[发明专利]在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置及方法

说明书

本发明公开了在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置及方法，该装置由活塞筒1、出口泵2、填砂管3、传感器组4、计算机数据采集系统5、恒温箱6、中间容器7、入口泵8组成，所述填砂管3的密封盖中心开有通孔a，导管通过通孔a旋进到填砂管中部A处，筒体内部设置高位测压管3‑3和低位测压管3‑4，高位测压管在低位测压管以上的部分为导体且交替与正负电极相连。该方法包括：（1）取不同粒度的砂样和胶黏剂填制填砂管；（2）封堵前测定初始压差和压力梯度：（3）建立气水界面；（4）确定铺展速度；（5）确定铺展面积；（6）确定铺展厚度。本发明能模拟堵水剂在多孔介质气水界面的铺展过程，为评价堵水剂的铺展性能提供了依据。

技术领域

本发明涉及石油行业油田化学调剖堵水领域中对堵水剂在填砂管气水界面处的铺展性能进行测定的装置及方法。

背景技术

气藏水侵导致的气液两相渗流，会增加渗流阻力，降低气井产能，最终降低气藏采收率。如果能通过合理手段阻止边底水侵入气藏，那么气藏的开发效益会得到极大改善，其中利用堵水剂堵水就是治理气藏水侵的一种有效手段。

早在20世纪30年代，国外就开始对不同的堵水剂进行了广泛探索，而在国内堵水技术始于20世纪50年代。经过长期的研究和发展，初步形成了一系列堵水剂性能(如流变性、封堵强度、稠化性、耐温耐盐性、长期稳定性等)的测试方法。“一种堵水剂铺展性能可视化测试装置及方法”(CN2018103276401)通过评价堵水剂在气水界面的铺展性能，优选出在气水界面具有优异铺展性能的堵水剂，但该装置只能在容器气水界面测试堵水剂的铺展性能参数，不能模拟堵水剂在多孔介质气水界面的铺展性能。薛晨等人(薛晨,魏玉峰,符文熹,等.嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析[J].工程科学与技术,2017(S2):36-42)发现填砂管中嵌入不同直径的球体会改变填砂管中压力分布，同理，当堵水剂在填砂管气水界面形成的封堵区域的大小会改变填砂管中压力分布，相反地，如果能通过测压管测得填砂管中压力分布，便可确定堵水剂在多孔介质气水界面的铺展厚度和面积。同时，堵水剂在气水界面铺展形成的绝缘封堵区域会使相邻高位测压管间的电阻值发生变化，通过电阻值变化的相邻高位测压管的位置和电阻值变化的时刻，从而测算堵水剂的铺展速度。堵水剂在多孔介质气水界面的铺展厚度、铺展面积、铺展速度的确定为定量评价堵水剂的铺展性能提供了合理的基础参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置，该装置原理可靠，结构巧妙，操作方便，通过在填砂管气水界面处对堵水剂的铺展厚度、铺展面积、铺展速度进行测试，测得的堵水剂铺展性能参数更接近在真实地层中铺展的情况。

本发明的另一目的在于提供利用上述装置测定堵水剂在多孔介质气水界面铺展性能的方法，通过该方法可以在高温高压条件下，测得堵水剂在多孔介质气水界面的铺展厚度、铺展面积、铺展速度，为定量评价堵水剂在地层气水界面铺展性能提供合理的基础数据。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

本发明的技术原理是：堵水剂在气水界面铺展形成的绝缘封堵区域会使相邻高位测压管间的电阻值发生变化，通过电阻值变化的相邻两组高位测压管的位置和电阻值变化的时刻，即可确定堵水剂的铺展速度；铺展完成后，在恒速驱替下，堵水剂在填砂管气水界面形成封堵区域的大小会改变填砂管中压力分布，使用多个高低位测压管组确定填砂管中压差分布，压差大的测压管所控制区域为封堵区域，对应的横截面积即为堵水剂的铺展面积；确定铺展面积后，通过对封堵前后两个状态分别使用达西定律，以封堵前后流量相同为桥梁，联立即可求得封堵厚度。

在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置，由活塞筒、出口泵、填砂管、传感器组、计算机数据采集系统、恒温箱、中间容器、入口泵、入口流量计、入口压力表、出口压力表、出口流量计组成，所述填砂管底部通过入口压力表、入口流量计与充满地层水的中间容器、入口泵相连，所述填砂管顶部通过出口压力表、出口流量计与活塞筒、出口泵相连，填砂管与传感器组、计算机数据采集系统相连，所述填砂管位于恒温箱中。