15,橡皮塞15上设有一通 孔，该通孔形成进液口，用来与微米级毛细管束模型输出端毛细管连接。玻璃容器16的下端 设有与其内部连通的第一毛细管17,第一毛细管17形成出液口。本申请实施例中，所述置换 容器内装有硫酸铜溶液，用于置换被驱替的原油。石英晶体微天平是W石英晶体为换能元 件，利用石英晶体的压电效应，将待测物质的质量信号转换成频率信号输出，从而实现质 量、浓度等检测的仪器，测量精度可W达纳克量级。如图6所示，本申请实施例中，石英晶体 微天平包括有石英晶体18、频率计数器19、电子震荡电路20和流动池，所示置换容器出液口 17下方设置有流动池，被驱替的原油通过所述微米级毛细管束模型输出端进入置换溶液 中，随后被置换出的硫酸铜溶液从置换容器6的出液口 17进入下方的石英晶体微天平的流 动池上上，电化学工作站提供的吸附电压将所述硫酸铜溶液中铜离子吸附于所述石英晶体 微天平上的，然后通过石英晶体微天平的谐振频率变化与质量成正比的关系获得石英晶体 微天平表面的质量变化，进而可W根据被置换的硫酸铜质量获取被驱替的原油流量。本申 请实施例中所述石英晶体微天平通过数据线与所述数据分析系统相连，微流量测试数据可 W通过数据线传 输至数据分析系统。
[0062] 本申请实施例中所述数据分析系统分别与所述注入系统、图像采集系统、微流量 测量系统相连，用于根据所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原 油流量分析所述驱油剂的驱油性能。本申请实施例中所述数据分析系统可W为个人计算 机，通过数据线分别与压力传感器、显微镜、石英晶体微天平相连。本申请实施例中所述数 据分析系统通过所述驱油剂的注入压力和所述被驱替原油的流量的实时测量，从而可W实 现对驱油过程中所述驱油剂的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率进行定量分析。
[0063] 本申请实施例中所述毛细管阻力f的计算公式可W为：
[0064]
[0065] 式中：P表示入口端压强;A表示毛细管横截面积;Q表示所测体积流量;P表示所测 液体密度。
[0066] 本申请实施例中所述粘度力Fw的计算公式可W为：
[0067]
[0068] 式中：Δ P表示毛细管进出口压差;η表示流体粘度;L表示毛细管长度;r表示毛细 管半径。本申请实施例中毛细管输入端压力为驱油剂的注入压力，输出端压力为大气压力， 从而可W获取毛细管进出口压差。
[0069] 本申请实施例中所述驱油剂的剪切粘度μ可W根据泊肃叶定律得到，即：
[0070]
[0071] 式中：Δ P表示毛细管两端压差;r表示毛细管内径;Q表示流量;L表示毛细管长度。
[0072] 本申请实施例中洗油效率Eo的计算公式可W为：
[0073] Εο=Μ^/Ε^Χ100%
[0074] 式中：Μ出表示单位时间驱油剂从毛细管束模型中驱替的原油质量;1自,表示毛细管 束模型中吸附的原油总量。
[0075] 本申请实施例中通过所述驱油剂的注入压力和所述被驱替原油的流量的实时测 量，再结合毛细管半径、长度、驱油剂粘度等相关物理参数，可W对驱油剂驱油过程中的毛 细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率等驱油性能参数进行定量分析，由于驱油剂的驱油 性能参数能在一定程度上反映出驱油剂的驱油性能，同时再结合驱油过程的直观图像，进 而可W对驱油剂驱油性能进行全面的评价，并可W对驱油过程中毛细管束中的毛细作用进 行系统分析和研究
[0076] 本申请实施例提供了一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，包括微米级 毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统。通过微米级毛 细管束模型模拟真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模 拟驱油过程，通过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂 的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱 油剂驱油性能的全面评价。本申请实施例提供的实验设备可W实现从微观角度上评价驱油 剂的驱油能力，从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
[0077] W上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申 请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述实验设备包括： 微米级毛细管束模型，用于模拟真实油藏岩石孔隙结构； 注入系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于向所述微米级毛细管束模型中注入 驱油剂并测量所述驱油剂的注入压力； 图像采集系统，用于采集在所述微米级毛细管束模型中驱油过程的图像； 微流量测量系统，与所述微米级毛细管束模型相连，用于获取在所述驱油过程中被驱 替的原油流量； 数据分析系统，分别与所述注入系统、图像采集系统、微流量测量系统相连，用于根据 所述驱油剂的注入压力、所述驱油过程的图像和所述被驱替的原油流量分析所述驱油剂的 驱油性能。2. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述根 据驱油剂的注入压力、驱油过程的图像和被驱替的原油流量分析所述驱油剂的驱油性能， 具体包括： 根据所述驱油剂的注入压力和所述被驱替的原油流量，对所述驱油剂驱油过程中的驱 油性能参数进行定量分析； 根据所述驱油剂驱油过程中的驱油性能参数的定量分析和所述驱油过程的图像，分析 所述驱油剂的驱油性能。3. 如权利要求2所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述驱 油性能参数包括毛细管阻力、粘附力、剪切粘度和洗油效率。4. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述微 米级毛细管束模型包括一基板，该基板刻蚀有多条第一凹槽，每条凹槽内固定一根毛细管 形成毛细管束;在所述第一凹槽的两端分别刻蚀有与所述第一凹槽相连的连通槽，在与所 述连通槽的两侧分别刻蚀有与所述连通槽相连的第二凹槽，所述第二凹槽用于固定输入端 毛细管与输出端毛细管;所述输入端毛细管与所述输出端毛细管分别通过所述连通槽与所 述毛细管束中的每根毛细管连通。5. 如权利要求4所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述毛 细管束中的毛细管的内径为2μπι~25μπι，所述输入端毛细管和所述输出端毛细管的内径均 为100μπι~500ym。6. 如权利要求4所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述第 一凹槽之间相互平行。7. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述注 入系统包括:柱塞栗、中间容器、压力传感器;所述柱塞栗与所述中间容器相连，用于驱油剂 的流量调节;所述中间容器与所述微米级毛细管束模型输入端毛细管相连，用于存储驱油 剂;所述压力传感器与所述中间容器相连，用于测量所述驱油剂的注入压力。8. 如权利要求7所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述柱 塞栗流量的调节范围为0.0001~60ml/min，压力调节范围为0~70MPa。9. 如权利要求7所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述压 力传感器的测量精度为0.OOOIMPa，响应时间小于0.5ms。10. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 图像采集系统包括： 显微镜，设置于所述微米级毛细管束模型上方，用于观察所述微米级毛细管束模型中 的驱油过程； 图像采集分析装置，用于将所述显微镜观察的驱油过程进行录像和拍照。11. 如权利要求10所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 录像的速度每秒不低于30帧，所述拍照的像素不低于130万。12. 如权利要求1所述的用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其特征在于，所述 微流量测量系统包括： 用于存储置换溶液的置换容器，其进液口与所述微米级毛细管束模型的输出端毛细管 相连； 用于测量从所述置换容器中被驱替出的置换溶液的质量的石英晶体微天平，其设置于 所述置换容器的出液口下方的石英晶体微天平； 用于为所述石英晶体微天平提供吸附电压和脱附电压的电化学工作站。
【专利摘要】本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备，该实验设备包括：微米级毛细管束模型、注入系统、图像采集系统、微流量测量系统和数据分析系统。通过微米级毛细管束模型模拟真实油藏岩石孔隙结构，然后通过注入系统对毛细管束模型注入驱油剂模拟驱油过程，通过对驱油过程中注入压力和被驱替的原油流量的分析，从而实现对驱油剂的毛细管阻力、粘附力、剪切粘度、洗油效率定量分析，进而结合驱油过程的图像实现对驱油剂驱油性能的全面评价。本申请实施例提供的实验设备可以实现从微观角度上评价驱油剂的驱油性能，从而为驱油剂的筛选提供了理论指导。
【IPC分类】G01N11/02, G01D21/02, G01N15/08, G01N33/00, G01N19/04
【公开号】CN105486622
【申请号】CN201610022124
【发明人】罗健辉, 胡松青, 丁彬, 耿向飞, 郝佳, 贺丽鹏, 彭宝亮
【申请人】中国石油天然气股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月13日
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