一种可激发水力脉冲射流的实验装置及方法

本申请属于油气藏开发实验分析，特别是涉及一种可激发水力脉冲射流的实验装置及方法。

背景技术：

1、在油气田开发中，水力脉冲采油技术作为一种物理采油方法，成本低、无污染、适应性强和作用距离较深，是提高原油采收率的重要潜在技术手段，其能够激励流-固反复交错，具有解堵、改善渗透率、改变润湿性、促使液滴变形等作用机理，降低油藏近井带渗流阻力等优势。目前开展水力脉冲射流相关实验主要采用常规方法即憋压法，通过驱替时关闭夹持器入口处六通阀进行憋压，当压力达到预期压力时打开阀门进行驱替，该实验方法实验周期过长，且有较长时间停滞，尤其是水力脉冲射流作为辅助手段时，可能前段驱替液长时间停留岩心内部增加其原有的物理化学作用时间，混淆提高采收率的具体因素，无法反应其微观条件下水力脉冲射流作用的特征，无法从机理上分析其解堵、提高波及系数等改变渗流特征的情况。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、基于目前采用常规方法即憋压法，无法反应其微观条件下水力脉冲射流作用的特征，无法从机理上分析其解堵、提高波及系数等改变渗流特征的情况的问题，本申请提供了一种可激发水力脉冲射流的实验装置及方法。

3、2.技术方案

4、为了达到上述的目的，本申请提供了一种可激发水力脉冲射流的实验装置，包括岩心处理机构和水力脉冲激发机构，所述水力脉冲激发机构包括依次连接的水力脉冲激发器、滚珠丝杠、步进电机、控制器和智能终端，所述水力脉冲激发器、第一止逆阀、第一六通阀、压力变送器、压力巡检仪与所述智能终端连接，所述第一六通阀、岩心夹持器与手动泵依次连接，所述岩心夹持器与刻度试管连接，所述水力脉冲激发器、第二止逆阀与量筒依次连接，所述水力脉冲激发器、第三止逆阀、第二六通阀、中间容器与isco泵依次连接。

5、本申请提供的另一种实施方式为：所述水力脉冲激发器包括依次连接的上端盖、中间仓和下端仓，所述中间仓内设置有活塞杆，所述活塞杆穿过所述上端盖，所述活塞杆、活塞组件内座与活塞组件底座依次连接，所述活塞组件底座连接于所述中间仓端面上。

6、本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞杆通过密封件与所述中间仓密封连接，所述活塞杆内填充有润滑脂。

7、本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞组件内座与所述活塞组件底座之间设置有高强度弹簧，所述高强度弹簧上设置有销孔，所述活塞组件底座通过所述销孔与所述高强度弹簧一端连接，所述活塞组件内座通过所述销孔与所述高强度弹簧另一端连接。

8、本申请提供的另一种实施方式为：所述中间仓与所述下端仓通过螺纹套密封连接，所述中间仓上设置有导向键和第二密封件，所述中间仓通过所述导向键与所述下端仓连接，所述中间仓通过所述第二密封件与所述下端仓连接。

9、本申请提供的另一种实施方式为：所述上端盖与所述中间仓通过螺栓固定连接。

10、本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞组件内座与所述活塞杆通过固定螺栓固定连接。

11、本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞组件底座内设置有流道。

12、本申请提供的另一种实施方式为：所述活塞杆与所述滚珠丝杠连接。

13、本申请还提供一种采用所述可激发水力脉冲射流的实验装置的实验方法，所述方法包括根据实验条件饱和岩心并放入夹持器中并利用手动泵加围压；打开六通阀相应孔位，并设置isco泵恒定压力进行驱替；利用智能终端控制步进电机调整活塞杆位置激发水力脉冲射流，并记录其出口流量；压力变送器检测传输数据到智能终端并记录压力时间关系；改变不同强度水力脉冲射流，直至实验结束；卸掉入口压力及围压，将岩心取出，结束实验。

14、3.有益效果

15、与现有技术相比，本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验装置及方法的有益效果在于：

16、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验装置，为油气藏基于水力脉冲开发方案设计提供基础数据与参考。

17、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验装置，通过水力脉冲激发器产生不同水力强度，配合步进电机、手动泵、isco泵和岩心夹持器等实验设备，对不同水力脉冲强度条件下岩心进行实验，建立不同频率水力强度与产量关系，最终得出相对渗透率及微观孔道渗流特征，明确其提高采收率变化规律。

18、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验装置，实现了预定脉冲射流强度对测试岩心进行驱替实验，并针对性提出了水力脉冲激发器。实验操作简单且规范、实验结果可靠，数据处理及采集简单，实现了快速激发水力脉冲强度、作用时间有效、操作方法便捷地测试岩心渗流特征的目的。最终测试结果也为油气藏产能评价和岩层渗流动态分析提供基础数据。

19、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验装置，针对产生不同应力幅及压力影响，本申请的水力脉冲激发器具有合理的选材、结构布局及计算方法。

20、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验方法，针对憋压法无法反应其微观条件下水力脉冲射流作用的特征，无法从机理上分析其解堵、提高波及系数等改变渗流特征的情况。本申请具有对不同水力脉冲强度条件下驱替岩心进行实验，建立不同频率水力强度与产量、润湿性关系，最终得出相对渗透率及微观孔道渗流特征,明确其提高采收率变化规律。

21、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验方法，针对预定的不同频率水力强度实现实验室环境下进行水力脉冲射流驱替实验，本申请有水力脉冲激发器，其可连接isco泵对所夹持岩心进行水力脉冲射流驱替，结合步进电机及压力巡检进行实验。

22、本申请提供的可激发水力脉冲射流的实验方法，针对结合实验室常规仪器及常规实验目的实现实验室环境中进行此实验新方法，本申请对整体结构布局、密封及承压件等进行了结构设计，同时在实验流程及受力分析等方面提出了合理的系统性设计。

技术特征：

1.一种可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：包括岩心处理机构和水力脉冲激发机构，所述水力脉冲激发机构包括依次连接的水力脉冲激发器、滚珠丝杠、步进电机、控制器和智能终端，所述水力脉冲激发器、第一止逆阀、第一六通阀、压力变送器、压力巡检仪与所述智能终端连接，所述第一六通阀、岩心夹持器与手动泵依次连接，所述岩心夹持器与刻度试管连接，所述水力脉冲激发器、第二止逆阀与量筒依次连接，所述水力脉冲激发器、第三止逆阀、第二六通阀、中间容器与isco泵依次连接。

2.如权利要求1所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述水力脉冲激发器包括依次连接的上端盖、中间仓和下端仓，所述中间仓内设置有活塞杆，所述活塞杆穿过所述上端盖，所述活塞杆、活塞组件内座与活塞组件底座依次连接，所述活塞组件底座连接于所述中间仓端面上。

3.如权利要求2所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述活塞杆通过密封件与所述中间仓密封连接，所述活塞杆内填充有润滑脂。

4.如权利要求3所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述活塞组件内座与所述活塞组件底座之间设置有高强度弹簧，所述高强度弹簧上设置有销孔，所述活塞组件底座通过所述销孔与所述高强度弹簧一端连接，所述活塞组件内座通过所述销孔与所述高强度弹簧另一端连接。

5.如权利要求4所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述中间仓与所述下端仓通过螺纹套密封连接，所述中间仓上设置有导向键和第二密封件，所述中间仓通过所述导向键与所述下端仓连接，所述中间仓通过所述第二密封件与所述下端仓连接。

6.如权利要求5所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述上端盖与所述中间仓通过螺栓固定连接。

7.如权利要求6所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述活塞组件内座与所述活塞杆通过固定螺栓固定连接。

8.如权利要求7所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述活塞组件底座内设置有流道。

9.如权利要求8所述的可激发水力脉冲射流的实验装置，其特征在于：所述活塞杆与所述滚珠丝杠连接。

10.一种采用权利要求1～9中任一项所述的可激发水力脉冲射流的实验装置的实验方法，其特征在于：所述方法包括根据实验条件饱和岩心并放入夹持器中并利用手动泵加围压；打开六通阀相应孔位，并设置isco泵恒定压力进行驱替；利用智能终端控制步进电机调整活塞杆位置激发水力脉冲射流，并记录其出口流量；压力变送器检测传输数据到智能终端并记录压力时间关系；改变不同强度水力脉冲射流，直至实验结束；卸掉入口压力及围压，将岩心取出，结束实验。

技术总结
目前采用常规方法即憋压法，无法反应其微观条件下水力脉冲射流作用的特征，无法从机理上分析其解堵、提高波及系数等改变渗流特征的情况。本申请提供了一种可激发水力脉冲射流的实验装置，包括岩心处理机构和水力脉冲激发机构，水力脉冲激发机构包括依次连接的水力脉冲激发器、滚珠丝杠、步进电机、控制器和智能终端，水力脉冲激发器、第一止逆阀、第一六通阀、压力变送器、压力巡检仪与智能终端连接，第一六通阀、岩心夹持器与手动泵依次连接，岩心夹持器与刻度试管连接，水力脉冲激发器、第二止逆阀与量筒依次连接，水力脉冲激发器、第三止逆阀、第二六通阀、中间容器与ISCO泵依次连接。为油气藏基于水力脉冲开发方案设计提供基础数据与参考。

技术研发人员：褚庆忠,张金,王宇,徐蕾
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16