基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置。所述實驗裝置包括注采系統(tǒng)、孔隙介質(zhì)模型、超聲波探頭和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述注采系統(tǒng)包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地層水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器均與所述孔隙介質(zhì)模型的入口相連通；所述孔隙介質(zhì)模型的出口與一試劑收集瓶相連通；所述超聲波探頭設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型的表面上，且與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。本實用新型與射線CT技術(shù)、核磁共振技術(shù)等相比，具有價格低廉、對人體無害、適合高溫高壓下大尺寸模型等優(yōu)點。
【專利說明】基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，石油工業(yè)的油藏物理模擬【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]油藏是一個巨大的三維體，為了研究聚合物驅(qū)油的過程及規(guī)律，需要在實驗室內(nèi)開展物理模擬實驗，即按比例縮小油藏的尺寸，進行物理模擬實驗。實驗過程中，聚合物驅(qū)油的飽和度場及其變化過程是重點考察的內(nèi)容。目前現(xiàn)有的電阻率儀探測飽和度的方法，能很好低分辨油和水，適合水驅(qū)油實驗。而電阻率儀不能很好地分辨聚合物和原油，因此不適應(yīng)聚驅(qū)實驗。因此必須尋找新的方法，探測聚合物驅(qū)油過程中的飽和度變化。
[0003]超聲波技術(shù)目前已經(jīng)應(yīng)用在固體無損檢測等領(lǐng)域。由于聲波能夠穿透多孔介質(zhì)等不透光的介質(zhì)，而介質(zhì)內(nèi)流體的飽和度及分布對聲學(xué)參數(shù)有影響，因此利用聲波參數(shù)可以獲得物體內(nèi)部流體飽和度等信息，進而將該聲學(xué)信息反演或重建為人眼可見的圖像，從而獲得多孔介質(zhì)內(nèi)流體飽和度及其分布規(guī)律。通過超聲波技術(shù)推進油藏物理模擬方法的前進，既能夠進行傳統(tǒng)的油藏物理基本參數(shù)測定及各種驅(qū)替實驗研究，又能獲得多孔介質(zhì)內(nèi)的流體飽和度分布，因此該專利具有較強的實際應(yīng)用價值。
[0004]由于油藏物理模擬高溫高壓的技術(shù)特點，孔隙介質(zhì)模型需要耐溫承壓，但不同聲阻抗載體的存在勢必增加超聲波穿透的難度，此外，還存在超聲波沿高聲速載體繞射等諸多問題，因此，該超聲波飽和度測試裝置是在進行了專門的研制、改進、匹配，克服了上述制約后，才實現(xiàn)了聚合物驅(qū)油的飽和度探測的目的。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，本實用新型能夠?qū)崟r探測高溫高壓條件下大尺寸模型多孔介質(zhì)中流體飽和度動態(tài)變化。
[0006]本實用新型所提供的基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，包括注采系統(tǒng)、孔隙介質(zhì)模型、超聲波探頭和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0007]所述注采系統(tǒng)包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地層水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器均與所述孔隙介質(zhì)模型的入口相連通；
[0008]所述孔隙介質(zhì)模型的出口與一試劑收集瓶相連通；
[0009]所述超聲波探頭設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型的表面上，且與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。
[0010]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述孔隙介質(zhì)模型可為天然巖心孔隙介質(zhì)模型或人工巖心孔隙介質(zhì)模型。
[0011]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述實驗裝置包括一組所述超聲波探頭，每組所述超聲波探頭包括一個發(fā)射器和一個接收器；所述發(fā)射器和所述接收器設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型相對的表面。
[0012]采用單組超聲波探頭時，具體可采用固定式或移動式的布置方式，采用固定式布置時，只能測定物理模型一個點的飽和度；采用移動式的布置方式時，可將接收器和發(fā)射器在孔隙介質(zhì)模型表面移動，從而可以探測物理模型不同位置、多個點的飽和度。
[0013]所述超聲波探頭的頻率、尺寸和數(shù)量，是根據(jù)多孔介質(zhì)的尺寸、特性、溫度壓力條件和精度要求確定的；一般來說，可將所述超聲波探頭的頻率控制在20KHz至2MHz的頻率范圍內(nèi)。
[0014]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述實驗裝置包括多組所述超聲波探頭，每組所述超聲波探頭包括一個發(fā)射器和一個接收器；每組所述超聲波探頭中的所述發(fā)射器和所述接收器設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型相對的表面。
[0015]采用多組所述超聲波探頭時，可探測多個點(整個物理模型)的飽和度。
[0016]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器與所述孔隙介質(zhì)模型之間設(shè)有壓力表。
[0017]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器均與一高壓流體泵相連接，且該連接的管路上設(shè)有六通閥。
[0018]上述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，所述注采系統(tǒng)、所述孔隙介質(zhì)模型和所述超聲波探頭設(shè)于一個恒溫箱內(nèi)，以保持實驗?zāi)Ｐ偷母邷貭顟B(tài)，為高壓流體泵及注入系統(tǒng)提供實驗?zāi)Ｐ偷母邏籂顟B(tài)機流動狀態(tài)。
[0019]本實用新型中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述超聲波探頭相連接，用于獲得所述超聲波探頭探測的聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)所得到的聲學(xué)參數(shù)與所述孔隙介質(zhì)模型內(nèi)流體飽和度參數(shù)之間的關(guān)系，進行多孔介質(zhì)內(nèi)飽和度參數(shù)的反演和重建。
[0020]本實用新型與射線CT技術(shù)、核磁共振技術(shù)等相比，具有價格低廉、對人體無害、適合高溫高壓下大尺寸模型等優(yōu)點。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，通過對超聲波探頭進行組陣布置，結(jié)合信號分析與處理、數(shù)字成像和聲時衍射等技術(shù)，超聲波探測技術(shù)的應(yīng)用將有助于改善其在油藏物理模擬中的適用性，提高檢測的準(zhǔn)確性、實時性、直觀性，實現(xiàn)油藏物理模擬實驗向多孔介質(zhì)等微觀尺度發(fā)展，避免了電阻率探針影響流場流動及無法區(qū)分油、聚合物的缺點，克服其它方法對多孔介質(zhì)對其飽和度特征影響等弊端。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(單組超聲波探頭)。
[0022]圖2為本實用新型基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(多組超聲波探頭)。
[0023]圖中各標(biāo)記如下:
[0024]I孔隙介質(zhì)模型、2超聲波探頭、3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、4聚合物盛放容器、5原油盛放容器、6地層水盛放容器、7高壓流體泵、8試劑收集瓶、9壓力表、10恒溫箱。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于以下實施例。
[0026]如圖1和圖2所示，為本實用新型提供的基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，它包括注采系統(tǒng)、孔隙介質(zhì)模型1、超聲波探頭2和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3。其中，注采系統(tǒng)包括聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地層水盛放容器6，用于分別盛放聚合物、原油和地層水。聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地層水盛放容器6均與一個高壓流體泵7相連接，用于提供動力。聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地層水盛放容器6均與孔隙介質(zhì)模型I的入口相連通，以進行聚合物驅(qū)油模擬實驗?？紫督橘|(zhì)模型I的出口與一個試劑收集瓶8相連通，用于接收流體液。
[0027]本實用新型中，孔隙介質(zhì)模型I采用人工巖心制成，人工巖心的孔徑為0.1?10微米。
[0028]本實用新型中，可采用單組超聲波探頭2或多組超聲波探頭2，如圖1所示，為采用單組超聲波探頭布置式的實驗裝置，每組超聲波探頭2包括一個發(fā)射器和一個接收器，將發(fā)射器和接收器設(shè)置于孔隙介質(zhì)模型I相對的表面。采用單組超聲波探頭時，具體可采用固定式或移動式的布置方式，采用固定式布置時，只能測定物理模型一個點的飽和度；采用移動式的布置方式時，可將接收器和發(fā)射器在孔隙介質(zhì)模型表面移動，從而可以探測物理模型不同位置、多個點的飽和度。
[0029]如圖2所示，為采用多組超聲波探頭布置式的實驗裝置，每組超聲波探頭2中的發(fā)射器和接收器設(shè)置于孔隙介質(zhì)模型I相對的表面。采用多組所述超聲波探頭時，可探測多個點(整個物理模型)的飽和度。
[0030]本實用新型中，超聲波探頭2的頻率、尺寸和數(shù)量，是根據(jù)多孔介質(zhì)的尺寸、特性、溫度壓力條件和精度要求確定的；一般來說，可將超聲波探頭的頻率控制在20KHz至2MHz的頻率范圍內(nèi)。
[0031 ] 本實用新型中，超聲波探頭2與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3相連接，用于獲得超聲波探頭2探測的聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)所得到的聲學(xué)參數(shù)與孔隙介質(zhì)模型I內(nèi)流體飽和度參數(shù)之間的關(guān)系，進行多孔介質(zhì)內(nèi)飽和度參數(shù)的反演和重建。
[0032]本實用新型中，聚合物盛放容器4、原油盛放容器5和地層水盛放容器6與孔隙介質(zhì)模型I之間設(shè)有壓力表9，用于檢測注入流體的壓力。
[0033]本實用新型中，將注采系統(tǒng)、孔隙介質(zhì)模型I和超聲波探頭2設(shè)于一個恒溫箱10內(nèi)，以保持實驗?zāi)Ｐ偷母邷貭顟B(tài)，為高壓流體泵及注入系統(tǒng)提供實驗?zāi)Ｐ偷母邏籂顟B(tài)機流動狀態(tài)。
[0034]使用本實用新型實驗裝置進行油藏條件下多孔介質(zhì)中流體飽和度動態(tài)探測時，可按照下述步驟進行:
[0035]1、將超聲波探頭2固定于油藏條件下孔隙介孔模型I的表面；
[0036]2、超聲波探頭2與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3相連接，進行油藏條件下多孔介質(zhì)中流體飽和度的聲學(xué)參數(shù)探測。
[0037]3、移動超聲波探頭2的位置，并固定，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3進行油藏條件下多孔介質(zhì)中流體飽和度的聲學(xué)參數(shù)探測。
[0038]具體實驗時，油藏條件下多孔介質(zhì)中流體飽和度動態(tài)探測中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得超聲波探頭探測的聲學(xué)參數(shù)，根據(jù)聲學(xué)參數(shù)與多孔介質(zhì)內(nèi)流體飽和度參數(shù)之間的關(guān)系，進行多孔介質(zhì)內(nèi)飽和度參數(shù)的反演計算。具體的，可以通過標(biāo)定實驗，確定聲學(xué)參數(shù)與多孔介質(zhì)內(nèi)流體飽和度參數(shù)之間的關(guān)系。可以進行驅(qū)替實驗或飽和度實驗，通過聲學(xué)參數(shù)，利用射線理論、波動理論及圖像處理方法進行多孔介質(zhì)內(nèi)飽和度參數(shù)的反演計算機繪圖。
[0039]具體實施中，可以基于的射線理論透析成像方法，包括但不局限于變換重建法和技術(shù)展開法等反演方法，重建算法包括但不局限于射線追蹤、迭代重建等重建算法。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超聲波飽和度探測的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述實驗裝置包括注采系統(tǒng)、孔隙介質(zhì)模型、超聲波探頭和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 所述注采系統(tǒng)包括聚合物盛放容器、原油盛放容器和地層水盛放容器；所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器均與所述孔隙介質(zhì)模型的入口相連通； 所述孔隙介質(zhì)模型的出口與一試劑收集瓶相連通； 所述超聲波探頭設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型的表面上，且與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述孔隙介質(zhì)模型為天然巖心孔隙介質(zhì)模型或人工巖心孔隙介質(zhì)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述實驗裝置包括一組所述超聲波探頭，每組所述超聲波探頭包括一個發(fā)射器和一個接收器；所述發(fā)射器和所述接收器設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型相對的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述實驗裝置包括多組所述超聲波探頭，每組所述超聲波探頭包括一個發(fā)射器和一個接收器；每組所述超聲波探頭中的所述發(fā)射器和所述接收器設(shè)置于所述孔隙介質(zhì)模型相對的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器與所述孔隙介質(zhì)模型之間設(shè)有壓力表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述聚合物盛放容器、所述原油盛放容器和所述地層水盛放容器均與一高壓流體泵相連接，且該連接的管路上設(shè)有六通閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物驅(qū)油物理模擬實驗裝置，其特征在于:所述注采系統(tǒng)、所述孔隙介質(zhì)模型和所述超聲波探頭設(shè)于一恒溫箱內(nèi)。
【文檔編號】E21B43/24GK203961937SQ201420402868
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】楊勝來, 唐恩高, 王智林, 張賢松, 李強, 李保振, 陳浩, 李芳芳, 史樹有 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 中國石油大學(xué)(北京)