一种模拟油藏条件测量接触角和界面张力的装置及方法_2

文档序号:9325058阅读:来源:国知局
述管线al3、管线bl4、管线cl5上近三通端分别接有阀门a27、阀门b28、阀门c29,所述管线al3、管线bl4、管线cl5与高温高压仓系统B的阀门d41、阀门e42、阀门d41相连。
[0012]如附图2、图3、图4所示,所述高温高压仓系统B包括外部装有环形电加热套26、两侧装有高压视窗19的高温高压样品池23,所述电加热套26的温度可以控制在21°C、37 °C、53 °C、87 °C、113 °C、147 °C、176 °C、191°C,高压视窗19和高温高压样品池23可耐压9MPa、19MPa、34MPa、56MPa、73MPa、91MPa,可以模拟不同油藏条件。高温高压样品池23底部连接磁力搅拌器25,高温高压样品池23内部上下端有排气凸型槽39和排液凹型槽34,排液凹型槽34和排气凸型槽39内部端面设有多孔板20,排气凸型槽39内部端面多孔板20下部置有样品架18,或排液凹型槽34内部端面多孔板20上部放置样品架18,样品架18上置有岩石样品,所述排液凹型槽34内部端面多孔板20上面放置磁力棒,在磁力搅拌器25作用下,在高温高压状态磁力棒可以对高温高压样品池23中的液体进行搅拌,避免有沉淀出现,保证了实验过程中液体的均匀性,底部多孔板20为磁力棒提供了平稳的转动平台。所述排气凸型槽39可以使高温高压样品池23中的气体或上部液体完全排除干净,排液凹型槽34可以使高温高压样品池23中的下部液体完全排除干净,提高实验的准确性。
[0013]高温高压样品池23上下端通过套管a21、套管b22分别连接四通a32、四通b33,所述四通a32分别连接管线bl4、管线e36、管线d35,四通b33分别连接管线f37、管线g38、管线h40 ;所述管线bl4、管线e36、管线d35、管线f37、管线g38、管线h40上分别接有阀门e42、阀门f43、阀门g44、阀门h45、阀门i46、阀门d41 ;所述管线e36端头接有气体接收容器30,管线g38端头接有液体接收容器31 ;所述管线d35通过阀门g44与压力传感器d24相连,管线d35通过阀门j50与多功能色谱仪49相连,管线f37通过阀门h45与多功能色谱仪49相连;多功能色谱仪49可以实时在线测量高温高压样品池23中的气体或液体的组分。所述进样针17通过四通b33和套管b22进入高温高压样品池23,或进样针17通过四通a32和套管a21进入高温高压样品池23 ;所述管线h40近四通b33端与进样针17相连,管线h40另一端通过阀门d41与管线al3、管线cl5相连。以上所述阀门均为电控阀门。
[0014]所述自动控制记录系统C,包括摄像机47、计算机16、光源48,所述计算机16与光源48和摄像机47相连,光源48与摄像机47分别置于高温高压样品池23的高压视窗19两端,所述压力传感器alO、压力传感器bll、压力传感器cl2、压力传感器d24、电机a4、电机b5、电机c6、磁力搅拌器25、电加热套26、阀门、油气水注入系统A、高温高压仓系统B分别与计算机16连接。计算机16根据摄像机47拍摄的图像,通过电机和阀门控制油滴或气泡进入的大小,实现进样自动化,避免了人为因素带来的误差,保证了实验具重复性,同时使测量更加准确,也降低了工作量。计算机16处理摄像机47拍摄到的岩石样品的接触角或原油的界面张力图像,得到接触角或界面张力;所述计算机16可以控制电机使微量栗做周期运动,进样针17端部的液滴周期性扩大或缩小,使液滴界面受到周期性压缩和扩张,其界面张力也随之发生周期性变化,通过计算界面张力变化与相对界面面积变化的比值可以得到界面扩张粘弹性。
[0015]计算机16通过控制电机及阀门可以对高温高压样品池23进行自动清洗,根据多功能色谱仪49对气体或液体组分的检测结果判断清洗的是否干净,如果不干净,可以进行再次清洗直到达到实验要求为止。这样的设计提高了实验的准确性和自动化程度,降低了人工工作量。
[0016]所述油气水系统A和高温高压仓系统B的温度可以控制在21°C、37 °C、53 °C、87 °C,实验压力可以控制在 9 MPa、19MPa、34MPa、56MPa、73MPa、91MPa。
[0017]所述岩石样品为天然岩心、人造岩心、石英片、云母。所述油为烷烃、模拟油、原油;所述气为空气、天然气、二氧化碳、氮气;所述水为去离子水、盐水、油田采出水、油田注入水、驱油剂溶液。
[0018]本发明利用所述一种模拟油藏条件测量接触角和界面张力装置测量油藏条件下接触角和界面张力的方法分为以下几种,具体说明如下:
实施例1:测量有水存在时,油与岩石接触角和油的界面张力的方法。
[0019](bl)将油、水分别装入微量储油栗1、储水栗2中,储油栗I通过管线al3与阀门a27、阀门d41相连,储水栗2通过管线bl4与阀门b28、阀门e42相连。
[0020](b2)开启电源,通过计算机16设定油气水系统A和高温高压仓系统B的温度,打开光源48和摄像机47。
[0021](b3)计算机16控制阀门a27、阀门d41打开,通过计算机16控制电机a4,使油通过管线al3进入高温高压样品池23,当摄像机47拍摄到进样针17端口出现油滴,停止电机a4,关闭阔门a27、阔门d41。
[0022](b4)将待测岩石样品放在尚温尚压样品池23的样品架18上,磁力棒放在尚温尚压样品池23底部多孔板20上,密封好高温高压样品池23,通过计算机16设定电加热套26的温度。
[0023](b5)计算机16控制阀门b28、阀门e42、阀门g44打开,通过计算机16控制电机b5,使水通过管线bl4进入高温高压样品池23,打开阀门f43,使高温高压样品池23中的气体进入气体接收容器30,待管线e36端头有水流出,关闭阀门f43 ;继续加压到实验压力,停止电机b5,关闭阀门b28、阀门e42;在测量前或测量过程中,可以通过磁力搅拌器25搅拌高温高压样品池23中的溶液。
[0024](b6)计算机16控制电机a4对储油栗al加压,当压力传感器alO的压力与压力传感器d24相同时,计算机16控制阀门a27、阀门d41打开,通过压力传感器对压力进行对比控制可以保证高温高压样品池23中水不会应为压力高倒流进入储油栗al,同时,确保油滴进样平稳,避免了进样针17端部的油滴持续不出现或连续进入多滴油现象。计算机16根据摄像机47实时拍摄的图像,通过控制电机a4使油通过进样针17进入一滴油并浮起,停止电机a4,关闭阀门a27、阀门d41 ;油在水中由于密度差上浮到岩石样品表面。计算机16控制摄像机47拍摄记录油滴在岩石表面形态,通过软件计算水存在时,油在岩石表面的接触角。岩石的表面可以是水平的也可以是倾斜的,即接触角测量基线可以是水平也可以是倾斜的。接触角拟合方法可根据需要选择,接触角拟合方法可以是:切线法、Θ/2法、液滴形状分析、椭圆拟合法、真实液滴法。
[0025]或计算机16控制电机a4对储油栗al加压,当压力传感器alO的压力与压力传感器d24相同时,计算机16控制阀门a27、阀门d41打开,计算机16根据摄像机47实时拍摄的图像,通过控制电机a4使油在进样针17端部形成一油滴,停止电机a4,关闭阀门a27、阀门d41,计算机16控制摄像机47拍摄记录进样针17端部油滴的形状,通过软件计算油的界面张力。
[0026]或计算机16控制电机a4对储油栗al加压,当压力传感器alO的压力与压力传感器d24相同时,计算机16控制阀门a27、阀门d41打开,计算机16根据摄像机47实时拍摄的图像,通过控制电机a4使油在进样针17端部形成一油滴,控制电机a4使微量储油栗I做周期运动,使油滴周期性扩大、缩小,计算机16通过计算界面张力变化与相对界面面积变化的比值可以得到油的界面扩张粘弹性。
[0027]测量完成后,计算机16控制阀门b28、阀门e42打开,电机a4开启,继续加压到更高的实验压力,停止电机b5,关闭阀门b28、阀门e42,或计算机16控制阀门i46打开排出部分水,使压力降低到更低的实验压力,关闭阀门i46。测量不同压力下的接触角、界面张力和界面扩张粘弹性。这样实现了一次安装样品,可以测量得到一系列不同压力下的接触角、界面张力和界面扩张粘弹性参数,减小了每次安装样品带来的误差,提高了实验准确性,降低了工作量。
[0028](b7)测量结束,关闭油气水系统A、高温高压仓系统B和高温高压样品池23的加热装置;打开阀门i46,使液体进入液体接收容器31。计算机16通过控制电机及阀门可以对高温高压样品池23进行自动清洗,根据多功能色谱仪49对气体或液体组分的检测结果判断清洗的是否干净,如果不干净,可以进行再次清洗直到达到实验要求为止。
[0029]实施例2:测量有水存在时,气与岩石接触角和水的界面张力的方法:
(Cl)将水、气分别装入微量储水栗2、储气栗3中,储水栗2通过管线bl4、阀门b28与阀门e42相连,储气栗3通过管线c 15、阀门c29与阀门d41相连。
[0030](c2)开启电源,通过计算机16设定油气水系统A和高温高压仓系统B的温度,打开光源48和摄像机47。
[0031](c3)计算机16控制阀门c29、阀门d41打开,使高压气通过管线c
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