[发明专利]定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型及制法

说明书

本发明提供了一种定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型及制法，以及一种定性分析多孔介质中毛细作用的实验设备。本发明根据哈根‑泊肃叶定律，将流体在油藏岩石孔隙中的渗流模拟为在一组相同或不同内径的微米级毛细管束中的渗流，由此设计了微米级毛细管束模型，并结合图像采集系统实现了对多孔介质中毛细作用的定性分析和直观观察，解决了现有岩心物理模型无法定性表征及直观观察驱油剂流动过程的问题。该微米级毛细管束模型的制作方法是将制作好的母版与基板紧密扣合在一起，然后通过紫外光照射将母版上的毛细管束刻在基板上，再将腐蚀溶液浸入刻有毛细管束的区域，通过化学腐蚀得到若干平行等径或不等径的毛细管，最终得到该模型。

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型及其制作方法，以及一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的实验设备。

背景技术

随着中高渗油藏可采储量的减少，低渗透油藏的开发越来越引起人们的重视，国内外已开发出多种化学驱油剂用于提高低渗透油藏的原油采收率，如表面活性剂、活性水、纳米液等。目前，实验室内评价化学驱油剂驱油性能的模型主要是岩芯物理模型，其获得的驱油效率相对较为准确，但是，利用这种模型进行驱油剂性能评价时主要存在两个问题：(1)评价的是化学驱油剂的综合效果，不能定量的表征驱油剂的毛管阻力、粘附力、渗流速度、剪切粘度和剥离原油速率等驱油性能指标，难于从微观机理上评价驱油性能；(2)由于低渗储层孔隙结构类型繁多、混杂，吼道半径细小，导致岩芯模型在模拟低渗油藏环境时实验周期特别长，成本较高，且模型不可复制，难以重复使用。

近年来，有人报道用毛细管来模拟地层孔隙进行驱替实验，但所涉及到的毛细管内径都较大，一般为毫米级，只能模拟高渗储层，且仅仅是单根毛细管，所得数据可靠性低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型及其制作方法。该微米级毛细管束模型结合图像采集系统可定性分析驱油剂在多孔介质中的毛细作用，并可直观观察驱油剂的流动情况，为驱油剂，尤其是纳米驱油剂微观驱油机理的研究提供实验基础。

本发明的目的还在于提供一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的实验设备，其至少包括上述的用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型，其包括一基板，该基板上刻蚀有若干条等内径或不等内径的平行并联的毛细管，形成毛细管束，在所述毛细管束的两端分别刻蚀有与所述毛细管束垂直的凹槽，在与所述毛细管束相对的凹槽的两侧分别刻蚀有与所述凹槽垂直的一输入毛细管以及一输出毛细管，所述输入毛细管与所述输出毛细管分别通过所述凹槽与所述毛细管束中的每根毛细管连通。所述输入毛细管与所述输出毛细管用于连接本发明提供的微米级毛细管束模型和与其配合使用的实验装置。

在上述的微米级毛细管束模型中，优选地，所述毛细管束中的毛细管的内径均为2μm～25μm，所述输入毛细管与所述输出毛细管的内径均为100μm～500μm。

在上述的微米级毛细管束模型中，优选地，所述毛细管束中的每两根毛细管之间的距离为1mm～3mm。

本发明还提供了上述用于定性分析多孔介质中毛细作用的微米级毛细管束模型的制作方法，其包括以下步骤：

步骤1：将微米级毛细管束的初始模型通过感光的形式形成在铬板上，作为母版；

步骤2：对基板的表面进行预处理；

步骤3：将母版与表面预处理后的基板叠放在一起，通过紫外光照射叠放在一起的母版和基板，使母版上的微米级毛细管束初始模型的图形刻在基板上；

步骤4：将基板上未刻有微米级毛细管束初始模型的图形的区域进行保护，然后浸入腐蚀溶液中进行腐蚀，得到基板模型；