一种聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置和方法与流程

本发明涉及油气田开发油气层评价方法技术领域，具体涉及一种聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置和方法。

背景技术：

确定启动压力梯度的方法主要有三大类，包括室内物理实验模拟方法、室内数值模拟方法和试井解释方法。其中，室内物理实验模拟方法由于其直观、具有足够说服力的优点被广大学者采用。但目前对启动压力梯度的实验研究大都集中于水驱油藏，对聚合物驱油藏并没有研究，导致聚合物驱油藏流体渗流规律认识不清。

目前比较公认的启动压力梯度室内物理实验模拟方法有恒压法、非稳态法、毛细平衡法、压汞法和平板模型法。恒压法每一个测量点均需要较长的稳定时间，实验时间较长，难以保证实验精度；非稳态法需要测定多个不同流量条件下驱替压差，流量的控制难度及压差的测定误差较大；毛细平衡法涉及的毛细管力不能测量，试验周期长；压汞法所用汞与地层流体性质存在差异，实验可信度不高；平板模型法是在非稳态法的基础上发展起来的一种新方法，它的缺点与之类似。

技术实现要素：

为了上述问题，本发明的目的是提供一种聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置和方法，测量方法简单，测量结果精确，可以为聚合物驱油藏开发方案的编制、聚合物的优选、井网优化提供理论基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置，其特征在于：其包括压力观察系统、压力控制系统、渗流环境模拟系统、两压力传感器、信号传递系统和数据采集处理系统；所述压力观察系统入口端上部与所述压力控制系统相连通，由所述压力控制系统为流体流动提供压力；所述压力观察系统入口端下部与所述渗流环境模拟系统的入口端相连通；所述压力观察系统出口端下部与所述渗流环境模拟系统的出口端相连通，用于观察流体启动过程；所述渗流环境模拟系统的入口端和出口端分别设置一用于检测流体压力的所述压力传感器；各所述压力传感器实时采集的压力信号通过所述信号传递系统发送到所述数据采集处理系统；所述数据采集处理系统根据接收到的压力信号，得到渗流环境模拟系统入口端和出口端的压力差，进而得到流体渗流的启动压力梯度。

所述压力观察系统包括入口端钢化玻璃管、出口端钢化玻璃管、两标尺和一铁架台；所述入口端钢化玻璃管、出口端钢化玻璃管并列固定设置在所述铁架台上，分别作为所述压力观察系统的入口端和出口端；两所述标尺分别用于观察所述入口端钢化玻璃管、出口端钢化玻璃管内的液柱高度。

所述压力控制系统包括补充加压装置，所述补充加压装置与所述压力观察系统入口端钢化玻璃管上部相连通，用于所述压力观察系统内所述入口端、出口端钢化玻璃管的液柱高度产生的压差不足以使流体启动时，补充加压。

所述补充加压装置采用氮气瓶加压装置。

所述渗流环境模拟系统包括填砂管、岩心夹持器和烘箱；所述砂管、岩心夹持器均设置在所述烘箱内，且所述填砂管夹设在所述岩心夹持器上，所述岩心夹持器的入口端与所述压力观察系统中所述入口端钢化玻璃管的下部相连通，所述岩心夹持器的出口端与所述压力观察系统中所述出口端钢化玻璃管下部相连通。

一种基于所述装置的聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量方法，其特征在于包括以下步骤：1)确定需测定聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的渗流条件，包括地层温度、储层渗透率、流体粘度以及流体类型；2)对渗流环境模拟系统中的烘箱进行预热，设置其温度为需模拟的地层温度；3)用地层被驱替相流体饱和渗流环境模拟系统中的填砂管，并将其置于预热好的烘箱内，静置一段时间使得填砂管内被驱替相流体压力传递完毕，流体最后静止；4)在压力观察系统入口端及出口端钢化玻璃管内滴入少量被驱替相流体，使得被驱替相流体充满整个管线；5)在压力观察系统入口端钢化玻璃管内逐渐滴加驱替相流体，并根据渗流环境模拟系统入口端和出口端的压力差，得到该渗流条件下的启动压力梯度。

所述步骤5)中，在压力观察系统入口端钢化玻璃管内逐渐滴加驱替相流体，并根据渗流环境模拟系统入口端和出口端的压力差，得到该渗流条件下的启动压力梯度的方法，包括以下步骤：

①在压力观察系统入口端钢化玻璃管内逐渐滴加驱替相流体，直到液面变化为止；

②若压力观察系统入口端钢化玻璃管滴加的驱替相流体达到量程上限而液面仍然没有变化，也即流体没有流动，则打开压力控制系统直到流体流动；

③两压力传感器实时检测渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力信号，并通过信号传递系统发送到数据采集处理系统；

④数据采集处理系统根据接收到的两压力信号，得到渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差，根据得到的压力差以及填砂管的长度，得到该渗流条件下的启动压力梯度。

本发明提供的聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量方法，具有如下优点：1、本发明由于压力观察系统中采用钢化玻璃管观察流体启动，使得操作更加方便，观察结果更加直观、精确。2本发明由于在渗流环境模拟系统中设置两压力传感器，并并通过数据采集处理系统根据压力信号直接获得流体启动压力梯度，计算结果更加精确，快捷。3、本发明渗流环境模拟系统中可以测量不同种类聚合物在油藏中渗流的启动压力梯度，对原油、水等流体都可以测量，适用性较广。通过改变聚合物类型测定其启动压力梯度，可以得到启动压力梯度与聚合物类型密切相关，为聚驱开发方案编制及聚合物种类的选择提供了理论基础。因而本发明可以广泛应用于聚合物驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量中。

附图说明

图1为本发明聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置的结构示意图；

图2为本发明聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置工作原理图；

图3为本发明实施例中不同种类聚合物启动压力梯度对比图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。

如图1所示，本发明聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置，包括压力观察系统1、压力控制系统2、渗流环境模拟系统3、两压力传感器4、信号传递系统5和数据采集处理系统6。

压力观察系统1入口端上部与压力控制系统2相连通，由压力控制系统2为流体流动提供压力；压力观察系统1入口端下部与渗流环境模拟系统3的入口端相连通；压力观察系统1出口端下部与渗流环境模拟系统3的出口端相连通，用于观察流体启动过程；渗流环境模拟系统3的入口端和出口端分别设置一用于检测流体压力的压力传感器4；两压力传感器4实时采集渗流环境模拟系统3的入口端和出口端的压力信号，并通过信号传递系统5发送到数据采集系统6。数据采集处理系统6根据接收到的压力信号，得到渗流环境模拟系统3入口端和出口端的压力差，进而得到流体渗流的启动压力梯度。

上述实施例中，压力观察系统1包括入口端钢化玻璃管11、出口端钢化玻璃管12、两标尺13和一铁架台14。入口端钢化玻璃管11、出口端钢化玻璃管12并列固定设置在铁架台14上，分别作为压力观察系统1的入口端和出口端；两标尺14分别用于观察入口端钢化玻璃管11和出口端钢化玻璃管12内的液柱高度。

上述各实施例中，压力控制系统2采用补充加压装置，该补充加压装置与压力观察系统1中入口端钢化玻璃管11上部相连通，用于压力观察系统1两钢化玻璃管的液柱高度产生的压差不足以使流体启动时，补充加压。

上述各实施例中，压力控制系统2中的补充加压装置采用氮气瓶加压装置。

上述各实施例中，渗流环境模拟系统3包括填砂管31、岩心夹持器32和烘箱33。填砂管31、岩心夹持器32均设置在烘箱33内，且填砂管31设置在岩心夹持器32上，岩心夹持器32的入口端与压力观察系统1中入口端钢化玻璃管11的下部相连通，岩心夹持器32的出口端与压力观察系统1中出口端钢化玻璃管12下部相连通。

如图2所示，基于上述聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量装置，本发明还提供一种聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的测量方法，包括以下步骤：

1)确定需测定聚驱油藏流体渗流启动压力梯度的渗流条件，包括地层温度(即烘箱温度)、储层渗透率、流体粘度以及流体类型。

本发明中，不同储层渗透率是通过调节填砂管中砂粒压实程度、颗粒大小以及粒径比例来实现。流体粘度以及流体类型由需模拟地层的聚合物类型和浓度确定。根据需模拟地层的流体粘度和类型确定驱替相流体和被驱替相流体。其中，被驱替相流体可以为聚合物、原油或水，驱替相流体可以为聚合物、原油或水。

2)对渗流环境模拟系统3中的烘箱33进行预热，设置其温度为需模拟的地层温度。

3)用地层被驱替相流体饱和渗流环境模拟系统3中的填砂管31，并将其置于预热好的烘箱33内，静置一段时间(例如静置2小时)使得填砂管31内被驱替相流体压力传递完毕，流体最后静止。

4)在压力观察系统1入口端及出口端钢化玻璃管11、12内滴入少量被驱替相流体，使得被驱替相流体充满整个管线。

5)在压力观察系统1入口端钢化玻璃管11内逐渐滴加驱替相流体，并根据渗流环境模拟系统3入口端和出口端的压力差，得到该渗流条件下的启动压力梯度；具体包括以下步骤：

①在压力观察系统1入口端钢化玻璃管11内逐渐滴加驱替相流体，直到液面变化为止。

在压力观察系统1入口端钢化玻璃管11中逐次滴加驱替相流体，使入口端钢化玻璃管11中液面升高一段距离，例如升高1～2.5cm，本发明采用升高2cm。滴加后等待2h，如果入口端钢化玻璃管11中液面没下降且出口端钢化玻璃管12中液面没上升，则流体没有流动。继续滴加驱替相流体，每次滴加后等待2h，直到液面变化即入口端钢化玻璃管11液面下降且出口端钢化玻璃管12液面上升。

②若压力观察系统1入口端钢化玻璃管11滴加的驱替相流体达到量程上限而液面仍然没有变化，也即流体没有流动，则打开压力控制系统2对其进行加压直到流体流动。

③两压力传感器4实时检测渗流环境模拟系统3的入口端和出口端的压力信号，经信号传递系统5转换为电信号后发送到数据采集处理系统6。

④数据采集处理系统6根据接收到的压力信号，得到渗流环境模拟系统3的入口端和出口端的压力差，再根据得到的压力差以及填砂管31的长度，得到该渗流条件下的启动压力梯度。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

本实施例中采用填砂管31模拟渗透率为500mD的储层，以渤海S油田浓度为500ppm、1000ppm、2000ppm、4000ppm线性聚合物为实验流体，模拟线性聚合物驱替线性聚合物时渗流启动压力梯度。具体步骤如下：

1)用500ppm线性聚合物SNF饱和填砂管31，并将其置于烘箱33内，预热到57℃，静止2h。

2)在入口端钢化玻璃管11、出口端钢化玻璃管12分别滴入少量500ppm线性聚合物SNF，以充满管线。

3)在入口端钢化玻璃管11中逐渐滴加500ppm线性聚合物，使入口端钢化玻璃管11中液面大概升高2cm，滴加后等待2h，如果入口端钢化玻璃管11中液面没下降且出口端钢化玻璃管12中液面没上升，则流体没有流动，继续滴加聚合物，每次滴加后等待2h，直到液面变化即入口端钢化玻璃管液面11下降且出口端钢化玻璃管12液面上升，同时，启动数据采集处理系统6，得出该渗流条件下启动压力梯度。

4)换浓度为1000ppm、2000ppm、4000ppm线性聚合物，重复步骤(1)～(3)，并将结果进行记录，如下表1所示。

表1线性聚合物驱替线性聚合物启动压力梯度数据

实施例2

本实施例中利用填砂管31模拟渗透率为500mD的储层，以渤海Z油田浓度为500ppm、1000ppm、2000ppm、4000ppm缔合型聚合物为实验流体，模拟缔合型聚合物驱替缔合型聚合物时渗流启动压力梯度。

1)用500ppm缔合型聚合物APP4饱和填砂管31，并将其置于烘箱33内，预热到65℃，静止2h。

2)在入口端钢化玻璃管11、出口端钢化玻璃管12分别滴入少量500ppm缔合型聚合物APP4，以充满管线。

3)在入口端钢化玻璃管11中逐渐滴加500ppm缔合型聚合物，使入口端钢化玻璃管11中液面大概升高2cm，滴加后等待2h，如果入口端钢化玻璃管11中液面没下降且出口端钢化玻璃管12中液面没上升，则流体没有流动，继续滴加聚合物，每次滴加后等待2h，直到入口端钢化玻璃管11液面充满量程，流体还未流动。

4)打开补充加压装置逐渐加压直到流体流动，同时，启动数据采集处理系统6，得出该渗流条件下启动压力梯度。

5)换浓度为1000ppm、2000ppm、4000ppm缔合型聚合物，重复步骤1)～5)，并将结果进行记录，如下表2所示。

表2缔合型聚合物驱替缔合型聚合物启动压力梯度数据

对比例

按照实例1和2的实验方法，在聚合物浓度相同(500ppm、1000ppm、2000ppm、4000ppm)的条件下，模拟渗透率为200mD的储层，得到线性聚合物及缔合型聚合物的启动压力梯度，实验数据如下表3所示。

表3缔合型聚合物与线性聚合物启动压力梯度对比

如图3所示，为不同类型聚合物的启动压力梯度。从图中可以看出，在任何浓度下，线性聚合物、缔合型聚合物都存在启动压力梯度，浓度越大，启动压力梯度越大；并且在相同聚合物浓度下，缔合型聚合物启动压力梯度大于线性聚合物，这表明启动压力梯度大小除了与以往公认的流体流度、岩石结构、测量方法、渗流环境相关，还与聚合物类型密切相关。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。