CN108533237A - 水驱振动驱油的实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水驱振动驱油的实验装置及实验方法，其中装置包括：三维振动单元；岩心夹持器，岩心夹持器固定在三维振动单元上，岩心夹持器包括注入端、出口端和围压口；围压泵，围压泵连接至围压口；注入泵，注入泵连接至注入端；其中，注入端、出口端和围压口设有截止阀。其优点在于：本发明的装置能够模拟天然震动产生纵波和横波的振动过程，在水驱至残余油状态下实施振动法效果更明显，在水驱初期复合振动法共同采油，能够有效改善水驱效果，并能够进一步提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发实验领域，更具体地，涉及一种水驱振动驱油的实验装置及实验方法。
背景技术
振动采油技术即利用各种形式的振动作用于油层来开采石油的技术，该技术起源于上世纪30年代前苏联老格罗兹尼油田的天然地震中发现油井产油量提高的现象，后续世界各地均发现地震过程会有利于提高原油产量。前苏联从20世纪50年代开始声波采油机理研究，进行了大量的室内外研究，60年代进行了大规模现场试验，70年代发展了大功率超声波油井处理装置，80年代以后，在多个油田的现场进行了应用，现场应用取得了成功。美国在20世纪50年代开始相关研究，60年代进行了提高岩层渗透率的声波方法实验，后续将声波法采油技术纳入三次采油新技术的范畴。我国以西安石油大学为代表的研究机构也开展了振动采油技术的研究，研发了DSY地层多级水力震源，形成油藏是振动复合处理技术，并在辽河、大庆、新疆、延长等油田进行了应用，增油效果显著。
目前对于振动法采油的研究多集中的现场井下工具的研发方面，主要是通过施加人工地震、水力振荡、低频电脉冲等，在近井附近形成振动波，从而改善油藏物性，剥离油膜，进而提高原油采收率。对于实验振动辅助水驱研究方面，主要是通过外加脉冲泵，脉冲注入流体，在岩心内部形成脉冲波，实现脉冲振动对水驱采收率的影响研究。现有研究对振动过程的模拟均是通过间接注入流体，在岩心内部形成微弱振动。而这一过程与天然地震过程中产生纵波和横波增油的原理存在较大差异。
因此，有必要开发一种能够模拟天然震动产生纵波和横波的振动过程，并能够测定振动过程中对水驱驱油效率的影响的水驱振动驱油的实验装置及方法。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种水驱振动驱油的实验装置及方法，其能够通过实验得到振动物理法对水驱驱油效率的影响规律，为振动法采油技术在水驱开发中的应用提供了参考依据。
根据本发明的一方面，提出了一种水驱振动驱油的实验装置，包括：
三维振动单元；
岩心夹持器，所述岩心夹持器固定在所述三维振动单元上，所述岩心夹持器包括注入端、出口端和围压口；
围压泵，所述围压泵连接至所述围压口；
注入泵，所述注入泵连接至所述注入端；
其中，所述注入端、出口端和围压口设有截止阀。
优选地，所述三维振动单元包括：基底平台、振动平台及多条支撑腿；
其中，所述振动平台通过所述多条支撑腿与所述基底平台固定连接，所述多条支撑腿中间位置设有减振装置。
优选地，所述三维振动单元在三个空间方向上分别设有调频电机。
优选地，所述装置还包括：
储水瓶，所述储水瓶固定在所述基底平台上，并设置于所述注入泵与所述注入端之间；
储油瓶，所述储油瓶与所述储水瓶并列设置，固定在所述基底平台上，设置于所述注入泵与所述注入端之间。
优选地，所述储水瓶和所述储油瓶的出口处分别设有截止阀。
根据本发明的另一方面，提出了一种水驱振动驱油的实验方法，包括以下步骤：
步骤1，选取多块相同渗透率的柱状岩心，分别测量多块岩心的如下参数：直径、长度、干重、渗透率及孔隙度；
步骤2，将所述柱状岩心抽真空，饱和模拟地层水，称重后，测量所述柱状岩心的饱和水体积；
步骤3，将所述柱状岩心装入岩心夹持器中，通过围压泵加载围压，通过注入泵注入水，测量所述柱状岩心的水相渗透率值；
步骤4，通过注入泵注入油，直至所述岩心夹持器的出口端产出所述注入油体积达到2.0PV以上，完成饱和油过程，形成束缚水饱和度，记录所述柱状岩心的含油饱和度和含水饱和度；
步骤5，通过注入泵注入水，进行水驱油实验，水驱至所述出口端含水率升高时，开启所述三维振动单元，使振动频率恒定，继续进行所述水驱油实验至所述出口端不再出油为止，记录振动频率、驱替时间、产出油和产出水体积。
优选地，进一步包括步骤6，改变所述振动频率和振动方向，重复步骤1-步骤5，记录实验过程中所述振动方向、所述振动频率、所述产出油和所述产出水体积。
优选地，进一步包括步骤7，根据步骤1-步骤6，绘制水驱采收率、振动与水驱耦合采收率曲线。
优选地，所述注入泵注入水或所述注入泵注入油的速度为0.1ml/min。
优选地，通过所述围压泵加载的围压为2.5-3MPa。
根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置及方法，其优点在于：本发明提出了一种水驱振动驱油的实验装置，能够在振动的条件下与水共同注入岩石中，实现振动与水驱的耦合，达到更高的原油采收率，并且通过该装置实现的实验方法发现，水驱至残余油状态下实施振动法效果更明显，在水驱初期复合振动法共同采油，能够有效改善水驱效果，并能够进一步提高原油采收率。
本发明的实验装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置的示意图。
图2示出了根据本发明的一种水驱后采用振动法驱油的实验效果图。
图3示出了根据本发明的振动法驱油与直接水驱驱油对比的实验效果图。
附图标记说明：
1、振动平台；2、岩心夹持器；21、注入端；22、出口端；
23、围压口；3、围压泵；4、注入泵；5、基底平台；6、支撑腿；
7、减振装置；8、储水瓶；9、储油瓶。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置，包括：三维振动单元；岩心夹持器，岩心夹持器固定在三维振动单元上，岩心夹持器包括注入端、出口端和围压口；围压泵，围压泵连接至围压口；注入泵，注入泵连接至注入端；其中，注入端、出口端和围压口设有截止阀。
作为优选方案，三维振动单元包括：基底平台、振动平台及多条支撑腿；其中，振动平台通过多条支撑腿与基底平台固定连接，多条支撑腿中间位置设有减振装置。
其中，三维振动单元可以实现单个方向的振动或任意2-3个方向的复合振动，振动平台通过焊接固定在基底平台上，振动平台多条支撑腿上设有减振装置，保持振动均匀，防止振动平台损坏。
其中，岩心夹持器通过螺栓固定在振动平台上，并与围压泵、注入泵和采出泵相连。
作为优选方案，三维振动单元在三个空间方向上分别设有调频电机。
其中，振动平台的振动频率和振幅可以调节，振动平台的振动次数为1400次/分钟。
作为优选方案，装置还包括：
储水瓶，储水瓶固定在基底平台上，并设置于注入泵与注入端之间；
储油瓶，储油瓶与储水瓶并列设置，固定在基底平台上，设置于注入泵与注入端之间。
其中，储水瓶和储油瓶的出口处分别设有截止阀。截止阀可以实现介质输送、截止及调节的功能，运行安全可靠。
根据本发明的一种水驱振动驱油的实验方法，包括以下步骤：
步骤1，选取多块相同渗透率的柱状岩心，分别测量多块岩心的如下参数：直径、长度、干重、渗透率及孔隙度；
步骤2，将柱状岩心抽真空，饱和模拟地层水，称重后，测量柱状岩心的饱和水体积；
步骤3，将柱状岩心装入岩心夹持器中，通过围压泵加载2.5-3MPa围压，通过注入泵注入水，测量柱状岩心的水相渗透率值；
步骤4，通过注入泵以0.1ml/min速度注入油，直至岩心夹持器的出口端产出注入油体积达到2.0PV以上，完成饱和油过程，形成束缚水饱和度，记录柱状岩心的含油饱和度和含水饱和度；
步骤5，通过注入泵以0.1ml/min速度注入水，进行水驱油实验，水驱至出口端含水率升高时，开启三维振动单元，使振动频率恒定，继续进行水驱油实验至出口端不再出油为止，记录振动频率、驱替时间、产出油和产出水体积。
步骤6，改变所述振动频率和振动方向，重复步骤1-步骤5，记录实验过程中振动方向、振动频率、产出油和产出水体积。
步骤7，根据步骤1-步骤6，绘制水驱采收率、振动与水驱耦合采收率曲线。
本发明的水驱振动驱油的实验方法能够模拟天然震动产生纵波和横波的振动过程，在水驱至残余油状态下实施振动法效果更明显，在水驱初期复合振动法共同采油，能够有效改善水驱效果，并能够进一步提高原油采收率。
实施例1
图1示出了根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置的示意图。
如图1所示，根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置，包括：三维振动单元；岩心夹持器2，岩心夹持器2通过螺栓固定在三维振动单元上，岩心夹持器2包括注入端21、出口端22和围压口23；围压泵3，围压泵3连接至围压口23；注入泵4，注入泵4连接至注入端21；其中，注入端21、出口端22和围压口23设有截止阀。
其中，三维振动单元包括：基底平台5、振动平台1及四条支撑腿6；其中，振动平台1通过四条支撑腿6与基底平台5焊接固定，四条支撑腿6中间位置设有减振装置7，减振装置7为减振弹簧。
进一步地，振动平台1三个方向上共设置6个调频电机，即每个方向上设置2个，振动平台振动次数为1400次/分钟。
本发明的装置还包括：储水瓶8，储水瓶8固定在基底平台5上，并设置于注入泵4与注入端21之间；储油瓶9，储油瓶9与储水瓶8并列设置，固定在基底平台5上，设置于注入泵4与注入端21之间。
图2示出了根据本发明的一种水驱后采用振动法驱油的实验效果图。图3示出了根据本发明的振动法驱油与直接水驱驱油对比的实验效果图。
根据本发明的一种水驱振动驱油的实验装置分别进行水驱、水驱后振动和水驱与振动耦合三种模式的物理实验。
此次试验中选用露头砂岩岩心，岩心长度为10.1cm，岩心直径为2.50cm，气测渗透率为160mD。实验用油2.53mPa.S，实验用水矿化度为20mg/L，水型为CaCl2型，实验温度为25℃，采用恒压注入模式，注入压力为1.5MPa。
采用恒压注入模式，进行水驱实验，至产出端不出油后，实施震动法采油，观察产油变化情况，如图2所示，可知水驱1.4PV后，含水率达到100％，此时采收率为41.8％。在此基础上，实施震动法与水驱协同作用，采收率逐步增加，至水驱3.1PV后，采收率增加至46.4％，采收率增加幅度为4.6％。显然，水驱至残余油状态后，通过震动原理，能够启动残余油，进一步提高原油采收率。
采用恒压注入模式，分别进行水驱、水驱与震动耦合驱油两种模式条件下的驱油实验，对比两者差异，如图3所示，可知两种模式在注入初期采油速度及采收率变化幅度接近。当注入PV数在0.5PV以后，振动与水驱耦合注入模式下的采油速度明显高于单纯水驱模式下，且最终采收率为51.2％，增加幅度为9.3％。由此可知，振动法采油可以明显改善水驱效果。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。
Claims (10)
1.一种水驱振动驱油的实验装置，包括：
三维振动单元；
岩心夹持器，所述岩心夹持器固定在所述三维振动单元上，所述岩心夹持器包括注入端、出口端和围压口；
围压泵，所述围压泵连接至所述围压口；
注入泵，所述注入泵连接至所述注入端；
其中，所述注入端、出口端和围压口设有截止阀。
2.根据权利要求1所述的水驱振动驱油的实验装置，其中，所述三维振动单元包括：基底平台、振动平台及多条支撑腿；
其中，所述振动平台通过所述多条支撑腿与所述基底平台固定连接，所述多条支撑腿中间位置设有减振装置。
3.根据权利要求2所述的水驱振动驱油的实验装置，其中，所述三维振动单元在三个空间方向上分别设有调频电机。
4.根据权利要求2所述的水驱振动驱油的实验装置，其中，所述装置还包括：
储水瓶，所述储水瓶固定在所述基底平台上，并设置于所述注入泵与所述注入端之间；
储油瓶，所述储油瓶与所述储水瓶并列设置，固定在所述基底平台上，设置于所述注入泵与所述注入端之间。
5.根据权利要求4所述的水驱振动驱油的实验装置，其中，所述储水瓶和所述储油瓶的出口处分别设有截止阀。
6.一种水驱振动驱油的实验方法，利用权利要求1-5所述的实验用水驱振动驱油的装置，包括以下步骤：
步骤1，选取多块相同渗透率的柱状岩心，分别测量多块岩心的如下参数：直径、长度、干重、渗透率及孔隙度；
步骤2，将所述柱状岩心抽真空，饱和模拟地层水，称重后，测量所述柱状岩心的饱和水体积；
步骤3，将所述柱状岩心装入岩心夹持器中，通过围压泵加载围压，通过注入泵注入水，测量所述柱状岩心的水相渗透率值；
步骤4，通过注入泵注入油，直至所述岩心夹持器的出口端产出所述注入油体积达到2.0PV以上，完成饱和油过程，形成束缚水饱和度，记录所述柱状岩心的含油饱和度和含水饱和度；
步骤5，通过注入泵注入水，进行水驱油实验，水驱至所述出口端含水率升高时，开启所述三维振动单元，使振动频率恒定，继续进行所述水驱油实验至所述出口端不再出油为止，记录振动频率、驱替时间、产出油和产出水体积。
7.根据权利要求6所述的水驱振动驱油的实验方法，进一步包括步骤6，改变所述振动频率和振动方向，重复步骤1-步骤5，记录实验过程中所述振动方向、所述振动频率、所述产出油和所述产出水体积。
8.根据权利要求7所述的水驱振动驱油的实验方法，进一步包括步骤7，根据步骤1-步骤6，绘制水驱采收率、振动与水驱耦合采收率曲线。
9.根据权利要求6所述的水驱振动驱油的实验方法，其中，所述注入泵注入水或所述注入泵注入油的速度为0.1ml/min。
10.根据权利要求6所述的水驱振动驱油的实验方法，其中，通过所述围压泵加载的围压为2.5-3MPa。
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