專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)裝置，特別是多孔介質(zhì)(巖石)中流動(dòng)泡沫 結(jié)構(gòu)圖像采集實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
泡沫驅(qū)油是一種利用氮?dú)?、天然氣或其它氣體與泡沫劑混合形成泡沫作為驅(qū)油介 質(zhì)的驅(qū)油方法。該技術(shù)能夠有效地提高原油采收率，它已逐步成為我國(guó)東部油田繼聚合物 驅(qū)油技術(shù)之后的又一主力提高原油采收率技術(shù)之一。然而，泡沫體系在多孔介質(zhì)中的微觀(guān) 滲流是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，它涉及到泡沫在在多孔介質(zhì)中生成、運(yùn)移、破滅、再生機(jī)理。深 入地研究泡沫流體在多孔介質(zhì)中滲流時(shí)泡沫形態(tài)結(jié)構(gòu)變化規(guī)律具有重要的意義。目前常用的流體在多孔介質(zhì)(巖石)中滲流特征研究手段包括核磁共振成像儀 (NMRI或MRI)技術(shù)、CT掃描技術(shù)、巖石驅(qū)替物理模擬和微觀(guān)刻蝕模型等。由于泡沫流體中多個(gè)氣體泡沫間的液膜壁太薄，核磁共振成像儀和CT掃描技術(shù) 很難將多個(gè)氣體泡沫區(qū)分開(kāi)，造成這兩項(xiàng)技術(shù)在泡沫結(jié)構(gòu)觀(guān)察研究中的應(yīng)用受到限制；巖 石驅(qū)替物理模擬能夠模擬高壓狀態(tài)下多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫的壓力和流量特征，但巖石由鋼 制巖石夾持器夾持，巖石內(nèi)部流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)是不可視的；微觀(guān)蝕刻模型是采用光化學(xué)蝕刻 技術(shù)將放大后的巖石孔喉特征光刻在玻璃等材料上，經(jīng)氫氟酸蝕刻后高溫?zé)Y(jié)成型制成。 在微觀(guān)蝕刻模型上進(jìn)行泡沫流動(dòng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)顯微鏡可直接觀(guān)察泡沫在多孔介質(zhì)孔喉結(jié)構(gòu)中 流動(dòng)時(shí)的生成、破滅、再生過(guò)程，配之以攝錄機(jī)系統(tǒng)可觀(guān)察和記錄泡沫結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀況。但 微觀(guān)蝕刻模型存在以下局限性(1)該模型不耐高壓，通常只能在常壓(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或略高 于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不能考慮壓力對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)的影響；(2)該模型屬二維模型，且 玻璃材料上反映的是放大后的巖石孔喉特征，不能準(zhǔn)確反映真實(shí)巖石的多孔介質(zhì)特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，用 于認(rèn)識(shí)泡沫在多孔介質(zhì)滲流過(guò)程中的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的一種多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn) 裝置，包括氣液注入系統(tǒng)、泡沫滲流模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)，其 中氣液注入系統(tǒng)由微量平流泵、氣體質(zhì)量流量控制儀和高壓氣瓶組成；泡沫滲流模擬系統(tǒng) 由多測(cè)點(diǎn)填砂管模型、壓力傳感器和六通閥組成；產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)由回壓控制裝置、 分離裝置和計(jì)量裝置組成。在泡沫滲流模擬系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)之間還連接有圖 像采集系統(tǒng)，該圖像采集系統(tǒng)由泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗、放大泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)顯微鏡、彩色攝像 頭和計(jì)算機(jī)組成，其中泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗的入口端連接泡沫滲流模擬系統(tǒng)的六通閥，觀(guān) 察窗的出口端連接產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)中的回壓控制裝置，觀(guān)察窗由兩片5cmX2cm的 耐壓有機(jī)玻璃組成，外部由鋼塊結(jié)構(gòu)固定，兩玻璃片間的滲流通道邊緣部位有金屬墊片，金 屬墊片的厚度為20 μ m-200 μ m。
上述氣體質(zhì)量流量控制儀測(cè)量范圍0-30mL/min，壓力范圍0_30MPa。上述的多測(cè)點(diǎn)填砂管模型壓力傳感器精度為0. OlMPa0上述的觀(guān)察窗由兩片5cmX2cm的耐高壓有機(jī)玻璃組成，壓力范圍O-lOMPa。外部 由鋼塊結(jié)構(gòu)固定，外形尺寸IOcmX IOcm。兩玻璃片間為滲流通道，通道厚度由邊緣部位金屬 墊片確定，厚度范圍20 μ m-200 μ m。觀(guān)察窗通過(guò)六通閥與多測(cè)點(diǎn)填砂管的注入端、產(chǎn)出端及 中部各個(gè)測(cè)壓點(diǎn)相連接，觀(guān)察窗的入口端還和回壓控制裝置相連。上述的放大泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)的顯微鏡物鏡倍數(shù)為1-80X，載物臺(tái)下部有背景光源， 所述的彩色攝像頭拍照功能像素為1200萬(wàn)。本發(fā)明是在泡沫滲流模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在高壓狀態(tài)下將流動(dòng)泡沫從填砂管模型 中導(dǎo)出到泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗實(shí)現(xiàn)泡沫結(jié)構(gòu)圖像的實(shí)時(shí)觀(guān)察和采集。通過(guò)圖像采集系統(tǒng)獲 得不同時(shí)刻以及不同巖心位置處泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖像，實(shí)現(xiàn)了高壓狀態(tài)下對(duì)在多孔介質(zhì)(巖 石)滲流過(guò)程中泡沫結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀(guān)察和圖像采集。


圖1為依據(jù)本發(fā)明所提供的多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置的 示意圖。圖2為本發(fā)明所提供實(shí)驗(yàn)裝置中泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗的頂部俯視圖。圖3為本發(fā)明所提供實(shí)驗(yàn)裝置中泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣液注入系統(tǒng)、泡沫滲流 模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)。其中，氣液注入系統(tǒng)包括微量平流泵1、 氣體質(zhì)量流量控制儀2和高壓氣瓶3組成，微量平流泵1與起泡劑容器入口相連，起泡劑溶 液出口和氣體質(zhì)量流量控制儀2共同與泡沫滲流模擬系統(tǒng)的入口相連，用于提供生成泡沫 的注入條件；在泡沫滲流模擬系統(tǒng)中，多測(cè)點(diǎn)填砂管模型4用于在多孔介質(zhì)(巖石)中產(chǎn)生 流動(dòng)泡沫，各測(cè)點(diǎn)壓力傳感器5連接在六通閥6上，用于采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各測(cè)點(diǎn)壓力和導(dǎo) 出各測(cè)點(diǎn)泡沫流體；在圖像采集系統(tǒng)中，泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗7由兩片5cmX2cm的耐高壓 有機(jī)玻璃片19和耐高壓有機(jī)玻璃片IV組成，玻璃片19和玻璃片IV上下為塑料墊片18 和塑料墊片18^周?chē)鸀橄鹉z密封圈21，外部由鋼塊結(jié)構(gòu)16和鋼塊結(jié)構(gòu)通過(guò)帶有標(biāo)尺的 螺栓14固定，鋼塊結(jié)構(gòu)16和鋼塊結(jié)構(gòu)的中部開(kāi)有觀(guān)察孔17和觀(guān)察孔17^ ；有機(jī)玻璃片 19和有機(jī)玻璃片間為滲流通道，通道厚度由邊緣部位的金屬墊片20確定，厚度范圍為 20 μ m-200 μ m，通道兩端通過(guò)導(dǎo)管15和導(dǎo)管分別與六通閥6和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng) 的回壓控制裝置11相連，用于采集多孔介質(zhì)中各測(cè)點(diǎn)處流出的流動(dòng)泡沫，放大泡沫微觀(guān)結(jié) 構(gòu)顯微鏡8和彩色攝像頭9用于觀(guān)測(cè)并記錄流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)10與彩色攝像頭9相連， 用于采集并存儲(chǔ)泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖像；在產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)中，回壓控制裝置11用于控 制泡沫滲流過(guò)程的回壓，分離裝置12、計(jì)量裝置13用于分離和計(jì)量產(chǎn)出流體。本發(fā)明工作時(shí)，首先通過(guò)氣液注入系統(tǒng)設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件(氣、液注入速度，回壓等)， 注入氣體和起泡劑，在多測(cè)點(diǎn)填砂管模型4中逐漸生成泡沫流體，到達(dá)出口端后經(jīng)過(guò)六通閥6進(jìn)入泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗7，通過(guò)放大泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)顯微鏡8和彩色攝像頭9觀(guān)察流動(dòng) 泡沫結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)計(jì)算機(jī)10的屏幕預(yù)覽泡沫流動(dòng)狀態(tài)并進(jìn)行存儲(chǔ)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以通 過(guò)調(diào)整六通閥6，使不同測(cè)點(diǎn)處泡沫流體進(jìn)入泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗7，觀(guān)測(cè)填砂管不同部位 泡沫結(jié)構(gòu)特征。 本發(fā)明針對(duì)在高壓實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下真實(shí)巖石中滲流的泡沫，實(shí)現(xiàn)了泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)的實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)觀(guān)察和圖像采集。本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，在采集圖像基礎(chǔ)上可對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量化描 述，為開(kāi)展泡沫在多孔介質(zhì)中的微觀(guān)流動(dòng)研究提供了有效的工具。
權(quán)利要求
1.一種多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣液注入系統(tǒng)、泡沫滲 流模擬系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)，其中氣液注入系統(tǒng)由微量平流泵、氣體質(zhì)量流量控 制儀和高壓氣瓶組成；泡沫滲流模擬系統(tǒng)由多測(cè)點(diǎn)填砂管、壓力傳感器及六通閥構(gòu)成 ’產(chǎn) 出流體分離計(jì)量系統(tǒng)由回壓控制裝置、氣液分離裝置及計(jì)量裝置組成，其特征是在泡沫滲 流模擬系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)之間還連接有圖像采集系統(tǒng)，該圖像采集系統(tǒng)由泡沫 微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗、放大泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)顯微鏡、彩色攝像頭和計(jì)算機(jī)組成，其中泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu) 觀(guān)察窗的入口端連接泡沫滲流模擬系統(tǒng)的六通閥，觀(guān)察窗的出口端連接產(chǎn)出流體分離計(jì)量 系統(tǒng)中的回壓控制裝置，觀(guān)察窗由兩片5cmX2cm的耐壓有機(jī)玻璃組成，外部由鋼塊結(jié)構(gòu)固 定，兩玻璃片間的滲流通道邊緣部位有金屬墊片，金屬墊片的厚度為20 μ m-200 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于，泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察窗用帶有標(biāo)尺的固定螺栓安置于顯微鏡載物臺(tái)上，可以自由調(diào)節(jié)位 置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔介質(zhì)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在 于，所說(shuō)的觀(guān)察窗通過(guò)六通閥與多測(cè)點(diǎn)填砂管的注入端、產(chǎn)出端及中部各個(gè)測(cè)壓點(diǎn)相連接， 觀(guān)察窗的入口端還和回壓控制裝置相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔介質(zhì)(巖石)中流動(dòng)泡沫結(jié)構(gòu)圖像實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)裝置，包括氣液注入系統(tǒng)、泡沫滲流模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)。其中氣液注入系統(tǒng)用于提供泡沫滲流模擬實(shí)驗(yàn)的流體條件；泡沫滲流模擬系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)模擬泡沫滲流的多孔介質(zhì)環(huán)境和模擬過(guò)程中壓力數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)；圖像采集系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)泡沫滲流過(guò)程中泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖像的采集；產(chǎn)出流體分離計(jì)量系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)巖石出口產(chǎn)出流體的自動(dòng)分離和計(jì)量。針對(duì)在高壓實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下真實(shí)巖石中滲流的泡沫，實(shí)現(xiàn)了泡沫微觀(guān)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀(guān)察和圖像采集。本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)，在采集圖像基礎(chǔ)上可對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量化描述，為開(kāi)展泡沫在多孔介質(zhì)中的微觀(guān)流動(dòng)研究提供了有效的工具。
文檔編號(hào)G01N21/85GK102128837SQ201110009069
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月8日
發(fā)明者侯健, 宋新旺, 曹緒龍, 李振泉, 杜慶軍, 王其偉, 郭平, 鹿騰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)