[发明专利]基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置有效

专利信息
申请号: 202210255563.X 申请日: 2022-03-15
公开(公告)号: CN114645697B 公开(公告)日: 2023-04-28
发明(设计)人: 刘承婷;贺亮;杨钊;邱森淼;葛薇;庄欣欣 申请(专利权)人: 东北石油大学
主分类号: E21B43/16 分类号: E21B43/16;E21B43/22;E21B47/00;E21B49/00
代理公司: 哈尔滨东方专利事务所 23118 代理人: 曹爱华
地址: 163319 黑龙江*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 基于 三维 旋转 磁场 磁性 纳米 液驱替 装置
【权利要求书】:

1.一种基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置,其特征在于:这种基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置包括盛液筒、储水中间容器、储油中间容器、储纳米磁性液体中间容器、平流泵,真空柱塞泵、岩心夹持器、实验岩心、三维旋转磁场发生器、采出液磁式分离罐、磁性纳米液计量器、油水计量器和计算机,并联的储水中间容器、储油中间容器、储纳米磁性液体中间容器构成容器组,盛液筒、平流泵、容器组、真空柱塞泵依次通过导管连接,真空柱塞泵连接实验岩心的注入端,实验岩心的流出端连接采出液磁式分离罐,采出液磁式分离罐分别连接磁性纳米液计量器、油水计量器;实验岩心设置于岩心夹持器内,三维旋转磁场发生器设置在岩心夹持器四周,三维旋转磁场发生器由三相正弦交流电源和三组亥姆霍兹线圈组成,三组亥姆霍兹线圈在空间上是正交嵌套的三轴线圈,三组亥姆霍兹线圈在同一谐波电流驱动时的各自的组合感抗相等和各自产生的谐波磁场磁感应强度的幅值相同,三轴磁场分量叠加后的磁场是均匀的空间旋转磁场,磁场强度是四周高,中间低,三维旋转磁场发生器与计算机连接,控制电流的输入信号,实时监测磁场的参数,通过计算机调整旋转磁场的输入信号的相位角改变磁场的方向,达到任意方向的驱替效果;实验岩心的注入端设置注入端压力阀和注入端压力表,实验岩心的流出端设置流出端压力阀和流出端压力表,流入端压力表、流出端压力表、磁性纳米液计量器、油水计量器均连接计算机构成信号检测系统,信号检测系统用于观察和研究磁性纳米液体渗流机理;

所述基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置能够建立不同磁场强度的三维立体旋转磁场,通过调整磁场发生器的信号波模拟不同大小方向的磁场,实现正向反向以及空间任意方向的磁场进行驱替,模拟地层中油藏处于复杂磁场的环境,实现磁性纳米液在多孔介质中复杂的环境下能够全方位的驱替,使纳米颗粒智能地吸附油滴并使其定向移动;

每个磁性纳米粒子形成一个磁偶极子进行自我旋转,三维旋转磁场中在中心点磁场强度低于周边各点的磁场强度,形成的磁场梯度,使得磁偶极子向中心点运动,磁偶极子沿磁场变化的方向运动,其路径也成螺旋状,当运动到达孔隙的内壁时,磁性纳米粒子可能发生碰撞反射改变方向继续运动,也可能自旋的速度变慢甚至停留下来,当旋转磁场变化方向时, 磁性纳米粒子离开内壁,恢复自旋的速度和它向新磁场中心运动,每个纳米粒子的运动的轨迹要受到磁场旋转方向不同的影响。

2.根据权利要求1所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置,其特征在于:所述的采出液磁式分离罐采用磁选法对采出液进行筛选,磁性纳米液含有磁性纳米粒子,与表面活性剂和基载液形成稳定的分散系,在磁场作用下利用磁场力对采出液进行筛选,当磁场力大于磁性纳米液和油水之间的粘性力时,磁性纳米液和油水分离开来。

3.根据权利要求2所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置,其特征在于:所述的储水中间容器的出口设置控水阀,储油中间容器的出口设置控油阀,储纳米磁性液体中间容器的出口设置电磁阀,岩心夹持器设置环压阀。

4.根据权利要求3所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置,其特征在于:所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置还包括恒温装置,盛液筒、储水中间容器、储油中间容器、储纳米磁性液体中间容器、平流泵,真空柱塞泵、岩心夹持器、实验岩心、三维旋转磁场发生器、采出液磁式分离罐、磁性纳米液计量器、油水计量器均设置于恒温装置中。

5.根据权利要求4所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置,其特征在于:所述的基于三维旋转磁场的磁性纳米液驱替装置的实验方法:

步骤一:抽真空;打开恒温箱,设置试验要求的温度,预热设备,把导管和岩心夹持器中空气排尽,然后关闭所有阀门;

步骤二:岩心饱和油;首先打开环压阀,模拟地层压力,给岩心夹持器打环压,设置实验要求的压力,先打开控油阀,再打开平流泵,给岩心注油,当岩心充分饱和后,关闭平流泵,关闭控油阀,注入端压力阀和输出端压力阀一直是关闭状态;然后在恒温箱中按照设置的时间进行老化原油;

步骤三:旋转磁场作用下磁性纳米液驱油;先打开三维旋转磁场发生器,控制三维旋转磁场发生器的输入信号来设置磁场的磁感应强度大小和方向,用计算机调整输入信号传送至磁场发生器,磁场随之变化;打开平流泵、电磁阀注入端压力阀和流出端压力阀,开始驱替,流出端的采出液先流入采出液磁式分离罐,在采出液磁式分离罐中在磁场的作用下把磁性纳米液和油分离开来,然后分别注入油水计量器和纳米磁性液体计量器,当实验岩心流出端的采出液中不含油时,关闭平流泵、电磁阀和压力阀,结束本次实验;

步骤四:调整旋转磁场的参数;产生旋转轴的向量是 (cosα,cosβ,cosγ),改变旋转磁场的方向,即改变旋转磁场的旋转轴向,通过改变输入电流的方位角α,β,γ来实现,加反向磁场时,旋转轴向量为(-cosα, -cosβ, -cosγ);改变输入电流信号的频率w,控制旋转磁场的转速,同理,改变输入电流信号的幅值I0改变旋转磁场的大小;

步骤六:在不同参数下进行驱替实验;通过计算机调整输入电流信号的方向,幅值,频率和方位角来改变磁场的变化,更换尺寸相同的实验岩心,重复步骤二至步骤三,完成不同参数下的驱替实验;

步骤七:用水驱替;更换尺寸相同的岩心,进行类比实验,在保持其他条件不变的情况下,把纳米磁性液体驱替改成水驱,重复步骤二至步骤三;

步骤八:对数据进行采集和分析;计算机采集流入端压力表、流出端压力表的参数,根据达西定律,在流体粘度不变的条件下,流量和压力成正比,根据压力表的示数,分析纳米磁性液体在多孔介质中的渗流阻力及粘度变化;通过油水计量器得到纳米磁性液体的驱替采收率;通过计算机实时采集三维旋转磁场的实时参数,研究三维旋转磁场对驱替效果的影响。

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