专利名称：交联聚合物动态成胶实验装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种交联聚合物动态成胶实验装置及其测试方法。
众所周知，利用常规的一次采油方法和水驱，含油地层中仅有10％-50％的石油地质储量被采出。油藏经历了一次采油和二次采油后，仍有大量的原油剩余在油层中，这时再用一次采油和二次采油的方法采出的原油成本太高，有必要进行三次采油。三次采油的方法很多，热采、火烧、注CO2和注化学剂，如聚合物、表面活性剂、三元复合驱等。
交联聚合物驱油技术，是近几年来发展起来的新型采油技术。通过大量的室内物理模拟驱油实验和矿场实验证明，此项技术是可行的。但是，用常规聚合物检测方法不能满足交联聚合物的参数测定，需要采取新的测试手段，目前交联聚合物成胶测试方法，是通过室内实验室配制出不同浓度的样品，在一定的温度下存放，每间隔一时间对样品进行参数测试，在驱油装置上进行阻力系数测试，这样可以判断交联聚合物是否成胶，以及成胶时间、成胶强度，这种测试方法称为静态成胶测试方法。
目前采用的静态成胶测试装置如
图1所示，是采用装有样品的样品容器B，通过注入泵21进行驱替注入，将样品容器B中的样品通过模型23注入到量筒17中，同时通过压力传感器24在显示器25、记录仪26上进行显示，记录。静态成胶测试方法有以下的不足，每次测试只能测试一个样品，每个样品从配置好后，到测试出成胶，成胶后的稳定期，需要反复多次地进行模型上的阻力系数测定，操作繁琐，很容易出现差错，而且它不能准确测试交联聚合物的成胶时间、成胶稳定期以及在地层中流动位置。
本发明的目的是提供一种交联聚合物动态成胶实验装置及其测试方法。该装置安装、调试方便，操作简单，不用多次拆卸、模型，可在同一只模型上完成交联聚合物的成胶时间、成胶强度，成胶稳定期以及在地层中的流测试参数。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案一种交联聚合物动态成胶实验装置，该实验装置的下述各部件通过管线连接，其中，驱替液容器2的出口通过注入泵1接三通101，驱替液容器2的进口接三通102，且三通101、三通102各通过阀门F1、F2；F3、F4并接在样品容器A1、样品容器A2的上端口上，三通103、三通104各通过阀门F5、F6；F7、F8并接在样品容器A1、样品容器A2的下端口上，且三通103、三通104的另一通口各通过多通阀111的阀门F9,F10、F11、多通阀112的阀门F13,F12、F15并联模型3和用于连接显示器5、记录仪6的压力传感器4。通过切换阀门F1-F8，或将样品容器A1的样品注入样品容器A2中；或样品容器A2的样品注入样品容器A1中，以使同一样品在模型中封闭循环，在同一只模型上完成各种参数的测试。
本发明的实验装置是装在一个恒温箱中。
本发明的交联聚合物动态成胶实验装置采用下述方法进行测试。、将测试好的模型按照常规的方法进行恒温，抽真空，边抽真空边用饱和水饱和，将模型装入该实验装置中，设定好恒温箱的温度；再将驱替液装入驱替液容器2中，样品装入样品容器A1中，并设定好注入泵1的驱替速度；[2]、将阀门F1、F7打开，并导通多通阀111的阀门F9,F10、F11、多通阀112的阀门F12、F15、F13，打开阀门F6、F4，开注入泵1进行驱替注入，将样品从样品容器A1中通过模型3和和传感器4注入到样品容器A2中；[3]、当样品容器A1中的样品快要完时，将注入泵1关闭，快速将阀门F1、F7关闭，F3、F5打开；再将阀门F2、F8打开，F4、F6关闭，开注入泵1，将样品从样品容器A2中通过模型3和压力传感器4注入到样品容器A1中；[4]、重复上述步骤[2]、[3]直至实验结束，即可完成一个样品的交联聚合物动态成胶循环实验。
在本发明的交联聚合物动态成胶实验装置中，多通阀112的阀门F14接量筒7。
在本发明的交联聚合物动态成胶实验装置中，所述注入泵1、样品容器A1、样品容器A2、模型3、压力传感器4为三组，各组所对应的三通101、102；阀门F1、F2、F3、F4；三通103、104；阀门F5、F6、F7、F8；多通阀111、112也各为三组，所述驱替液容器2的出口通过四通121与各组的注入泵1相接；各组的三通102通过四通122与驱替液容器2的进口相接，各组的压力传感器4共接显示器5、记录仪6。使用该装置可以同时测试三个样品。
本发明的实验装置中的多通阀可以是三通阀、四通阀、五通阀、六通阀、七通阀、八通阀等等，都为石油化工设备中的市售标准产品。其结构是每个通口配有一个阀门。使用中每个通口可以和管线连接，多余的通口可以把该口的阀门关闭、封闭。本发明的实验装置是采用六通阀，型号为WF-N6T3-50是由江苏海安华达石油仪器厂生产。其中三个通口分别接样品容器、压力传感器、模型，还有一个通口可接压力表，第五个通口可接量筒，或作为予留放样品用，第六个通口用阀门关闭、封住。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为已有实验装置示意2为本发明的交联聚合物动态成胶实验装置示意图(一组)图3为本发明的交联聚合物动态成胶实验装置示意图(三组)如图1所示，已有的实验装置的结构是驱替液容器22的出口通过注入泵21接样品容器B的进口阀门F21。模型23、压力传感器24通过六通阀211的阀门F23,F24、F25，六通阀212的阀门F26,F28、F27并联，样品容器B的出口阀门F22与六通阀211的阀门F23相接，而六通阀212的阀门F27与量筒17相接。压力传感器24通过显示器25、记录仪26显示记录。该实验装置只能采用常规(静态)成胶测试方法，通过注入泵21进行驱注入，将容器B中的样品通过模型23注入到量筒17中，同时通过压力传感器24在显示器25，记录仪26上进行显示记录。这样每个样品需要反复多次地进行模型上的阻力系数测定，操作繁琐，易出现差错。
如图2所示，为本发明的交联聚合物动态成胶实验装置(一组)。该装置是采用两个样品容器A1、A2。两个样品容器A1、A2的上端口分别连接阀门F1、F3；F2、F4。阀门F1、F2与阀门F3、F4并联。阀门F1和F2之间通过三通101与注入泵1的出口、驱替液器容器2的出口连接；阀门F3、F4之间通过三通102与驱替液器2的进口连接。两个样品容器A1、A2的下端口分别连接阀门F5、F7；F6、F8。阀门F5、F6与阀门F7、F8并联。阀门F7、F8之间通过三通103与六通阀111的阀门F9连接；阀门F5、F6之间通过三通104与六通阀112阀门F13连接。六通阀111、112分别通过阀门F10、F11；F12、F15并联模型3和用于连接显示器5、记录仪6的压力传感器4。六通阀112的阀门F14接量筒7。
该装置通过切换阀门F1-F8，及两个样品容器A1、A2相互注入，以使同一样品在模型3中封闭循环，并通过压力传感器4在显示器5、记录仪6上显示记录。在同一只模型上完成各种参数的测试。
如图3所示，为本发明的交联聚合物动态成胶实验装置(三组)。该装置是由三套流程组成，可同时测三个样品。其中注入泵1、样品容器A1、样品容器A2、模型3、压力传感器4为三组，各组所对应的三通101、102；阀门F1、F2,F3、F4；三通103、104；阀门F5、F6、F7、F8；六通阀111、112也各为三组。(图3中，为了区别各组的相同与的部件，第二组的标号上有“′”，第三组的标号上有“″”)驱替液容器2的出口通过四通121与各组的注入泵1、1′、1″相接，各组的三通102、102′、102″通过四通122与替流流容器2的进口相接，各组的压力传感器4、4′、4″共接显示器5、记录仪6。该装置一次可同时测量3个样品，可同时得到三组不同且相关的技术参数。
实施例如图2所示，采用本发明的交联聚合物动态成胶实验装置(一组)进行测试实验。
一、实验前的准备工作1、实验流程清洗首先把样品容器A1、A2打开，加入一定量的蒸馏水，将容器清洗干净。再将样品容器A1、A2注满蒸馏水，与流程相连，将所有的控制的阀门全部打开，开注入泵加压，使流程管线内充满水，对流程管线进行清洗。清洗完毕后，将样品容器A1、A2中的水放出，用高压空气对流程管线进行扫线，清除管线中的残留水。
2、样品配制根据实验的具体要求配制样品，将配制好的样品装入到样品容器A1、A2中待用。
3、实验用岩心可根据实验的具体要求，选用不同种类的岩心。如均质和非均质岩心、人造岩心、天然岩心、全直径岩心、长岩心、短岩心、方岩心、圆柱岩心等等。
4、模型试漏将模型3与精密压力表、空气瓶相连接，打开气瓶阀，保持一定的压力，稳定十五分钟，压力不降，模型3试漏完毕。
5、测试系统调试包括压力测试系统(压力传感器4、显示器5、记录仪6)和温控系统(恒温箱)。整个实验装置是装在恒温箱内。
6、在替流流容器2中装入驱替液煤油。
二、实验装置操作步骤1、将测试好的模型3放入到恒温箱中，与真空泵连接。
2、抽空真空度达0.098Mpa，保持1小时。
3、饱和水模型3分两种长模型和小模型。长模型边抽空边饱和，饱和到大约空隙体积的三分之二时，关闭模型的出口继续饱和，小模型关闭出口直接饱和。(饱和水根据实验的具体情况而定，有的实验需要饱和水，有的实验不需要，可以直接饱和或注入化学剂溶液。)4、将模型3与驱替流程相连，设定好恒温箱的温度、注入泵1的驱替速度，打开样品容器A1上F1、下F7阀门，模型3两端阀门F9、F10和F12，压力传感器4两端阀门F11、F15，量筒7连接阀门F14，开注入泵1进行驱替注入，将样品容器A1中的样品注完。
5、停注入泵1，将样品容器A1的F1、F7阀门关闭，打开F3、F5阀门。将样品容器A2的F2、F8阀门打开，F4、F6阀门关闭。关闭量筒7连接阀门F14，打开F13阀门，模型3两端阀门F9、F10和F12，压力传感器4两端阀门F11、F15，开注入泵1进行驱替注入，交联聚合物动态成胶循环实验开始。这时样品容器A2中的样品经过F8、F9、六通阀111、F10、模型3、F12、六通阀112、F13、F5阀门进入到样品容器A1中。
6、当样品容器A2中的样品快要注完时，将注入泵1关闭，快速地将样品容器A2的F2、F8阀门关闭，F4、F6打开；样品容器A1的F3、F5阀门关闭，F1、F7阀门打开，其它各阀门保持原来的状态，开注入泵1进行驱替注入。争取尽可能短的时间内完成上述各阀门的切换工作，保障驱替实验连续性。
7、当样品容器1中的样品快要注完时，将注入泵1关闭，快速地将A1容器F1、F7阀门关闭，F3、F5打开；样品容器A2的F4、F6阀门关闭，F2、F8阀门打开，开注入泵1进行驱替注入。
8、在正常注入后，A1、A2两样品容器之间，只需要切换F1-F8各阀门，其它各阀门保持原来的状态不变，直至实验结束。
本发明的交联聚合物动态成胶实验装置(三组)中，其中第二、三组同时可重复上述操作步骤，即可使用该装置同时测试三个样品。
本发明的交联聚合物动态成胶装置是一套封闭循环的检测设备。针对油田矿场试验所用的交联聚合物进行动态成胶检测、效果评价，能够较好地模拟油田地下地层实际温度、流动状态等状况。该装置测试精度高(0.001Mpa)，能够同时测试三个样品。并且能够准确地用同一样品在模型中封闭循环，通过测试系统测度交联聚合物样品在模拟地层状态下成胶时间、成胶强度以及在地层中的注入位置，很好地解决了油田矿场的实际问题。
该装置安装、调试方便，装置上所用的仪器设备、零配件都是市场上现有的，信号传递、接收以及仪器的各种接口、连线都没有特殊要求。操作简单，整个实验过程同常规室内驱油实验操作相似，但比常规室内驱油实验操作更简单、更方便。
本发明装置中的温度控制在室温至70℃。
本实用新型的优点是1、操作简单；不用多次拆装模型。
2、密封动态循环；只用同一样品在模型中封闭循环，样品用量少。
3、该装置能够同时测试三个样品，可同时得到三组不同且相关的技术参数。
4、测试的试验数据精度高、准确。
5、真实模拟交联聚合物在地下油层流动状态下的成胶过程。用于溶液在地层内流动成胶过程中压力、压差变化，成胶强度的测定。用于聚合物凝胶的深度调剂，测定聚合物凝胶成胶时间、压力、压差及成胶强度。
本装置为聚合物交联剂配方筛选及评价凝胶的性能提供了一套新的装置和测试手段。
权利要求
1.一种交联聚合物动态成胶实验装置，其特征在于该实验装置的下述各部件通过管线连接，其中，驱替液容器(2)的出口通过注入泵(1)接三通(101)，驱替液容器(2)的进口接三通(102)，且三通(101)、三通(102)各通过阀门F1、F2；F3、F4并接在样品容器A1、样品容器A2的上端口上，三通(103)、三通(104)各通过阀门F5、F6；F7、F8并接在样品容器A1、样品容器A2的下端口上，且三通(103)、三通(104)的另一通口各通过多通阀(111)的阀门F9,F10、F11、多通阀(112)的阀门F13,F12、F15并联模型(3)和用于连接显示器(5)、记录仪(6)的压力传感器(4)。
2.根据权利要求1所述的交联聚合物动态成胶实验装置，其特征在于多通阀(112)的阀门F14接量筒(7)。
3.根据权利要求1所述的交联聚合物动态成胶实验装置，其特征在于所述注入泵(1)、样品容器A1、样品容器A2、模型(3)、压力传感器(4)为三组，各组所对应的三通(101、102)；阀门F1、F2、F3、F4；三通(103、104)；阀门F5、F6、F7、F8；多通阀(111、112)也各为三组，所述驱替液容器(2)的出口通过四通(121)与各组的注入泵(1)相接；各组的三通(102)通过四通(122)与驱替液容器(2)的进口相接，各组的压力传感器(4)共接显示器(5)、记录仪(6)。
4.权利要求1所述的实验装置的测试方法，其特征在于该方法包括下述步骤[1]、将测试好的模型按照常规的方法进行恒温，抽真空，边抽真空边用饱和水饱和，将模型装入该实验装置中，设定好恒温箱的温度；再将驱替液装入驱替液容器(2)中，样品装入样品容器A1中，并设定好注入泵(1)的驱替速度；[2]、将阀门F1、F7打开，并导通多通阀(111)的阀门F9、F10、F11、多通阀(112)的阀门F12、F15,F13，打开阀门F6、F4，开注入泵(1)进行驱替注入，将样品从样品容器A1中通过模型(3)和压力传感器(4)注入到样品容器A2中；[3]、当样品容器A1中的样品快要完时，将注入泵(1)关闭，快速将阀门F1、F7关闭，F3、F5打开；再将阀门F2、F8打开，F4、F6关闭，开注入泵(1)，将样品从样品容器A2中通过模型(3)和压力传感器(4)注入到样品容器A1中；[4]、重复上述步骤[2]、[3]直至实验结束，即可完成一个样品的交联聚合物动态成胶循环实验。
全文摘要
一种交联聚合物动态成胶实验装置及其测试方法。该装置是由注入泵、驱替液容器,样品容器(两个)、模型、压力传感器、显示器、记录仪等一组或三组构成一套密闭循环动态成胶实验装置。通过切换两个样品容器上的阀门,以使两个样品容器相互注入,可使同一样品在模型中封闭循环,在同一只模型上完成各种参数的测试。一次可同时测量3个样品,可同时得到三组不同且相关的技术参数。
文档编号G01N33/44GK1306211SQ00136110
公开日2001年8月1日 申请日期2000年12月22日 优先权日2000年12月22日
发明者李建路, 牛金刚, 李颖, 乐建君, 陈福明 申请人:大庆油田有限责任公司勘探开发研究院