一种非等温蒸汽驱油实验装置

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一种非等温蒸汽驱油实验装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种用于油气工程中进行非等温蒸汽驱油室内模拟实验的装置。\n背景技术\n[0002] 所谓蒸汽驱油是目前油气开发工程中的新课题，简单的说，就是将高干度的蒸汽连续不断地注入油层，不断地加热油层，从而大大降低地层原油的粘度，同时还具有热膨胀、脱油、蒸馏、混相驱、溶解气驱、乳化液驱油以及高温提高油相渗透率等作用，从而能够有效地将原油驱替到生产井，以实现大大提高原油采收率的目的。在研究这种采用新方法时，遇到了以下问题：在蒸汽驱过程中，不利的流度比是导致蒸汽驱过程中出现蒸汽超覆和汽窜的重要原因，导致注入的蒸汽大量损失和波及系数的降低，严重影响蒸汽驱的效果。流度比的大小取决于驱替相和被驱替相的有效渗透率和粘度，因此在蒸汽驱中，一方面应提高蒸汽或蒸汽冷凝水的粘度或者降低其相渗透率，另一方面应设法降低原油本身的粘度提高其流动性，即要控制蒸汽和蒸汽冷凝水的流度，提高原油的流度，以改善流度比，提高蒸汽波及效率。化学辅助蒸汽驱可改善蒸汽驱流度比，是提高蒸汽驱效果的有效方法。例如，在蒸汽驱过程中添加耐高温泡沫剂，提高蒸汽的粘度，控制蒸汽的流度；添加特殊化学剂控制蒸汽冷凝水的流度；添加催化剂就地降低原油粘度等。蒸汽驱油室内模拟实验是研究蒸汽驱油机理、优化蒸汽驱操作参数、评价化学剂辅助蒸汽驱油效果的有效方法和手段。为了研究化学辅助蒸汽驱的机理、评价其驱油效果，需要开展化学剂辅助蒸汽驱室内模拟实验，有时需要开展非等温蒸汽驱实验。目前蒸汽驱室内模拟实验设备将填砂模型全部放置在恒温箱中，只能进行等温驱替实验，无法开展非等温驱替模拟实验，因此，就亟需技术人员研究出能够开展非等温蒸汽驱油模拟实验的实验装置。\n发明内容\n[0003] 为了解决背景技术提出的现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种非等温蒸汽驱油实验装置，该种实验装置能与现有室内蒸汽驱油实验中的注采设备配套使用，可模拟注蒸汽油藏中的非等温驱油过程，可用于研究非等温蒸汽驱的驱替机理、驱油效率以及化学剂辅助蒸汽驱油效果评价。\n[0004] 本实用新型的技术方案是：该种非等温蒸汽驱油实验装置，包括蒸汽发生器、三通、四通、化学剂容器、高温恒温箱、填砂管位置调控器、填砂管本体、冷却装置以及冷却水浴，所述驱油实验装置由蒸汽发生器、三通、四通、化学剂容器、填砂管位置调控器、填砂管本体、冷却装置以及冷却水浴通过管路连接后构成，所述四通、化学剂容器、填砂管位置调控器、填砂管本体以及填砂管位置调控器均位于高温恒温箱内；其中，所述蒸汽发生器前连接有计量泵，所述计量泵的入口处作为蒸馏水的输入端；所述三通与四通之间有一个控制管路直通的阀门，所述四通上连接有一块入口压力表；所述蒸汽发生器具有两个出口端，其一端经过化学剂容器连接至四通，另一端连接至三通的入口端；所述四通的出口端经管路连通填砂管本体的蒸汽入口端；所述填砂管本体的尾部位于冷却装置的冷却腔内，其出口端经管路连通于冷却水浴的入口端；所述冷却水浴的出口端分别连接手动计量泵、回压阀、计量试管以及出口压力表；所述填砂管本体与填砂管位置调控器具有相配合的丝杠传动连接机构，所述填砂管位置调控器的旋进把手位于所述高温恒温箱外。\n[0005] 本实用新型具有如下有益效果：在蒸汽驱油方法中，采用化学剂控制蒸汽冷凝水流度的原理为根据油藏在蒸汽驱过程中其温度分布存在温度前缘的特性，筛选出一种具有特殊性质的化学剂，该物质在高温下以溶解/蒸发的状态与蒸汽一起被输送到高温油藏区。随蒸汽的连续注入，物质和蒸汽不断向前推进。物质到达并穿过温度前缘，因温度的降低，物质析出并形成一个物质带。由于所选物质具有可溶于水、不溶于油的性质，在形成的物质带中，物质主要在冷凝水流动的孔隙中结晶，导致水相的渗透率明显减小。这种物质结晶引起的水相渗透率降低具有暂时和可逆性，随着蒸汽的后续注入，温度前缘向前推进，到达结晶的物质带，因温度的升高，结晶物质重新升华/溶解，再次被输送到温度前缘之前并析出。这样，在温度前缘，发生着物质结晶与渗透率减小、物质升华/溶解与渗透率恢复的连续变化过程。在这个过程，蒸汽冷凝水的流度得到控制。为了在室内评价这种方法的可行性，必须进行非等温蒸汽驱实验，来模拟这种冷却与升温过程。常规蒸汽驱室内模拟实验设备将填砂模型全部放置在恒温箱中，整个填砂模型处于同一温度，无法模拟蒸汽前缘前后的温度差异，无法开展非等温驱替模拟实验，而本实用新型针对这种非等温蒸汽驱实验的需求，创造性地在常规蒸汽驱实验装置的基础上，采用填砂管位置调控器，使填砂管本体得以一定速度从低温区进入高温恒温箱，使得填砂管中蒸汽/热水的前缘速度基本上不受热量注入速率的影响，并保持蒸汽/热水前缘速度恒定，实现对蒸汽温度前缘推进的模拟，满足了化学剂辅助蒸汽驱效果评价实验的非等温驱替要求。因此，本种实验装置能与现有室内蒸汽驱油实验中的注采设备配套使用，可模拟注蒸汽油藏中的非等温驱油过程，可用于研究非等温蒸汽驱的驱替机理、驱油效率以及化学剂辅助蒸汽驱油效果评价。\n[0006] 附图说明：\n[0007] 图1是本实用新型的整体结构示意图。\n[0008] 图中1-蒸馏水，2-计量泵，3-蒸汽发生器，4-三通，5-阀门，6-四通，7-入口压力表，8-化学剂容器，9-高温恒温箱，10-填砂管位置调控器，11-填砂管本体，12-冷却装置，\n13-冷却水浴，14-出口压力表，15-手动计量泵，16-回压阀，17-计量试管。\n[0009] 具体实施方式：\n[0010] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明：\n[0011] 如图1所示，该种非等温蒸汽驱油实验装置，包括蒸汽发生器3、三通4、四通6、化学剂容器8、高温恒温箱9、填砂管位置调控器10、填砂管本体11、冷却装置12以及冷却水浴13，其独特之处在于：所述驱油实验装置由蒸汽发生器3、三通4、四通6、化学剂容器8、填砂管位置调控器10、填砂管本体11、冷却装置12以及冷却水浴13通过管路连接后构成，所述四通6、化学剂容器8、填砂管位置调控器10、填砂管本体11以及填砂管位置调控器10均位于高温恒温箱9内。\n[0012] 其中，所述蒸汽发生器3前连接有计量泵2，所述计量泵2的入口处作为蒸馏水1的输入端；所述三通4与四通6之间有一个控制管路直通的阀门5，所述四通6上连接有一块入口压力表7；所述蒸汽发生器3具有两个出口端，其一端经过化学剂容器8连接至四通\n6，另一端连接至三通4的入口端；所述四通6的出口端经管路连通填砂管本体11的蒸汽入口端；所述填砂管本体11的尾部位于冷却装置12的冷却腔内，其出口端经管路连通于冷却水浴13的入口端；所述冷却水浴13的出口端分别连接手动计量泵15、回压阀16、计量试管\n17以及出口压力表14。另外，所述填砂管本体11与填砂管位置调控器10具有相配合的丝杠传动连接机构，所述填砂管位置调控器10的旋进把手位于所述高温恒温箱9外。\n[0013] 具体使用时，按照如下步骤进行，就可以达到实验目的。\n[0014] a、按照实验设计要求选择填砂管本体的长度及直径并进行填充，填砂目数及压实程度需满足实验要求的孔隙度和渗透率；\n[0015] b、将填砂模型抽真空饱和水，测量孔隙体积和孔隙度，在80℃条件下用模拟油样驱替，建立原始含油饱和度；\n[0016] c、按照图1所示的流程连接好填砂模型、蒸汽发生器、化学剂容器、注入与采出单元、岩心位置调控装置、冷却装置等；\n[0017] d、根据实验设计要求设置好恒温箱温度以及蒸汽发生器温度；\n[0018] e、待温度达到要求后，打开冷却装置，进行化学剂辅助蒸汽驱实验，在驱替过程中根据实验设计要求用填砂管位置调控器来控制填砂管本体在恒温箱中的位置以及填砂管本体进入恒温箱的速度，实现填砂管中温度前缘的位置以及温度前缘的推进速度。