大液量恒压驱替室内物理模拟实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气田开发技术领域，涉及一种岩芯驱替模拟实验方法，尤其涉及一 种大液量恒压驱替室内物理模拟实验方法。
【背景技术】
[0002] 在油气田开发技术领域中，通常采用岩芯驱替实验模拟油气田实际开采原油的过 程。该实验有时需要注入大量的驱替液(通常为水)，整个实验一般需要驱替至少半个月以 上，在驱替过程中需要不断地向中间容器中补充驱替液，这将大大增加科研人员的劳动强 度，而且影响实验进度。在进行大液量驱替实验时，驱替液中的杂质和气体(在添加驱替液 时，驱替液不断震荡，使得气体在驱替液中溶解）不断地在岩芯中累积，杂质和气体进入岩 芯，对油水两相的渗流影响很大，从而导致水驱渗流规律和驱油效果产生异常，严重时还会 造成岩芯堵塞，使驱替实验失败。在进行大液量驱替实验时，驱替时间和PV数远远大于常 规的水驱油实验，若仍采用普通试管计量油水产出量，则存在较大的累积误差。因此，急需 开发一种大液量恒压驱替室内物理模拟实验方法，以实现能够自动添加驱替液、有效去除 杂质和溶解气、有效分离油水和精确计量产油量等功能。
[0003] 现有的岩芯驱替方法和装置虽然可以模拟室内驱替实验，但通常是模拟小液量的 驱替实验，若进行大液量驱替实验，则需要不断地补充驱替液，而且在每次添加驱替液时， 都需要将中间容器顶部的盖子拧开，加满驱替液后，再将盖子拧紧，这不仅增加工作强度， 而且影响实验进度；在大液量驱替实验中，杂质和驱替液中的溶解气产生的影响不断累积， 这对实验结果的影响比一般驱替实验大得多，现有技术解决沉淀及结垢物进入岩芯的方法 主要是采用不锈钢材质的中间容器，或者在中间容器的内壁上涂覆防腐层，以防止中间容 器腐蚀和生锈，但是容器中的驱替液本身产生的沉淀及结垢物是无法阻止的，这仍然会造 成岩芯堵塞。公布号为CN102536180A的发明专利公开了一种防止杂质进入岩芯的方法及 其装置，该方法和装置能有效避免沉淀及结垢物进入岩芯，但是仍存在很多缺陷，无法解决 现有技术中存在的问题，该专利在岩芯的管线入口端包裹一层过滤膜以去除杂质，但是在 实际操作过程中，仅依靠简单的包裹是无法保证该专利所述的陶瓷和胶结石英砂等硬质材 料与管线充分接触而不留大空隙的，因此不能有效去除杂质和溶解气；该专利中包裹有过 滤膜的管线设置在中间容器的底部，一方面使得更换过滤膜存在困难，另一方面当中间容 器的活塞运移到底部时，要么造成活塞被包裹有过滤膜的管线卡死，要么造成包裹有过滤 膜的管线折断，因此操作性很差。此外，在进行大液量驱替实验时，需要精确计量油水的体 积，而现有技术中多采用试管接液计量，每次读数产生的误差不断累积，造成最终结果的误 差很大，整个实验至少驱替半个月以上，需要不断更换试管，工作量很大；在驱替实验中，向 中间容器添加驱替液时容易发生震荡，大量气体在液体中溶解，现有技术没有对此采取任 何措施，这将对实验结果产生很大影响。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种大液量恒压驱替室内物理模拟实 验方法，其目的在于：实现大液量驱替过程中自动加水、有效去除杂质和水中的溶解气、降 低油水计量误差及提高可操作性等功能。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大液量恒压驱替室内物理模拟 实验方法，其按照先后顺序包括以下步骤： 步骤一：安装并检测大液量恒压驱替室内物理模拟实验装置； 步骤二：开启自动加水装置I，向水容器I内加水，并除去水中的溶解气； 步骤三：开启自动加水装置II，向水容器II内加水，并除去水中的溶解气； 步骤四：开启加油装置和除杂装置II，对岩芯进行饱和油过程； 步骤五：通过自动加水装置I、自动加水装置II和除杂装置I，对岩芯进行水驱油过 程； 步骤六：通过油水计量装置对驱替出来的油和液体进行计量。
[0006] 优选的是，所述大液量恒压驱替室内物理模拟实验装置包括自动加水装置、加油 装置、除杂装置、压力采集装置、油水计量装置和岩芯夹持装置，所述自动加水装置包括自 动加水装置I和自动加水装置II，所述除杂装置包括除杂装置I和除杂装置II，所述自动 加水装置I和自动加水装置II均与除杂装置I连接，所述加油装置与除杂装置II连接。
[0007] 本发明的大液量恒压驱替室内物理模拟实验装置中，采用两套自动加水装置，可 为大液量恒压驱替实验提供充足的水源，在驱替过程中，当水容器I中的水不充分或者用 完时，水容器II中的水开始进行驱替工作，此时水容器I开始上水，当水容器II中的水不充 分或者用完时，水容器I中的水又开始进行驱替工作，以此类推，确保水源充足，不影响实 验进度。此外，本发明还采用两套除杂装置，除杂装置I用于除去水中的杂质，除杂装置II 用于除去油中的杂质。
[0008] 在上述任一方案中优选的是，所述自动加水装置I包括控制装置、水源I、水源I 电磁开关、水容器I、水容器I电磁开关、液位传感器I、换向阀门电磁开关I、换气电磁开 关、真空泵、气源I、气源I电磁开关、管线和数据线。气源I为水容器I中的水进入岩芯提 供动力；液位传感器I测量并传输水容器I中的水面高度；真空泵一方面为水容器I上水 提供动力，另一方面通过抽真空除去水中的溶解气，从而减少水中的溶解气对驱替实验的 影响；数据线用于传输数据和给相关设备供电；管线可作为流体流动的通道。所述换向阀 门可采用六通阀门，至少留出一个通孔以确保空气进入水容器I中。所述水容器I由不锈 钢材料制成，所述换向阀门由不锈钢材料制成，所述管线由聚四氟乙烯或者不锈钢材料制 成。
[0009] 在上述任一方案中优选的是，所述控制装置、水源I、水源I电磁开关、水容器I、 水容器I电磁开关、换向阀门电磁开关I、换气电磁开关和真空泵依次连接。
[0010] 在上述任一方案中优选的是，所述气源I、气源I电磁开关和水容器I依次连接。
[0011] 在上述任一方案中优选的是，所述液位传感器I设置在所述水容器I内。
[0012] 在上述任一方案中优选的是，所述自动加水装置II包括控制装置、水源II、水源II 电磁开关、水容器II、水容器II电磁开关、液位传感器II、换向阀门电磁开关II、换气电磁开 关、真空泵、气源II、气源II电磁开关、管线和数据线。气源II为水容器II中的水进入岩芯提 供动力；液位传感器II测量并传输水容器II中的水面高度；真空泵一方面为水容器II上水 提供动力，另一方面通过抽真空除去水中的溶解气，从而减少水中的溶解气对驱替实验的 影响；数据线用于传输数据和给相关设备供电；管线可作为流体流动的通道。所述换向阀 门可采用六通阀门，至少留出一个通孔以确保空气进入水容器II中。所述水容器II由不锈 钢材料制成，所述换向阀门由不锈钢材料制成，所述管线由聚四氟乙烯或者不锈钢材料制 成。
[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述控制装置、水源II、水源II电磁开关、水容器II、 水容器II电磁开关、换向阀门电磁开关II、换气电磁开关和真空泵依次连接。
[0014] 在上述任一方案中优选的是，所述气源II、气源II电磁开关和水容器II依次连接。
[0015] 在上述任一方案中优选的是，所述液位传感器II设置在所述水容器II内。
[0016] 在上述任一方案中优选的是，所述控制装置上设置加水控制按键、驱替控制按键 和显示屏。控制装置是整个加水过程和驱替过程的中枢系统。
[0017] 在上述任一方案中优选的是，所述加油装置包括气源III、气源III阀门、油容器、油 容器阀门和管线。气源III为油容器中的油进入岩芯提供动力；管线可作为流体流动的通道。 所述油容器由不锈钢材料制成，所述管线由聚四氟乙烯或者不锈钢材料制成。
[0018] 在上述任一方案中优选的是，所述气源III、气源III阀门、油容器和油容器阀门依次 连接。
[0019] 在上述任一方案中优选的是，所述除杂装置I包括夹持装置I和过滤器I。
[0020] 在上述任一方案中优选的是，所述过滤器I设置在所述夹持装置I内，并通过夹 持装置I固定。所述过滤器I由微孔滤膜或者多孔介质材料制成，可有效除去水中的杂质。
[0021] 在上述任一方案中优选的是，所述除杂装置I还包括两个除杂装置I阀门，并分 别设置在所述夹持装置I的两端。
[0022] 在上述任一方案中优选的是，所述除杂装置II包括夹持装置II和过滤器II。
[0023] 在上述任一方案中优选的是，所述过滤器II设置在所述夹持装置II内，并通过夹 持装置II固定。所述过滤器II由微孔滤膜或者多孔介质材料制成，可有效除去油中的杂质。
[0024] 在上述任一方案中优选的是，所述除杂装置II还包括两个除杂装置II阀门，并分 别设置在所述夹持装置II的两端。
[0025] 在上述任一方案中优选的是，所述压力采集装置包括压力采集器I、压力采集器 II和计算机。
[0026] 在上述任一方案中优选的是，所述压力采集器I和压力采集器II通过数据线分别 与计算机连接。压力采集器I和压力采集器II的精度很高，可达到〇· OOlMPa，最高压力为 3MPa〇
[0027] 在上述任一方案中优选的是，所述压力采集器I用于采集饱和油过程中的压力， 所述压力采集器II用于采集驱替过程中的压力。
[0028] 在上述任一方案中优选的是，所述油水计量装置包括油水计量分离器、收集容器 和电子天平。油水计量分离器用于收集驱替出来的油，并精确计量其体积；收集容器