[发明专利]高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验方法

摘要

本发明提供一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法，属于石油开采技术领域。该装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监视系统、温度控制系统以及图像采集系统；该装置控制温度和压力简便，使用空间小，安全性能优越，操作简便，可以准确的模拟油藏实际条件，在可视化条件下可以清晰实时的观察二氧化碳驱替过程中的油气作用变化，对于研究沥青质的析出规律及其对采收率的影响以及二氧化碳驱替实验在石油行业中的广泛应用和推广都具有非常重要的意义。

主权项

1.一种高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置进行模拟实验的方法，其特征在于：该方法所应用的装置包括夹持有微观可视模型的模型夹持器(24)、驱替系统、回压系统、围压系统、压力监测 系统、温度控制系统(10)、气液分离系统以及图像采集系统；其中：模型夹持器(24)包括缸体(35)，缸体(35)上具有流体流入孔(31)、流体流出孔(34)、围压孔(33)以及测温孔(32)；微观可视模型(30)位于缸体(35)中部，微观可视模型(30)设有进口和出口，流体流入孔(31)与进口相通，流体流出孔(34)与出口相通；驱替系统包括二氧化碳气瓶(1)、第一气体流量计(3)，双缸恒速恒压泵(22)、二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)，二氧化碳气瓶(1)通过第一气体流量计(3)与二氧化碳泵入机构(6)连接，二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)分别与模型夹持器(24)的流体流入孔(31)连接，并通过双缸恒速恒压泵(22)将二氧化碳泵入机构(6)中的二氧化碳、水泵入机构(7)中的水以及油泵入机构(8)中的油通过流体流入孔(31)泵入到微观可视模型(30)中，二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)和油泵入机构(8)下部管道通入去离子水(25)中；回压系统与模型夹持器(24)的流体流出孔(34)连通，回压系统包括手动泵(19)和回压缓冲罐(18)，手动泵(19)和回压缓冲罐(18)之间设置阀门(26)；围压系统由围压跟踪泵(23)构成，围压跟踪泵(23)为电子数字显示泵，围压跟踪泵(23)与模型夹持器(24)的围压孔(33)连通，使所述微观可视模型(30)始终处于预定压力的环境中；压力监测系统用于监测围压压力、回压压力以及微观可视模型进口和出口的压力；温度控制系统(10)通过测温探头(11)与测温孔(32)连通，为模型夹持器(24)内部的微观可视模型(30)提供一个定温环境；气液分离系统包括气液分离器(15)、储液烧杯(16)、分析天平(17)、干燥剂(14)以及第二气体流量计(13)，油气混合物进入到气液分离器(15)后，气体上升通过干燥剂(14)，经第二气体流量计(13)测量得到微观可视模型(30)里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器(15)的下部，流至储液烧杯(16)，通过分析天平(17)测量微观可视模型(30)里面流出的油量；通过第一气体流量计(3)和第二气体流量计(13)准确测量出二氧化碳气体的消耗量；图像采集系统用于实时显示和记录微观可视模型(30)内的流动状态；所述可视化微观实验装置还包括回压阀(27)，流体流出孔(34)引出的管路其中一支通过回压阀(27)分别连接回压系统的回压缓冲罐(18)和气液分离系统的气液分离器(15)，另一支管路接入真空容器(20)，真空容器(20)与真空泵(21)相连；所述图像采集系统包括光源(28)、录像仪(9)、图像显示器(12)和支架；模型夹持器(24)固定在支架上，支架底座上设置有光源(28)；模型夹持器(24)上端连接录像仪(9)，录像仪与图像显示器(12)相连；该方法包括如下步骤：(一)打开所述模型夹持器(24)的上密封盖(38)，将模型夹持器(24)下缸体内加满去离子水，保证微观可视模型(30)的进口和出口处没有气体的情况下，将微观可视模型(30)放置在所述缸体(35)内壁中部环状台阶上，放置过程中避免下缸体与微观可视模型(30)之间出现气泡，且微观可视模型(30)的进口、出口与流体流入孔(31)、流体流出孔(34)相对并且相通；微观可视模型(30)放置好后，再将上缸体内添加去离子水，放空状态下缓慢拧紧夹持器上密封盖(38)，保证气泡完全排除后，关闭模型夹持器(24)放空阀；模型夹持器(24)中有气泡时，利用真空泵(21)以及真空容器(20)抽真空排除气泡并且关闭模型夹持器(24)放空阀；此时，驱替系统中的双缸恒速恒压泵(22)、二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)以及油泵入机构(8)、微观可视模型(30)与回压阀(27)、气液分离系统组合成一个密闭流动空间；(二)打开温度控制系统(10)，对微观可视模型(30)进行定温加热，随着温度的上升，通过围压跟踪泵(23)将地层水通过围压孔(33)注入模型夹持器(24)的中空腔体中，因此围压压力值也逐渐升高；同时，打开水泵入机构(7)的调节阀，当双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开水泵入机构(7)的调节阀，通过所述双缸恒速恒压泵(22)把水泵入机构(7)中的地层水注入微观可视模型(30)内，注入速度根据围压改变，围压快速升高，注入速度调快；围压缓慢升高，注入速度调慢，随着围压的升高，调整回压阀(27)，通过手动泵(19)增加回压，保证水泵入机构(7)注入微观可视模型(30)的压力与回压的压力相等，即保证微观可视模型(30)的进口、出口的压力值相等；直到温度达到定温，围压稳定，围压达到预定压力，这时微观可视模型(30)进口、出口的压力也为预定压力；(三)关闭二氧化碳泵入机构(6)、水泵入机构(7)的调节阀，当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开油泵入机构(8)的调节阀，通过双缸恒速恒压泵(22)向微观可视模型(30)中注入油泵入机构(8)中的原油，对所述微观可视模型(30)进行饱和油，至所述微观可视模型(30)出口处无水流出为止；并通过录像仪(9)和图像显示器(12)，对微观可视模型(30)进行观测和录像，记录微观可视模型(30)的饱和油的状态；(四)关闭油泵入机构(8)的调节阀，打开二氧化碳气瓶(1)，使二氧化碳气体进入到二氧化碳泵入机构(6)，当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，以第一预定速度把二氧化碳泵入机构(6)中二氧化碳气体注入微观可视模型(30)中，进行二氧化碳驱替实验，流出液进入气液分离器(15)后，气体上升经第二气体流量计(13)测量得到微观可视模型(30)里面流出的气体量，油靠重力沿管壁下滑到气液分离器(15)的下部，流至储液烧杯(16)，通过分析天平(17)测量微观可视模型(30)里面流出的油量；当二氧化碳注入量达到第一预定注入量后，二氧化碳驱替模拟结束，通过图像采集系统对二氧化碳驱替模拟过程中沥青质的析出位置以及微观可视模型(30)中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录；通过第一气体流量计(3)和第二气体流量计(13)准确测量出二氧化碳气体的消耗量；(五)关闭二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，保证微观可视模型(30) 在预定压力和定温，恒温静置1天，并且每6个小时通过图像采集系统对微观可视模型(30)中的剩余油分布、剩余油形态以及标注的特征区域进行显示和记录，以观察沥青质析出位置；在此期间随时观察温度控制系统(10)和压力监测系统的精密压力表，保证微观可视模型(30)始终处于恒定的高温高压环境；(六)打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，对微观可视模型(30)继续进行二氧化碳驱，即当所述双缸恒速恒压泵(22)压力显示为预定压力时，打开二氧化碳泵入机构(6)的调节阀，以第二预定速度把二氧化碳泵入机构(6)中二氧化碳气体注入微观可视模型(30)中，进行二氧化碳驱替实验，当二氧化碳的注入量达到第二预定注入量后，二氧化碳驱结束，同样通过图像采集系统记录后续二氧化碳驱过程；(七)实验结束后，通过温度控制系统(10)缓慢降低微观可视模型(30)的温度，待温度降到室温后缓慢降压，保证微观可视模型(30)的围压、进口压力 、出口压力同时降低；对实验结果整理、分析；超稠油粘度在20000～40000mPa.s。