乳状液运移指数与滞留指数测定装置及方法

1.本发明涉及乳状液试验设备技术领域，尤其涉及一种乳状液运移指数与滞留指数测定装置及方法。


背景技术：

2.在目前的化学驱油技术中，具有较低界面张力的化学驱油体系易与原油在外力的作用下形成乳状液。因为不同性质油层所需乳状液的性质各异，其提高原油采收率的机理也不同。针对中高渗透层或非均质程度较大油层，乳状液能在一定程度上将孔喉堵塞，使其产生分流，提高宏观波及系数，从而提高原油采收率；可以通过乳状液自身的侧向挤油和刮油的特点使残余油的饱和度下降，提高微观洗油效率，从而提高原油采收率；还可以通过增粘，调节流度比，提高原油采收率。而对于低渗透或非均质性较低油层，需要孔隙中乳状液流动阻力相对较小，同时滞留量较少，从而使乳化原油高效流动并被采出。因此，需要有效评价乳状液的运移与滞留能力，以适配不同条件油层提高采收率需求。
3.目前对乳状液的性能评价主要从乳状液稳定性、乳状液流变性、乳状液粒径、油相含水率等方面进行测定，对乳状液多孔介质运移和滞留能力测定较少。乳状液多孔介质运移和滞留能力是指化学驱油体系溶液在多孔介质中渗流所原位生成乳状液的孔隙内流动运移能力，以及被孔隙捕获并滞留能力。乳状液多孔介质运移能力可以用乳状液运移指数来表示，乳状液多孔介质滞留能力可以用乳状液滞留指数来表示。但目前尚无特定装置测量乳状液运移与滞留能力或指数。
4.目前的驱油实验大多数是对乳状液的提高采收率性能进行综合性评价，包括驱油体系乳化运移与滞留能力在内的所有因素。但是在驱油实验中，影响乳状液运移和滞留能力的因素也有很多，对乳状液的运移和滞留能力无法得到精准的评价，同时驱油实验使用的大多是30cm以上长度的岩心，装置复杂，成本较高。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单、使用方便、运行稳定的乳状液运移指数与滞留指数测定装置。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种乳状液运移指数与滞留指数测定装置，包括带有规则形状内腔的岩心夹持器，所述岩心夹持器内夹持有岩心，所述岩心夹持器分别与盛装模拟水、实验用油及化学驱油体系溶液的中间容器相连，所述岩心夹持器与中间容器相连的中间管线上连接压力传感器和放空阀，恒速泵与所述中间容器连接，用于为所述中间容器内的液体提供驱动力。
7.进一步的技术方案在于，所述装置包括带有规则形状内腔的岩心夹持器，所述岩心夹持器内夹持有岩心，所述岩心夹持器的出液端连接有第一管线，所述第一管线上设置有第一阀门，所述岩心夹持器的进液端连接有第二管线，靠近所述岩心夹持器进液端的第二管线上设置有第二阀门，所述放空阀设置在所述第二管线远离岩心夹持器的一端；第二
阀门与放空阀的第二管线上分别设置有第三管线和第四管线，所述压力传感器设置在第三管线上，所述第四管线分别与第五管线的一端、第六管线的一端以及第七管线的一端连接；所述第五管线的另一端与盛装实验用油的中间容器的一端连接，所述第五管线上设置有第三阀门，盛装实验用油的中间容器的另一端通过第八管线与第一恒速泵的连接，所述第八管线上设置有第四阀门；所述第六管线的另一端与盛装模拟地层水的中间容器的一端连接，所述第六管线上设置有第五阀门，盛装模拟地层水的中间容器的另一端通过第九管线与第二恒速泵连接，所述第九管线上设置有第六阀门；所述第七管线的另一端与盛装化学驱油体系溶液的中间容器的一端连接，所述第七管线上设置有第七阀门，盛装化学驱油体系溶液的中间容器的另一端通过第十管线与第二恒速泵连接，所述第十管线上设置有第八阀门。
8.本发明还公开了一种乳状液运移指数与滞留指数测定方法，使用所述的测定装置，包括如下步骤：关闭盛装化学驱油体系溶液的中间容器的出口端的第七阀门以及岩心夹持器出入口端的第一阀门和第二阀门；打开盛装模拟地层水的中间容器出入口的第五阀门以及第六阀门，打开盛装实验用油的中间容器的出入口的第三阀门以及第四阀门，并打开盛装化学驱油体系溶液中间容器入口端的第八阀门及放空阀；启动第一恒速泵和第二恒速泵，恒速泵注入速度为0.1 ml/min，待放空阀端口流出油水的比例固定时打开岩心夹持器出入口端的第一阀门和第二阀门，关闭放空阀，使0.75 pv实验用油与0.75 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入0.5 pv～0.75 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
wo
；打开盛装化学驱油体系溶液的中间容器的出口的第七阀门，关闭盛装模拟水中间容器的出口的第五阀门，使5 pv实验用油与5 pv化学驱油体系溶液均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入4.5 pv～5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
em
；打开盛装模拟水中间容器的出口端的第五阀门，关闭盛装化学驱油体系溶液中间容器的出口端的第七阀门，使1.5 pv实验用油与1.5 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入1 pv～1.5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
ewo
；根据p
wo
、p
em
以及p
ewo
的测量值计算乳状液运移指数与滞留指数。
9.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述装置结构简单、使用方便、运行稳定，实验操作简单，实验成本较低。通过公式计算得到的乳状液运移指数和滞留指数，能够直接评价乳状液多孔介质运移和滞留能力，为定量研究乳状液的性能提供实验依据。
附图说明
10.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
11.图1是本发明实施例所述装置的结构示意图；其中：1、第一管线；2、第一阀门；3、岩心；4、压力传感器；5、放空阀；6、盛装实验用
油的中间容器；7、盛装模拟地层水的中间容器；8、盛装化学驱油体系溶液的中间容器；9、第二恒速泵；10、岩心夹持器；11、第二管线；12、第二阀门；13、第三管线；14、第四管线；15、第五管线；16、第六管线；17、第七管线；18、第三阀门；19、第一恒速泵；20、第四阀门；21、第五阀门；22、出液管；23、第六阀门；24、第七阀门；25、第八阀门；26、第八管线、27、第九管线；28、第十管线。
具体实施方式
12.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
14.总体的，本发明实施例公开了一种乳状液运移指数与滞留指数测定装置，包括带有规则形状内腔的岩心夹持器10，所述岩心夹持器10内夹持有岩心3，所述岩心夹持器10分别与盛装模拟地层水的中间容器7、实验用油的中间容器6及化学驱油体系溶液的中间容器8相连，所述岩心夹持器10与中间容器相连的中间管线上连接压力传感器4和放空阀5，恒速泵与相应的所述中间容器连接，用于为所述中间容器内的液体提供驱动力；所述岩心夹持器10以及中间容器的进出口端均连接有阀门，用于控制液体的进出。其中盛装实验用油的中间容器6与一个恒速泵相连，盛装模拟地层水的中间容器7与盛装化学驱油体系溶液的中间容器8与另一个恒速泵相连。其中所述岩心夹持器10、中间容器、压力传感器、阀门以及恒速泵等都可以使用现有技术中的器件，其具体结构在此不做赘述。
15.进一步的，如图1所示，所述装置包括带有规则形状内腔的岩心夹持器10，所述岩心夹持器10内夹持有岩心3，所述岩心夹持器10的出液端连接有第一管线1，所述第一管线1上设置有第一阀门2，所述第一管线1的末端连接有出液管22。所述岩心夹持器10的进液端连接有第二管线11，靠近所述岩心夹持器10进液端的第二管线11上设置有第二阀门12，所述放空阀5设置在所述第二管线11远离岩心夹持器10的一端；第二阀门12与放空阀5之间的第二管线11上分别设置有第三管线13和第四管线14，所述压力传感器4设置在第三管线13上，所述第四管线14分别与第五管线15的一端、第六管线16的一端以及第七管线17的一端连接；所述第五管线15的另一端与盛装实验用油的中间容器6的一端连接，所述第五管线15上设置有第三阀门18，盛装实验用油的中间容器6的另一端通过第八管线26与第一恒速泵19的连接，所述第八管线26上设置有第四阀门20；所述第六管线16的另一端与盛装模拟地层水的中间容器7的一端连接，所述第六管线16上设置有第五阀门21，盛装模拟地层水的中间容器7的另一端通过第九管线27与第二恒速泵9连接，所述第九管线27上设置有第六阀门23；所述第七管线17的另一端与盛装化学驱油体系溶液的中间容器8的一端连接，所述第七管线17上设置有第七阀门24，盛装化学驱油体系溶液的中间容器8的另一端通过第十管线28与第二恒速泵9连接，所述第十管线28上设置有第八阀门25。
16.相应的，本发明实施例还公开了一种乳状液运移指数与滞留指数测定方法，所述方法使用所述的测定装置，包括如下步骤：取长度为5.0 cm、直径为2.5 cm的目标油藏天然岩心，使用岩心夹持器10加压包裹岩心3或环氧树脂浇筑岩心3，使岩心3在后续测试过程中始终处于岩心夹持器状态或环氧树脂包裹状态，将岩心在室温下抽真空后饱和模拟水。
17.按图1方式在恒温干燥箱中连接恒速泵、同规格的中间容器（已分别灌装模拟水、实验用油和化学驱油体系溶液）、压力传感器4、岩心3、管线及阀门等零部件，在目标油藏温度下恒温放置3 h以上，使水充分润湿岩心，并使岩心达到实验温度；关闭盛装化学驱油体系溶液的中间容器8的出口端的第七阀门24以及岩心夹持器10出入口端的第一阀门2和第二阀门12；打开盛装模拟地层水的中间容器7出入口的第五阀门21以及第六阀门23，打开盛装实验用油的中间容器6的出入口的第三阀门18以及第四阀门20，并打开盛装化学驱油体系溶液中间容器8入口端的第八阀25门及放空阀5；启动第一恒速泵19和第二恒速泵9，恒速泵注入速度为0.1 ml/min，待放空阀5端口流出油水的比例固定时打开岩心夹持器10出入口端的第一阀门2和第二阀门12，关闭放空阀5，使0.75 pv实验用油与0.75 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入0.5 pv～0.75 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
wo
；打开盛装化学驱油体系溶液的中间容器8的出口的第七阀门24，关闭盛装模拟水中间容器7的出口的第五阀门21，使5 pv实验用油与5 pv化学驱油体系溶液均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入4.5 pv～5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
em
；打开盛装模拟水中间容器7的出口端的第五阀门21，关闭盛装化学驱油体系溶液中间容器8的出口端的第七阀门24，使1.5 pv实验用油与1.5 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入1 pv～1.5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
ewo
；根据p
wo
、p
em
以及p
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的测量值计算乳状液运移指数与滞留指数。
18.其中，化学驱油体系在目标油藏岩心中原位生成乳状液的运移能力按式（1）计算：（1）式中：t
ei
为乳状液运移指数；p
wo
为油水两相渗流平均压力，单位为兆帕mpa；p
em
为乳状液渗流平均压力，单位为兆帕mpa；μs为化学驱油体系溶液在目标油藏温度下的表观黏度，单位为毫帕秒mpa
·
s；μw为模拟水在目标油藏温度下的表观黏度，单位为毫帕秒mpa
·
s。
19.其中，化学驱油体系在目标油藏岩心中原位生成乳状液的滞留能力按式（2）计算：
ꢀ
（2）式中：r
ei
为乳状液滞留指数；p
wo
为油水两相渗流平均压力，单位为兆帕mpa；p
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为乳状液生成后油水两相渗流平均压力，单位为兆帕mpa。
20.综上所述，本技术所述装置结构简单、使用方便、运行稳定，实验操作简单，实验成本较低。通过公式计算得到的乳状液运移指数和滞留指数，能够直接评价乳状液多孔介质运移和滞留能力，为定量研究乳状液的性能提供实验依据。

技术特征：
1.一种乳状液运移指数与滞留指数测定装置，其特征在于：包括带有规则形状内腔的岩心夹持器（10），所述岩心夹持器（10）内夹持有岩心（3），所述岩心夹持器（10）分别与盛装模拟地层水的中间容器（7）、实验用油的中间容器（6）及化学驱油体系溶液的中间容器（8）相连，所述岩心夹持器（10）与中间容器相连的中间管线上连接压力传感器（4）和放空阀（5），恒速泵与相应的所述中间容器连接，用于为所述中间容器内的液体提供驱动力。2.如权利要求1所述的乳状液运移指数与滞留指数测定装置，其特征在于：所述岩心夹持器（10）以及中间容器的进出口端均连接有阀门，用于控制液体的进出。3.如权利要求2所述的乳状液运移指数与滞留指数测定装置，其特征在于：其中盛装实验用油的中间容器（6）与一个恒速泵相连，盛装模拟地层水的中间容器（7）与盛装化学驱油体系溶液的中间容器（8）与另一个恒速泵相连。4.如权利要求3所述的乳状液运移指数与滞留指数测定装置，其特征在于：所述装置包括带有规则形状内腔的岩心夹持器（10），所述岩心夹持器（10）内夹持有岩心（3），所述岩心夹持器（10）的出液端连接有第一管线（1），所述第一管线（1）上设置有第一阀门（2），所述岩心夹持器（10）的进液端连接有第二管线（11），靠近所述岩心夹持器（10）进液端的第二管线（11）上设置有第二阀门（12），所述放空阀（5）设置在所述第二管线（11）远离岩心夹持器（10）的一端；第二阀门（12）与放空阀（5）之间的第二管线（11）上分别设置有第三管线（13）和第四管线（14），所述压力传感器（4）设置在第三管线（13）上，所述第四管线（14）分别与第五管线（15）的一端、第六管线（16）的一端以及第七管线（17）的一端连接；所述第五管线（15）的另一端与盛装实验用油的中间容器（6）的一端连接，所述第五管线（15）上设置有第三阀门（18），盛装实验用油的中间容器（6）的另一端通过第八管线（26）与第一恒速泵（19）的连接，所述第八管线（26）上设置有第四阀门（20）；所述第六管线（16）的另一端与盛装模拟地层水的中间容器（7）的一端连接，所述第六管线（16）上设置有第五阀门（21），盛装模拟地层水的中间容器（7）的另一端通过第九管线（27）与第二恒速泵（9）连接，所述第九管线（27）上设置有第六阀门（23）；所述第七管线（17）的另一端与盛装化学驱油体系溶液的中间容器（8）的一端连接，所述第七管线（17）上设置有第七阀门（24），盛装化学驱油体系溶液的中间容器（8）的另一端通过第十管线（28）与第二恒速泵（9）连接，所述第十管线（28）上设置有第八阀门（25）。5.如权利要求4所述的乳状液运移指数与滞留指数测定装置，其特征在于：所述第一管线（1）的末端连接有出液管（22）。6.一种乳状液运移指数与滞留指数测定方法，使用如权利要求1-5中任意一项所述的测定装置，其特征在于包括如下步骤：关闭盛装化学驱油体系溶液的中间容器（8）的出口端的第七阀门（24）以及岩心夹持器（10）出入口端的第一阀门（2）和第二阀门（12）；打开盛装模拟地层水的中间容器（7）出入口的第五阀门（21）以及第六阀门（23），打开盛装实验用油的中间容器（6）的出入口的第三阀门（18）以及第四阀门（20），并打开盛装化学驱油体系溶液中间容器（8）入口端的第八阀（25）门及放空阀（5）；启动第一恒速泵（19）和第二恒速泵（9），恒速泵注入速度为0.1 ml/min，待放空阀（5）端口流出油水的比例固定时打开岩心夹持器（10）出入口端的第一阀门（2）和第二阀门（12），关闭放空阀（5），使0.75 pv实验用油与0.75 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入
岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入0.5 pv～0.75 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
wo
；打开盛装化学驱油体系溶液的中间容器（8）的出口的第七阀门（24），关闭盛装模拟水中间容器（7）的出口的第五阀门（21），使5 pv实验用油与5 pv化学驱油体系溶液均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入4.5 pv～5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
em
；打开盛装模拟水中间容器（7）的出口端的第五阀门（21），关闭盛装化学驱油体系溶液中间容器（8）的出口端的第七阀门（24），使1.5 pv实验用油与1.5 pv模拟水均以0.1 ml/min速度同时注入岩心，每注入0.125 pv实验用油记录下压力传感器压力值，将注入1 pv～1.5 pv实验用油过程中的压力取平均值，记为p
ewo
；根据p
wo
、p
em
以及p
ewo
的测量值计算乳状液运移指数与滞留指数。7.如权利要求6所述的乳状液运移指数与滞留指数测定方法，其特征在于，化学驱油体系在目标油藏岩心中原位生成乳状液的运移能力按式（1）计算：（1）式中：t
ei
为乳状液运移指数；p
wo
为油水两相渗流平均压力，单位为兆帕（mpa）；p
em
为乳状液渗流平均压力，单位为兆帕（mpa）；μ
s
为化学驱油体系溶液在目标油藏温度下的表观黏度，单位为毫帕秒（mpa
·
s）；μ
w
为模拟水在目标油藏温度下的表观黏度，单位为毫帕秒（mpa
·
s）。8.如权利要求6所述的乳状液运移指数与滞留指数测定方法，其特征在于，化学驱油体系在目标油藏岩心中原位生成乳状液的滞留能力按式（2）计算： （2）式中：r
ei
为乳状液滞留指数；p
wo
为油水两相渗流平均压力，单位为兆帕（mpa）；p
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为乳状液生成后油水两相渗流平均压力，单位为兆帕（mpa）。

技术总结
本发明公开了一种乳状液运移指数与滞留指数测定装置及方法，所述装置包括带有规则形状内腔的岩心夹持器，所述岩心夹持器内夹持有岩心，所述岩心夹持器分别与盛装模拟水、实验用油及化学驱油体系溶液的中间容器相连，所述岩心夹持器与中间容器相连的中间管线上连接压力传感器和放空阀，恒速泵与所述中间容器连接，用于为所述中间容器内的液体提供驱动力。所述装置结构简单、使用方便、运行稳定，实验操作简单，实验成本较低等优点。实验成本较低等优点。实验成本较低等优点。


技术研发人员：李根 焦瀛 杜晓彤 王安伦 王克亮 逯春晶 杨中纪 吴特日格乐
受保护的技术使用者：东北石油大学三亚海洋油气研究院
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/9/6