本發(fā)明屬于石油工程和工藝技術(shù)領域，具體涉及一種適用于實驗室環(huán)境可實現(xiàn)氣液交替注入或同時注入的氣液注入模擬驅(qū)油的裝置及方法，該模擬驅(qū)油裝置和方法還能直接實現(xiàn)流體性能的測定。

背景技術(shù)：

石油是不可再生的能源，經(jīng)濟有效地開發(fā)現(xiàn)有油田是永恒的課題。水驅(qū)可以提高采收率1/3-1/5，我國各大油田均已處于水驅(qū)后期，但有半數(shù)以上的石油地質(zhì)儲量仍殘留在地下，需要開展有效的三次采油技術(shù)，可以使我國石油產(chǎn)量增加10％-20％。化學驅(qū)技術(shù)是在三次采油中應用最廣泛最成熟的，而物理模擬驅(qū)油實驗結(jié)果的好壞是判斷化學驅(qū)能否在現(xiàn)場應用的主要依據(jù)。

目前，物理模擬驅(qū)油實驗裝置主要針對聚合物驅(qū)、三元復合驅(qū)或氣驅(qū)實驗需要和特點設計的，而專門針對氣液交替注入設計的物理模擬驅(qū)油裝置很少，大部分都是由以上裝置改造的，存在氣液交替時壓力波動大，氣體流量計量不準確等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種適用于實驗室環(huán)境適用于實驗室環(huán)境可實現(xiàn)氣液交替注入或同時注入的氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置。

本發(fā)明的上述目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置，包括模擬油藏的模型系統(tǒng)、向模型系統(tǒng)注入驅(qū)替介質(zhì)的注入系統(tǒng)和對模型系統(tǒng)的流出液進行計量采集的流出液計量采集系統(tǒng)，所述模型系統(tǒng)包括巖心夾置器(A)，還包括用于獲取巖心中流體性能的測定系統(tǒng)，所述測定系統(tǒng)包括：

第一質(zhì)量流量計(H1)和第一可視毛細管(G5)，二者串聯(lián)連接在巖心夾置器(A)的巖心夾置器入口(A1)端，第一質(zhì)量流量計(H1)的入口端處設置有第一壓力傳感器(P1)；第一質(zhì)量流量計(H1)的入口端連接到所述注入系統(tǒng)；

第二質(zhì)量流量計(H2)和第二可視毛細管(G6)，二者通過氣動閥(K24)串聯(lián)連接到巖心夾置器(A)的巖心夾置器出口(A8)，并且?guī)r心流體采集點(A2-A7)分別通過氣動閥(K18-K23)連接到第二質(zhì)量流量計(H2)的入口端，第二質(zhì)量流量計(H2)入口端設置第五壓力傳感器(P7)；第二可視毛細管(G6)的出口端連接到所述流出液計量采集系統(tǒng)。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述流出液計量采集系統(tǒng)包括第一回壓閥(B1)、第二回壓閥(B2)、氣動閥(K3)、氣動閥(K25)和油氣水計量裝置(D)，第二可視毛細管(G6)的出口端依次通過第二回壓閥(B2)、氣動閥(K25)連接到油氣水計量裝置(D)，巖心夾置器(A)的巖心夾置器出口(A8)依次通過第一回壓閥(B1)、氣動閥(K3)連接到油氣水計量裝置(D)。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述第一可視毛細管(G5)位于巖心夾置器(A)的巖心夾置器入口(A1)端且與管線相連，沿第一可視毛細管(G5)長度方向平行的一側(cè)設有第一光源(G3)，另一側(cè)設有第一高倍攝像機(G7)，第一可視毛細管(G5)的入口和出口之間并聯(lián)有第一壓差傳感器(P5)用以測量第一可視毛細管(G5)入口和出口之間的壓力差。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述第二可視毛細管(G6)位于巖心夾置器出口(A8)端與管線相連，沿第二可視毛細管(G6)長度方向平行的一側(cè)設有第二光源(G4)，另一側(cè)設有第二高倍攝像機(G8)，第二可視毛細管(G6)的入口和出口之間并聯(lián)有第二壓差傳感器(P6)。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述注入系統(tǒng)包括向模型系統(tǒng)注入氣體的氣體注入系統(tǒng)和向模型系統(tǒng)注入液體的液體注入系統(tǒng)。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述氣體注入系統(tǒng)包括：

并聯(lián)連接的第一氣體活塞容器L1和第二氣體活塞容器L2，其中，

所述第一氣體活塞容器(L1)的上端開口處設有氣動閥(K10)和用于測量第一氣體活塞容器(L1)內(nèi)部氣體壓力的第三壓力傳感器(P3)，第一氣體活塞容器(L1)的上端開口通過氣動閥(K11)與第一排空管(U1)相連通；第一氣體活塞容器(L1)的下端開口通過氣動閥(K14)連接到第二恒壓恒速泵(R2)、通過氣動閥(K16)連接到第三液體接收容器(F3)；

第二氣體活塞容器(L2)的上端開口處設有氣動閥(K9)和用于測量第二氣體活塞容器(L2)內(nèi)部氣體壓力的第四壓力傳感器(P4)，第二氣體活塞容器(L2)的上端開口通過氣動閥(K12)與第二排空管(U2)相連通；第二氣體活塞容器(L2)的下端開口通過氣動閥(K13)連接到第三恒壓恒速泵(R3)、通過氣動閥(K17)連接到第三液體接收容器(F3)；

用于存儲高壓氣體的高壓氣瓶(N)，所述高壓氣瓶(N)通過氣動閥(K8)連接到一氣體增壓泵(M)，所述氣體增壓泵(M)通過氣動閥(K7)連接到氣動閥(K9)和氣動閥(K10)的交接處，氣動閥(K7、K9、K10)的交接處通過氣動閥(K6)連接到第一質(zhì)量流量計(H1)的入口端。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述液體注入系統(tǒng)包括液體活塞容器(E)，所述液體活塞容器(E)的上端入口處設置有用于測量液體活塞容器(E)中液體壓力的第二壓力傳感器(P2)，液體活塞容器(E)的上端開口分別通過氣動閥(K2)與第一液體接收器(F1)相連以及通過氣動閥(K5)連接到第一質(zhì)量流量計(H1)的入口端；所述液體活塞容器(E)的下端開口通過氣動閥(K4)與第一恒壓恒速泵(R1)相連，并通過氣動閥(K15)與第二液體接收容器(F2)相連。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述巖心夾置器(A)、第一回壓閥(B1)、第二回壓閥(B2)、油氣水計量裝置(D)、液體活塞容器(E)、液體接收容器(F1)、第一質(zhì)量流量計(H1)、第二質(zhì)量流量計(H2)、第一氣體活塞容器(L1)、第二氣體活塞容器(L2)以及第一不透光箱(G1)和第二不透光箱(G2)均置于恒溫箱(Q)中。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置中，所述第一質(zhì)量流量計(H1)、第二質(zhì)量流量計(H2)、氣動閥(K1-K25)、各壓力傳感器(P1-P4，P7)、各壓差傳感器(P4，P5)、恒溫箱(Q)、各恒壓恒速泵(R1-R3)、第一光源(G3)、第二光源(G4)、第一高倍攝像機(G7)、第二高倍攝像機(G8)、氣體增壓泵M均電連接到計算機(W)。

本發(fā)明還提供一種氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法，該方法采用上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置進行氣液注入模擬驅(qū)油實驗以及對巖心中流體性能進行測定，包括以下步驟：

步驟一：將三層非均質(zhì)含油巖心放入巖心夾置器(A)中，液體裝入液體活塞容器(E)中，高壓氣瓶(N)中氣體種類滿足所述模擬驅(qū)油實驗的設計，第一氣體活塞容器(L1)和第二氣體活塞容器(L2)中的活塞位于頂部，所有氣動閥均處于關閉狀態(tài)，計算機(W)控制恒溫箱(Q)加熱至模擬驅(qū)油實驗預設溫度；計算機(W)控制第一光源(G3)和第二光源(G4)開啟，并控制第一高倍攝像機(G7)和第二高倍攝像機(G8)開啟；

步驟二：計算機(W)控制氣動閥(K8，K7，K10，K16)開啟，高壓氣瓶(N)中的氣體通過氣體增壓泵(M)和氣動閥(K8，K7，K10)進入第一氣體活塞容器(L1)中，當?shù)谝粴怏w活塞容器(L1)中的活塞被推到底部，計算機(W)控制氣動閥(K10，K16)關閉；計算機(W)控制氣動閥(K9，K17)開啟，高壓氣瓶(N)中的氣體通過增壓泵(M)和氣動閥(K8，K7，K9)進入第二氣體活塞容器(L2)中，當?shù)诙怏w活塞容器(L2)中的活塞被推到底部，計算機(W)控制氣動閥(K8，K7，K9，K17)關閉；

步驟三：根據(jù)模擬驅(qū)油實驗設計的回壓設定第一回壓閥(B1)的壓力值，計算機(W)控制氣動閥(K4，K13，K14)開啟，計算機(W)控制第一恒壓恒速泵(R1)、第二恒壓恒速泵(R2)和第三恒壓恒速泵(R3)分別對液體活塞容器(E)、第一氣體活塞容器(L1)、第二氣體活塞容器(L2)加壓，當?shù)诙毫鞲衅?P2)、第三壓力傳感器(P3)或第四壓力傳感器(P4)的壓力值與第一回壓閥(B1)的壓力值相等時，計算機(W)控制相應的恒壓恒速泵停止；

步驟四：采用氣液交替注入方式或氣液同時注入方式向巖心夾置器(A)中的含油巖心中注入驅(qū)油介質(zhì)，在注入過程中，計算機(W)通過第一高倍攝像機(G7)和第一光源(G3)觀測氣體、液體或氣液混合物的流動狀態(tài)，同時結(jié)合第一質(zhì)量流量計(H1)和第一壓差傳感器(P5)的數(shù)值計算出氣體、液體或氣液混合物的運動粘度；計算機(W)控制氣動閥(K18-K24)中的一個開啟，設定回壓閥(B2)的壓力等于第五壓力傳感器(P7)的壓力值，通過第二高倍攝像機(G8)和第二光源(G4)可觀測對應三層非均質(zhì)巖心流體采集點(A2-A7)及巖心夾置器出口(A8)的流體流動狀態(tài)，同樣結(jié)合第二質(zhì)量流量計(H2)和第二壓差傳感器(P6)的數(shù)值計算出該采集點流體的運動粘度，直到滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間為止。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法中，步驟四中的氣液同時注入方式包括以下步驟：

計算機(W)控制氣動閥(K3，K5，K6，K10)開啟，計算機(W)控制第一恒壓恒速泵(R1)、第二恒壓恒速泵(R2)以模擬驅(qū)油實驗設計的氣液比、注入速度注入液體和氣體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，計算機(W)控制氣動閥(K3，K5，K6，K10)關閉并停止第一恒壓恒速泵(R1)和第二恒壓恒速泵(R2)；在實驗過程中計算機(W)記錄第一壓力傳感器(P1)的壓力值及第一質(zhì)量流量計(H1)泡沫流體的流速和注入時間，并實時記錄油氣水計量裝置(D)中油、氣、水體積。

上述氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法中，步驟四中的氣液交替注入方式包括交替進行的以下步驟：

(1)注入液體時，計算機(W)控制氣動閥(K3，K4，K5)開啟，計算機(W)控制第一恒壓恒速泵(R1)以恒定的模擬驅(qū)油實驗設計的速度注入液體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，計算機(W)控制氣動閥(K5)關閉，并停止第一恒壓恒速泵(R1)；計算機(W)同時記錄液體注入時的第一壓力傳感器(P1)的值、液體注入時間和速度，通過第一質(zhì)量流量計(H1)測量的液體注入速度校正通過第一恒壓恒速泵(R1)記錄的注入速度；

在注入液體過程中，計算機(W)同時控制氣動閥(K13，K14)開啟，并分別比較第三壓力傳感器(P3)、第四壓力傳感器(P4)的壓力值與第一壓力傳感器(P1)的壓力值的大小，即當?shù)谌龎毫鞲衅?P3)的壓力值大于第一壓力傳感器(P1)的壓力值時，計算機(W)控制氣動閥(K11)開啟，氣體從第一排空管(U1)排出，直到第三壓力傳感器(P3)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，關閉氣動閥(K11)；當?shù)谌龎毫鞲衅?P3)的壓力值小于第一壓力傳感器(P1)的壓力值時，計算機(W)控制第二恒壓恒速泵(R2)對第一氣體活塞容器(L1)加壓，直到第三壓力傳感器(P3)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，停止第二恒壓恒速泵(R2)加壓；同樣，當?shù)谒膲毫鞲衅?P4)的壓力值大于第一壓力傳感器(P1)的壓力值，計算機(W)控制氣動閥(K12)開啟，氣體從第二排空管(U2)排出，直到第四壓力傳感器(P4)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，關閉氣動閥(K12)；當?shù)谒膲毫鞲衅?P4)的壓力值小于第一壓力傳感器(P1)的壓力值時，計算機(W)控制第三恒壓恒速泵(R3)對第二氣體活塞容器(L2)加壓，直到第四壓力傳感器(P4)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，停止第三恒壓恒速泵(R3)加壓，直到液體注入完畢；

(2)注入氣體時，計算機(W)控制氣動閥(K3，K6，K10)開啟，計算機(W)控制第二恒壓恒速泵(R2)以模擬驅(qū)油實驗設計的速度注入氣體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，計算機(W)控制氣動閥(K6，K10)關閉并停止第二恒壓恒速泵(R2)；計算機(W)記錄氣體注入時的第一壓力傳感器(P1)的值、氣體注入速度和時間，通過第一質(zhì)量流量計(H1)測量的氣體注入速度校正通過第二恒壓恒速泵(R2)記錄的注入速度；

在注入氣體過程中，計算機(W)比較第四壓力傳感器(P4)的壓力值與第一壓力傳感器(P1)的壓力值的大小，當?shù)谒膲毫鞲衅?P4)的壓力值大于第一壓力傳感器(P1)的壓力值，計算機(W)控制氣動閥(K12)開啟，氣體從第二排空管(U2)排出，直到第四壓力傳感器(P4)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，關閉氣動閥(K12)；當?shù)谒膲毫鞲衅?P4)的壓力值小于第一壓力傳感器(P1)的壓力值，計算機(W)控制第三恒壓恒速泵(R3)對第二氣體活塞容器(L2)加壓，直到第四壓力傳感器(P4)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，停止第三恒壓恒速泵(R3)加壓，直到氣體注入完畢，或當?shù)谝粴怏w活塞容器(L1)中氣體體積用完時，計算機(W)控制氣動閥(K9)開啟，控制氣動閥(K10)關閉并停止第二恒壓恒速泵(R2)，計算機(W)控制第三恒壓恒速泵(R3)以同樣的模擬驅(qū)油實驗設計的速度繼續(xù)注入氣體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，計算機W控制氣動閥(K6，K9)關閉和停止第三恒壓恒速泵(R3)；

在注入氣體過程中，計算機(W)同時比較第二壓力傳感器(P2)的壓力值與第一壓力傳感器(P1)的壓力值的大小，當?shù)诙毫鞲衅?P2)的壓力值大于第一壓力傳感器(P1)的壓力值時，計算機(W)控制氣動閥(K2)開啟，排出多余液體到第一液體接收容器(F1)中，直到第二壓力傳感器(P2)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，關閉氣動閥(K2)；當?shù)诙毫鞲衅?P2)的壓力值小于第一壓力傳感器(P1)的壓力值，計算機(W)控制第一恒壓恒速泵(R1)對液體活塞容器(E)加壓，直到第二壓力傳感器(P2)的壓力值等于第一壓力傳感器(P1)的壓力值為止，停止第一恒壓恒速泵(R1)，直到氣體注入完畢。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明裝置通過設置可視毛細管、質(zhì)量流量計和壓差傳感器，可觀測流體在進入巖心前、在巖心中不同層位不同位置以及流出巖心后的流體形態(tài)及運動粘度，在模擬驅(qū)油的同時直接實現(xiàn)流體性能的測定，有助于分析注入流體或注入流體與原油混合后在地層中的運動狀態(tài)和速度，為研究流體運移規(guī)律和驅(qū)油機理提供技術(shù)支持；通過第二、第三恒速恒壓泵實時控制第一氣體活塞容器、第二氣體活塞容器中注入氣體的壓力，使第一氣體活塞容器、第二氣體活塞容器中注入氣體的壓力與巖心夾置器入口注入壓力相同，實現(xiàn)了氣液注入過程中氣體注入壓力平穩(wěn)，控制精度高；通過第一恒速恒壓泵實時控制液體活塞容器中注入液體的壓力，使液體活塞容器中注入液體的壓力與巖心夾置器入口注入壓力相同，實現(xiàn)了氣液注入過程中液體注入壓力平穩(wěn)，控制精度高；通過質(zhì)量流量計準確計量氣體、液體或氣液混合物流體的流速及流量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標記表示為：

A：巖心夾置器，A1：巖心夾置器入口，A8：巖心夾置器出口。A2-A7：巖心流體采集點；

B1：第一回壓閥，B2：第二回壓閥；D：油氣水計量裝置；G1：第一不透光密封箱，G2：第二不透光密封箱；G3：第一光源，G4：第二光源；G5：第一可視毛細管，G6：第二可視毛細管；G7：第一高倍攝像機，G8：第二高倍攝像機；H1：第一質(zhì)量流量計，H2：第二質(zhì)量流量計；

E：液體活塞容器；F1：第一液體接收器，F(xiàn)2：第二液體接收器，F(xiàn)3：第三液體接收器；K1-K25：氣動閥；L1：第一氣體活塞容器，L2：第二氣體活塞容器；M：氣體增壓泵；N：高壓氣瓶；U1：第一排空管，U2：第二排空管；P1：第一壓力傳感器，P2：第二壓力傳感器，P3：第三壓力傳感器，P4：第四壓力傳感器；P5：第一壓差傳感器，P6：第二壓差傳感器；P7：第五壓力傳感器；Q：恒溫箱；

R1：第一恒壓恒速泵，R2：第二恒壓恒速泵，R3：第三恒壓恒速泵；W：計算機。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置及方法進行詳細說明。

氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置

如圖1所示，為本發(fā)明的氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置的實施例，該裝置是一種適用于實驗室環(huán)境的模擬及測定裝置(粗線表示物理管道連接，細線表示電連接)，包括模擬油藏的模型系統(tǒng)、向模型系統(tǒng)注入氣體的氣體注入系統(tǒng)、向模型系統(tǒng)注入液體的液體注入系統(tǒng)、對模型系統(tǒng)的流出液進行計量采集的流出液計量采集系統(tǒng)以及用于獲取巖心中流體性能的測定系統(tǒng)，其中：

本實施例中的模型系統(tǒng)為巖心夾置器A用于制作不同含油級別的巖心樣品以及作為放置樣品的容器，它具有與氣體注入系統(tǒng)、液體注入系統(tǒng)、測定系統(tǒng)相連通的巖心夾置器入口A1、與測定系統(tǒng)相連通的巖心夾置器出口A8。置于巖心夾置器A中的巖心為上中下三層非均質(zhì)巖心，三層非均質(zhì)巖心共用同一巖心夾置器入口A1注入流體、同一巖心夾置器出口A8采出流體，上中下三層非均質(zhì)巖心每層分別在位于巖心長度方向的三分之一位置設置巖心流體采集點A2-A7，用于輔助研究流體運移規(guī)律和驅(qū)油機理。

本實施例中的氣體注入系統(tǒng)包括用于存儲高壓氣體的高壓氣瓶N以及并聯(lián)連接的第一氣體活塞容器L1和第二氣體活塞容器L2，第一氣體活塞容器L1的上端開口處設有第三壓力傳感器P3，用于測量第一氣體活塞容器L1內(nèi)部的氣體壓力；第一氣體活塞容器L1的上端開口通過氣動閥K11與第一排空管U1相連通，用于排出氣體，降低第一氣體活塞容器L1中氣體的壓力；第一氣體活塞容器L1的上端開口處還設有氣動閥K10，用于控制第一氣體活塞容器L1與其他部件的連通；第一氣體活塞容器L1的下端開口處通過氣動閥K14連接到第二恒壓恒速泵R2、通過氣動閥K16連接到第三液體接收容器F3，第三液體接收容器F3用于接收第一、第二氣體活塞容器中活塞下部的液體，可使氣體活塞容器充入高壓氣體。

同理，第二氣體活塞容器L2的上端開口處設有第四壓力傳感器P4，用于測量第二氣體活塞容器L2內(nèi)部的氣體壓力；第二氣體活塞容器L2的上端開口通過氣動閥K12與第二排空管U2相連通，用于排出氣體，降低第二氣體活塞容器L2中氣體的壓力；第二氣體活塞容器L2的上端開口處還設有氣動閥K9，用于控制第二氣體活塞容器L2與其他部件的連通；第二氣體活塞容器L2的下端開口通過氣動閥K13連接到第三恒壓恒速泵R3、通過氣動閥K17連接到第三液體接收容器F3，第三恒壓恒速泵R3用于控制第二氣體活塞容器L2中氣體流速和壓力。

高壓氣瓶N通過氣動閥K8連接到一氣體增壓泵M，氣體增壓泵M用于提高氣體壓力，其通過氣動閥K7連接到氣動閥K9和氣動閥K10的交接處，氣動閥K7、K9、K10的交接處通過氣動閥K6連接到第一質(zhì)量流量計H1的入口端。

本實施例中的液體注入系統(tǒng)包括液體活塞容器E，該液體活塞容器E的上端入口處設置有第二壓力傳感器P2，用于測量液體活塞容器E中液體的壓力，液體活塞容器E的上端開口分別通過氣動閥K2與第一液體接收器F1相連以及通過氣動閥K5連接到第一質(zhì)量流量計H1的入口端，第一液體接收器F1用于接收液體活塞容器E中的液體。液體活塞容器E的下端開口通過氣動閥K4與第一恒壓恒速泵R1相連、通過氣動閥K15與第二液體接收容器F2相連，其中，第一恒壓恒速泵R1控制液體活塞容器E中液體的流速和壓力，第二液體接收容器F2接收液體活塞容器E中活塞下部的液體。

本實施例中的測定系統(tǒng)包括第一質(zhì)量流量計H1、第二質(zhì)量流量計H2、第一可視毛細管G5和第二可視毛細管G6，其中，第一質(zhì)量流量計H1和第一可視毛細管G5串聯(lián)連接在巖心夾置器A的巖心夾置器入口A1端，第一質(zhì)量流量計H1的入口端處設置有第一壓力傳感器P1，第一質(zhì)量流量計H1的入口端連接到氣體注入系統(tǒng)和液體注入系統(tǒng)，用于測量注入氣體、液體或氣液混合物的流速，第一壓力傳感器P1測量第一質(zhì)量流量計H1入口端的壓力；第二質(zhì)量流量計H2和第二可視毛細管G6通過氣動閥K24串聯(lián)連接到巖心夾置器A的巖心夾置器出口A8，并且?guī)r心流體采集點A2-A7分別通過氣動閥K18-K23連接到第二質(zhì)量流量計H2的入口端，第二質(zhì)量流量計H2入口端設置第五壓力傳感器P7，第二質(zhì)量流量計H2用于測量巖心流體采集點流出的氣體、液體或氣液混合物的流速。第二可視毛細管G6的出口端連接到流出液計量采集系統(tǒng)。

第一可視毛細管G5位于巖心夾置器A的巖心夾置器入口A1處與管線相連(可視毛細管不是套在管線上的，他是單獨的設備，與管線連接的)，沿第一可視毛細管G5長度方向平行的一側(cè)設有第一光源G3，另一側(cè)設有第一高倍攝像機G7，第一可視毛細管G5的入口和出口之間并聯(lián)有第一壓差傳感器P5，用于測量第一可視毛細管G5入口和出口之間的壓力差，第一可視毛細管G5、第一光源G3、第一高倍攝像機G7以及第一壓差傳感器P5均置于第一不透光密封箱G1的箱體內(nèi)，目的是避免外界光線干擾，使攝像機拍攝更加清晰穩(wěn)定，保持溫度恒定，提高測量精度；同樣，第二可視毛細管G6位于巖心夾置器出口A8側(cè)與管線相連，沿第二可視毛細管G6長度方向平行的一側(cè)設有第二光源G4，另一側(cè)設有第二高倍攝像機G8，第二可視毛細管G6的入口和出口之間并聯(lián)有第二壓差傳感器P6，第二可視毛細管G6、第二光源G4、第二高倍攝像機G8以及第二壓差傳感器P6均在不透光密封箱體G2中。

本實施例中的流出液計量采集系統(tǒng)包括第一回壓閥B1、第二回壓閥B2、氣動閥K3、氣動閥K25和油氣水計量裝置D，第二可視毛細管G6的出口端依次通過第二回壓閥B2、氣動閥K25連接到油氣水計量裝置D，巖心夾置器A的巖心夾置器出口A8依次通過第一回壓閥B1、氣動閥K3連接到油氣水計量裝置D，第一回壓閥B1和第二回壓閥B2分別用于控制巖心夾置器出口A8和第二可視毛細管G6的出口壓力，油氣水計量裝置D用于計量不同時間油、氣、水的采出體積。

巖心夾置器A、第一回壓閥B1、第二回壓閥B2、油氣水計量裝置D、液體活塞容器E、液體接收容器F1、第一質(zhì)量流量計H1、第二質(zhì)量流量計H2、第一氣體活塞容器L1、第二氣體活塞容器L2以及第一不透光箱G1和第二不透光箱G2均置于恒溫箱Q中，目的是保持實驗過程中注入流體溫度恒定，提高實驗精度，恒溫箱加熱溫度范圍為25℃-200℃。而其它部件不放入恒溫箱Q中是為了防止儀器老化，提高儀器壽命及安全性。

第一質(zhì)量流量計H1、第二質(zhì)量流量計H2、氣動閥K1-K25、各壓力傳感器P1-P6、恒溫箱Q、各恒壓恒速泵R1-R3、第一光源G3、第二光源G4、第一高倍攝像機G7、第二高倍攝像機G8、氣體增壓泵M均電連接到計算機W，由計算機W采集相應部件的數(shù)據(jù)、設定相應部件的參數(shù)以及控制相應部件的執(zhí)行。

以上各部件按照上述連接關系形成本發(fā)明的氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定裝置，該裝置中接觸到氣體介質(zhì)和/或液體介質(zhì)的各部件以及連接各部件的管線均耐酸堿腐蝕，且耐壓在50MPa以上；第一質(zhì)量流量計H1和第二質(zhì)量流量計H2可選擇?？怂共_公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品可測量氣相、液相和氣液兩相的質(zhì)量流量，第一可視毛細管G5和第二可視毛細管G6可為藍寶石材質(zhì)，耐壓50MPa以上、耐溫200℃以上；第一氣體活塞容器L1和第二氣體活塞容器L2容積為2000mL或3000mL，根據(jù)巖心夾置器中的巖心孔隙體積來選定，巖心孔隙體積小于200mL，選用2000mL，巖心孔隙體積大于200mL，選用3000mL，液體活塞容器E容積為500mL或1000mL，根據(jù)巖心夾置器中的巖心孔隙體積來選定，巖心孔隙體積小于200mL，選用500mL，巖心孔隙體積大于200mL，選用1000mL。

氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法

采用上述裝置可以進行氣液注入模擬驅(qū)油實驗以及對巖心中流體性能進行測定，具體的氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法包括以下步驟：

步驟一：將三層非均質(zhì)含油巖心放入巖心夾置器A中，液體裝入液體活塞容器E中，高壓氣瓶N中氣體種類滿足實驗的設計，第一氣體活塞容器L1和第二氣體活塞容器L2中的活塞位于頂部，所有氣動閥均處于關閉狀態(tài)，計算機W控制恒溫箱Q加熱至實驗預設溫度；計算機W控制第一光源G3和第二光源G4開啟，并控制第一高倍攝像機G7和第二高倍攝像機G8開啟并記錄整個實驗過程中毛細管內(nèi)流體的影像(以獲得流體的流動狀態(tài))。

步驟二：計算機W控制氣動閥K8、K7、K10、K16開啟，高壓氣瓶N中的氣體通過氣體增壓泵M和氣動閥K8、K7、K10進入第一氣體活塞容器L1中，當?shù)谝粴怏w活塞容器L1中的活塞被推到底部，計算機W控制氣動閥K10、K16關閉；計算機W控制氣動閥K9、K17開啟，高壓氣瓶N中的氣體通過增壓泵M和氣動閥K8、K7、K9進入第二氣體活塞容器L2中，當?shù)诙怏w活塞容器L2中的活塞被推到底部，計算機W控制氣動閥K8、K7、K9、K17關閉。

步驟三：根據(jù)模擬驅(qū)油實驗設計的回壓設定第一回壓閥B1的壓力值，計算機W控制氣動閥K4、K13、K14開啟，計算機W控制第一恒壓恒速泵R1、第二恒壓恒速泵R2和第三恒壓恒速泵R3分別對液體活塞容器E、第一氣體活塞容器L1、第二氣體活塞容器L2加壓，當?shù)诙毫鞲衅鱌2、第三壓力傳感器P3或第四壓力傳感器P4的壓力值與第一回壓閥B1的壓力值相等時，計算機W控制相應的恒壓恒速泵停止。

第四步：采用氣液交替注入方式或氣液同時注入方式向巖心夾置器A中的含油巖心中注入驅(qū)油介質(zhì)，在注入過程中，計算機W通過第一高倍攝像機G7和第一光源G3觀測氣體、液體或氣液混合物的流動狀態(tài)，同時結(jié)合第一質(zhì)量流量計H1數(shù)值(進入巖心前的流體流速)和第一壓差傳感器P5數(shù)值(第一可視毛細管G5兩端的差壓)計算出氣體、液體或氣液混合物的運動粘度；計算機W控制氣動閥K18-K24中的一個開啟，設定回壓閥B2的壓力等于第五壓力傳感器P7的壓力值(巖心流體采集點A2-A7中任一采集點處流出巖心后的壓力)，通過第二高倍攝像機G8和第二光源G4觀測對應三層非均質(zhì)巖心流體采集點A2-A7及巖心夾置器出口A8的流體流動狀態(tài)，測量巖心夾置器出口A8的流體性質(zhì)時需要關閉氣動閥K3，同樣結(jié)合第二質(zhì)量流量計H2(流出巖心后的流體流速)和第二壓差傳感器P6數(shù)值(第二可視毛細管G6兩端的差壓)計算出該采集點流體的運動粘度，直到滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間為止。

步驟四中的氣液同時注入方式包括以下步驟：

計算機W控制氣動閥K3、K5、K6、K10開啟，計算機W控制第一恒壓恒速泵R1、第二恒壓恒速泵R2以模擬驅(qū)油實驗設計的氣液比、注入速度注入液體和氣體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，計算機W控制氣動閥K3、K5、K6、K10關閉并停止第一恒壓恒速泵R1和第二恒壓恒速泵R2；在實驗過程中計算機W記錄第一壓力傳感器P1的壓力值及第一質(zhì)量流量計H1泡沫流體的流速和注入時間，并實時記錄油氣水計量裝置D中油氣水體積。

步驟四中氣液交替注入方式包括交替進行的以下步驟：

(1)注入液體時，計算機W控制氣動閥K3、K4、K5開啟，計算機W控制第一恒壓恒速泵R1以恒定的模擬驅(qū)油實驗設計的速度注入液體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，模擬驅(qū)油計算機W控制氣動閥K5關閉、停止第一恒壓恒速泵R1；計算機W同時記錄液體注入時的第一壓力傳感器P1的值、液體注入時間和速度(注入量＝注入時間×注入速度)，計算機W通過第一質(zhì)量流量計H1測量的液體注入速度校正通過第一恒壓恒速泵R1記錄的注入速度，保證注入速度的準確。

在注入液體過程中，計算機W同時控制氣動閥K13、K14開啟，并分別比較第三壓力傳感器P3、第四壓力傳感器P4的壓力值與第一壓力傳感器P1的壓力值的大小，即當?shù)谌龎毫鞲衅鱌3的壓力值大于第一壓力傳感器P1的壓力值時，計算機W控制氣動閥K11開啟，氣體從第一排空管U1排出，直到第三壓力傳感器P3的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，關閉氣動閥K11；當?shù)谌龎毫鞲衅鱌3的壓力值小于第一壓力傳感器P1的壓力值時，計算機W控制第二恒壓恒速泵R2對第一氣體活塞容器L1加壓，直到第三壓力傳感器P3的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，停止第二恒壓恒速泵R2加壓；同樣，當?shù)谒膲毫鞲衅鱌4的壓力值大于第一壓力傳感器P1的壓力值，計算機W控制氣動閥K12開啟，氣體從第二排空管U2排出，直到第四壓力傳感器P4的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，關閉氣動閥K12；當?shù)谒膲毫鞲衅鱌4的壓力值小于第一壓力傳感器P1的壓力值時，計算機W控制第三恒壓恒速泵R3對第二氣體活塞容器L2加壓，直到第四壓力傳感器P4的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，停止第三恒壓恒速泵R3加壓，直到液體注入完畢。

(2)注入氣體時，計算機W控制氣動閥K3、K6、K10開啟，計算機W控制第二恒壓恒速泵R2以模擬驅(qū)油實驗設計的速度注入氣體，當滿足模擬驅(qū)油實驗設計的注入時間后，模擬驅(qū)油計算機W控制氣動閥K6、K10關閉并停止第二恒壓恒速泵R2；計算機W記錄氣體注入時的第一壓力傳感器P1的值、氣體注入速度和時間，計算機W通過第一質(zhì)量流量計H1測量的氣體注入速度校正通過第二恒壓恒速泵R2記錄的注入速度，保證注入速度的準確。

在注入氣體過程中，計算機W比較第四壓力傳感器P4的壓力值與第一壓力傳感器P1的壓力值的大小，當?shù)谒膲毫鞲衅鱌4的壓力值大于第一壓力傳感器P1的壓力值，計算機W控制氣動閥K12開啟，氣體從第二排空管U2排出，直到第四壓力傳感器P4的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，關閉氣動閥K12；當?shù)谒膲毫鞲衅鱌4的壓力值小于第一壓力傳感器P1的壓力值，計算機W控制第三恒壓恒速泵R3對第二氣體活塞容器L2加壓，直到第四壓力傳感器P4的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，停止第三恒壓恒速泵R3加壓，直到氣體注入完畢，或當?shù)谝粴怏w活塞容器L1中氣體體積用完時，計算機W控制氣動閥K9開啟，控制氣動閥K10關閉并停止第二恒壓恒速泵R2，計算機W控制第三恒壓恒速泵R3以同樣的模擬驅(qū)油實驗要求速度繼續(xù)注入氣體，當注入氣體時間滿足模擬驅(qū)油實驗要求后，計算機W自動控制氣動閥K6、K9關閉和停止第三恒壓恒速泵R3。

在注入氣體過程中，計算機W同時比較第二壓力傳感器P2的壓力值與第一壓力傳感器P1的壓力值的大小，當?shù)诙毫鞲衅鱌2的壓力值大于第一壓力傳感器P1的壓力值時，計算機W控制氣動閥K2開啟，排出多余液體到第一液體接收容器F1中，直到第二壓力傳感器P2的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，關閉氣動閥K2；當?shù)诙毫鞲衅鱌2的壓力值小于第一壓力傳感器P1的壓力值，計算機W控制第一恒壓恒速泵R1對液體活塞容器E加壓，直到第二壓力傳感器P2的壓力值等于第一壓力傳感器P1的壓力值為止，停止第一恒壓恒速泵R1，直到氣體注入完畢。

氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法中氣液交替注入時巖心入口壓力平穩(wěn)，流速恒定，不出現(xiàn)波動。質(zhì)量流量計可以測量微量氣體、液體、氣液混合物的流速。

氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法中獲取的流體性能參數(shù)包括：流體狀態(tài)(由上述步驟四中第一高倍攝像機G7和第二高倍攝像機G8記錄)、流體流速(在步驟四中由第一質(zhì)量流量計H1和第二質(zhì)量流量計H2記錄)、流體運動粘度(在步驟四中用下述算式計算得到)、壓力(第一壓力傳感器P1和第五壓力傳感器P7記錄)。

通過公式泊肅葉定律計算運動粘度。流體運動粘度計算公式為：

式中μ為流體粘度，Q為流體的流量，L為可視毛細管的長度，r為可視毛細管的半徑，△P為可視毛細管兩端的差壓，K為可視毛細管常數(shù)。

氣液注入模擬驅(qū)油和流體性能測定方法可以獲取巖心夾置器的注入液體流動性質(zhì)和出口液體流動性質(zhì)。巖心夾置器在上中下三層設置A2-A7六個流體采集點，可以測定同一層位不同位置流體的性質(zhì)，不同層位相同位置流體的性質(zhì)。即可測定流體在巖心中不同位置、層位的流體性質(zhì)。如果巖心含油，可以測定油對不同位置流體性能的影響。

上述獲得的流體性能數(shù)據(jù)可用于驅(qū)油機理的研究(參見實驗驗證部分)。

另外，如果實驗還有其它特殊要求，可根據(jù)實際情況，調(diào)整注入流程，以滿足實驗要求。

實驗驗證

實驗溫度45℃，巖心上、中、下層滲透率分別為200、800、1000md，巖心孔隙體積為256mL，含油飽和度為71％；實驗設計回壓為5MPa，氣液同時注入，氣液比為1:1，二氧化碳氣體注入速度0.9mL/min，起泡劑注入速度0.9mL/min，注入時間72min,起泡劑組成為：磺基甜菜堿硅表面活性劑0.5wt％、十二烷基二甲基氧化按0.2wt％、部分水解聚丙烯酰胺(分子量為1660萬，水解度為23％)0.1wt％、余量為水。第一可視毛細管G5、第二可視毛細管G6的長度為80cm，內(nèi)徑為1mm，可視毛細管常數(shù)K為0.756。

表1模擬驅(qū)油實驗參數(shù)表

分析流體在巖心中不同時間、不同位置的流動狀態(tài)和粘度參數(shù)為分析驅(qū)油機理提供依據(jù)。隨時間變化A4，A7采集點流體粘度發(fā)生很大變化，并觀測到含油泡沫，說明這兩點位置附近泡沫形成了有效驅(qū)替，且這兩點位置附近的油被驅(qū)替出來，說明泡沫在中高滲透層形成了有效驅(qū)替。在注入40min，A2采集點粘度較低，觀測到少量含油泡沫，表明低滲透層泡沫沒有形成有效驅(qū)替，需要再采取其它驅(qū)替方法來提高低滲透層的驅(qū)替效率。在注入70min，A8采集點粘度較低，且只觀察到少量含油泡沫，表明發(fā)泡劑在巖心中吸附損失較大、泡沫耐油性較差，需要提高發(fā)泡劑的耐油性和注入時間。

本領域技術(shù)人員應當理解，這些實施例或?qū)嵤┓绞絻H用于說明本發(fā)明而不限制本發(fā)明的范圍，對本發(fā)明所做的各種等價變型和修改均屬于本發(fā)明公開內(nèi)容。