本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠調(diào)剖劑強度測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

凝膠調(diào)剖劑是一種用于封堵高含水期油氣藏中的大孔道和高滲透層帶的黏彈性化學(xué)膠體，基本特征是注入地層之前為低粘度液體，確保其較好的注入能力，注入到油氣儲層的大孔道和高滲透層帶之后，在儲層條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成強凝膠，封堵了大孔道和高滲透層帶，使后續(xù)注入水發(fā)生轉(zhuǎn)向進入低滲透層帶驅(qū)替剩余油，最終提高油氣采收率。凝膠強度是評價凝膠調(diào)剖劑封堵能力的重要指標(biāo)，但是由于凝膠是一種黏彈性膠體，在旋轉(zhuǎn)粘度計或者流變儀中無法準(zhǔn)確測量凝膠強度。1987年，美國學(xué)者sydansk申請了聚合物凝膠在油氣儲層中的適應(yīng)性評價專利(us4683949)，將凝膠強度分為十個等級，但是分級依據(jù)是通過目測確定(目測代碼法)；1995年，劉成杰等人提出了落球法測試凝膠強度，根據(jù)φ18.5mm鋼球在裝有受試堵劑凍膠的試管內(nèi)的沉沒深度定性判斷凍膠強度的大??；1997年，徐梅采用穿透法測試凝膠強度，用200g重的尖型巖心測定該凝膠體系的穿透阻力；2002年，王小泉等人將玻璃棒伸入凝膠，通過給玻璃棒上端添加砝碼，求出單位面積上承載的總質(zhì)量，換算成抗壓強度值評價凝膠強度；2002年，黨麗旻等人利用nxb-2l旋轉(zhuǎn)粘度計測試堵劑強度，形成凝膠后每隔一定時間測一次凝膠強度(在室溫下測定)，直到粘度變化不大為止，這個粘度即為凝膠強度；2004年路群祥等人利用吸量管測試凝膠強度，將吸量管放置在凝膠面上，給吸量管內(nèi)加水，當(dāng)吸量管在凝膠內(nèi)下降一定高度時，通過加水量表征凝膠強度；2013年，中國石油大學(xué)朱嵐申請了發(fā)明專利-強凝膠強度測量儀及測量方法(公布號cn103364310a)，提出了在帶有刻度的水平管上連接測量頭，在第二測量頭中添加凝膠后放置于水平管測量頭中，通過升降桿向凝膠施加壓力，電子天平測量凝膠表面的破裂壓力。以上方法中，目測代碼法只能定性判斷凝膠強度，且目測誤差較大；落球法、穿透法、玻璃棒伸入法和吸量管測試法基本原理類似，都是通過表觀現(xiàn)象對比凝膠強度的大小，測量過程中主觀性很大，測量結(jié)果缺乏精度，粘度計測試法在實際測量過程中操作難度大，凝膠的黏彈性強，測試前粘度計探測針很難調(diào)節(jié)平衡穩(wěn)定，測量結(jié)果誤差較大。中國專利cn103364310a中的測試方法是人為施加作用力，而且測量頭為固定圓柱狀容器，取樣難度大，不能有效模擬凝膠在儲層孔隙中的受力狀況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠模擬凝膠在儲層孔隙中受力狀況、快速準(zhǔn)確的測試凝膠調(diào)剖劑強度的裝置，以及采用該裝置測試凝膠強度的方法。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：平流泵通過管線及設(shè)置在管線上的第一三通閥與中間容器的底部連通，中間容器內(nèi)設(shè)置有活塞；中間容器的頂部通過管線與第二三通閥的入口相連通，第二三通閥的一個出口通過管線與壓力傳感器相連接、另一個出口通過管線與凝膠強度測試器相連通，壓力傳感器通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)記錄儀相連接，凝膠強度測試器通過玻璃管與廢棄液接收器相連通。

上述的凝膠強度測試器為：在壓力承載器內(nèi)設(shè)置有孔喉模擬器，孔喉模擬器內(nèi)設(shè)置有取樣器，壓力承載器和頂部密封蓋通過連接件緊固連接；取樣器橫截面的幾何形狀為底部收斂的t型，取樣器的中心位置設(shè)置有通孔b；孔喉模擬器的上部中心位置設(shè)置有與取樣器相適應(yīng)的安裝孔、下部中心位置設(shè)置有通孔c，并通過安裝在通孔c內(nèi)的管道與廢棄液接收器相連通；壓力承載器的中心位置設(shè)置有與孔喉模擬器相適應(yīng)的安裝孔；頂部密封蓋的中心位置設(shè)置有通孔a，并通過管線與第二三通閥的另一個出口相連通。

上述取樣器底部收斂處的夾角α優(yōu)選為15°～30°。

上述孔喉模擬器下部中心位置設(shè)置的通孔c的直徑優(yōu)選為1mm～2.5mm、長度優(yōu)選為15mm～20mm。

上述通孔b的內(nèi)徑優(yōu)選是通孔c直徑的3～5倍。

上述的頂部密封蓋、取樣器、壓力承載器的材質(zhì)為不銹鋼，孔喉模擬器的材質(zhì)為有機玻璃。

采用上述裝置測試凝膠調(diào)剖劑強度的方法由下述步驟組成：

1、用取樣器取凝膠調(diào)剖劑樣品后，將取樣器和樣品一同置于孔喉模擬器內(nèi)，將孔喉模擬器置于壓力承載器內(nèi)，蓋上頂部密封蓋，用連接件將頂部密封蓋與壓力承載器固定密封連接；將中間容器內(nèi)的活塞推至底部并在活塞上部裝滿水。

2、開啟平流泵，以1.0～2.5ml/min的驅(qū)替流量向中間容器底部注入水，以推動中間容器內(nèi)的活塞向上移動，驅(qū)替活塞上部的水流入凝膠強度測試器內(nèi)，采用數(shù)據(jù)記錄儀記錄驅(qū)替壓力隨時間的變化，其中壓力突降點之前對應(yīng)的最大壓力值即為凝膠調(diào)剖劑強度，根據(jù)凝膠調(diào)剖劑強度的大小即可實現(xiàn)凝膠調(diào)剖劑的篩選。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明凝膠調(diào)剖劑強度測試裝置的結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，其孔喉結(jié)構(gòu)能夠充分模擬凝膠調(diào)剖劑在多孔介質(zhì)孔喉(即儲層孔隙)中的受力狀況，采用該裝置測試凝膠調(diào)剖劑強度，能夠反映凝膠在地層中的受力狀況，是一種準(zhǔn)確、方便、快捷的凝膠調(diào)剖劑強度評價方法。

2、本發(fā)明每次測試取樣量較少，且取樣時能夠解決凝膠黏彈性對取樣多少影響較大的問題，不同配方的凝膠在同一標(biāo)準(zhǔn)下對比，測試結(jié)果類比性強，測試成本低廉，測試時間短，操作簡便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明測試裝置的連接關(guān)系圖。

圖2是圖1中強度測試器4的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是驅(qū)替流量2.5ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖4是驅(qū)替流量1.5ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖5是驅(qū)替流量1.2ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖6是驅(qū)替流量1.0ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖7是驅(qū)替流量0.8ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖8是驅(qū)替流量0.5ml/min時驅(qū)替壓力變化趨勢。

圖9是不同測試流量下同一種凝膠的突破壓力。

圖10是含2％主劑的凝膠強度測試結(jié)果。

圖11是含3％主劑的凝膠強度測試結(jié)果。

圖12是含4％主劑的凝膠強度測試結(jié)果。

圖13是含5％主劑的凝膠強度測試結(jié)果。

圖14是含6％主劑的凝膠強度測試結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于這些實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例的凝膠調(diào)剖劑強度測試裝置由中間容器1、第二三通閥2、壓力傳感器3、凝膠強度測試器4、數(shù)據(jù)記錄儀5、廢棄液接收器6、平流泵7、第一三通閥8連接構(gòu)成。

平流泵7通過管線及連接在管線上的第一三通閥8與中間容器1的底部相連通，中間容器1內(nèi)加工有活塞。中間容器1的頂部通過管線與連接在管線上的第二三通閥2的入口相，第二三通閥2的一個出口通過管線與壓力傳感器3相連接、另一個出口通過管線與凝膠強度測試器4相連通，壓力傳感器3通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)記錄儀5相連接，凝膠強度測試器4通過管線與廢棄液接收器6相連接。

如圖2所示，本實施例的凝膠強度測試器4由頂部密封蓋4-1、取樣器4-2、孔喉模擬器4-3、壓力承載器4-4組成。

在壓力承載器4-4內(nèi)安裝有孔喉模擬器4-3，孔喉模擬器4-3內(nèi)安裝有取樣器4-2，壓力承載器4-4和頂部密封蓋4-1通過螺紋緊固連接件固定連接；取樣器4-2橫截面的幾何形狀為底部收斂的t型，取樣器4-2的中心位置加工有直徑為6mm的通孔b，取樣器4-2底部收斂處的夾角α為25°；孔喉模擬器4-3的上部中心位置加工有與取樣器4-2相適應(yīng)的安裝孔、下部中心位置加工有通孔c，通孔c的直徑徑為1.5mm、長度為15mm?？缀砟M器4-3通過玻璃管與廢棄液接收器6相連通；壓力承載器4-4的中心位置加工有與孔喉模擬器4-3相適應(yīng)的安裝孔；頂部密封蓋4-1的中心位置加工有通孔a，并通過管線第二三通閥2的另一個出口相聯(lián)連通。本實施例中頂部密封蓋4-1、取樣器4-2、壓力承載器4-4的材質(zhì)為不銹鋼，孔喉模擬器4-3的材質(zhì)為有機玻璃。

采用上述裝置測試凝膠強度的方法如下：

1、用取樣器4-2取凝膠調(diào)剖劑樣品后，將取樣器4-2和樣品一同置于孔喉模擬器4-3內(nèi)，將孔喉模擬器4-3置于壓力承載器4-4內(nèi)，蓋上頂部密封蓋4-1，用4個螺釘將頂部密封蓋4-1與壓力承載器4-4固定密封連接；將中間容器1內(nèi)的活塞推至底部并在活塞上部裝滿水；按照圖1所示組裝好裝置。

2、開啟平流泵7，以1.0～2.5ml/min的流量向中間容器1底部注入水，以推動中間容器1內(nèi)的活塞向上移動，驅(qū)替活塞上部的水流入強度測試器4內(nèi)，采用數(shù)據(jù)記錄儀5記錄驅(qū)替壓力隨時間的變化，其中壓力突降點之前對應(yīng)的最大壓力值即為凝膠調(diào)剖劑強度，根據(jù)凝膠調(diào)剖劑強度的大小即可實現(xiàn)凝膠調(diào)剖劑的篩選。

實施例2

本實施例中，取樣器4-2的中心位置加工有直徑為3mm的通孔b，取樣器4-2底部收斂處的夾角α為15°；孔喉模擬器4-3的上部中心位置加工有與取樣器4-2相適應(yīng)的安裝孔、下部中心位置加工有通孔c，通孔c的直徑徑為1mm、長度為15mm。其他零部件及零部件的連接關(guān)系與實施例1相同。

實施例3

本實施例中，取樣器4-2的中心位置加工有直徑為12.5mm的通孔b，取樣器4-2底部收斂處的夾角α為30°；孔喉模擬器4-3的上部中心位置加工有與取樣器4-2相適應(yīng)的安裝孔、下部中心位置加工有通孔c，通孔c的直徑徑為2.5mm、長度為20mm。其他零部件及零部件的連接關(guān)系與實施例1相同。

采用本發(fā)明裝置和方法測試凝膠調(diào)剖劑強度時，首先應(yīng)該確定合適的驅(qū)替流量，以保證凝膠強度的準(zhǔn)確測量和實驗數(shù)據(jù)的可比性。驅(qū)替流量篩選過程中發(fā)明人考察了0.5ml/min、0.8ml/min、1.0ml/min、1.2ml/min、1.5ml/min和2.5ml/min共6個流量值，采用同一凝膠調(diào)剖劑(4％丙烯酰胺+0.1％n’n-亞甲基雙丙烯酰胺+0.1％過硫酸銨)在同等實驗條件下進行凝膠強度測試，測試結(jié)果如圖3～8所示。

從圖3～8中曲線可以看出，不同的驅(qū)替流量下，驅(qū)替壓力曲線的變化趨勢基本一致，驅(qū)替流量越大，測試時間越短。從圖9中曲線可以看出，驅(qū)替流量小于1.0ml/min時，同一種凝膠調(diào)剖劑的突破壓力(壓力突降點之前的最大壓力值)較低，主要是因為在低流量下，模擬孔喉中的驅(qū)替液體流動速度極慢，驅(qū)替液體容易沿著模擬孔喉壁面向前突進，造成測試結(jié)果誤差較大，而測試結(jié)果中驅(qū)替流量為1.0ml/min、1.2ml/min、1.5ml/min和2.5ml/min時，凝膠調(diào)剖劑的突破壓力近似相等，表明在驅(qū)替流量大于等于1.0ml/min時，驅(qū)動凝膠調(diào)剖劑通過孔喉模擬器4-3的通孔c所得到的最大壓力值沒有明顯波動，已經(jīng)趨于穩(wěn)定，且測試時間為100s以內(nèi)，既保證了測試時間較短又兼顧了壓力數(shù)據(jù)處理的合理性。因此，綜合考慮測試時間短、測試結(jié)果穩(wěn)定且真實有效等因素，本發(fā)明選擇驅(qū)替流量為1.0～2.5ml/min。將驅(qū)替流量為1.0～2.5ml/min時的突破壓力定義為“凝膠強度”，其實際上表明的是凝膠調(diào)剖劑在孔喉中的封堵強度。

為了驗證采用本發(fā)明凝膠調(diào)剖劑強度測試裝置和測試方法測試凝膠強度的準(zhǔn)確性，發(fā)明人分別配制不同主劑含量的凝膠調(diào)剖劑(2％、3％、4％、5％、6％丙烯酰胺+0.1％n’n-亞甲基雙丙烯酰胺+0.1％過硫酸銨)，其中主劑的添加量分別為2.0％、3.0％、4.0％、5.0％、6.0％，在同等實驗條件下進行凝膠強度測試，實驗結(jié)果如圖10～14所示。從圖中數(shù)據(jù)及曲線變化趨勢可以看出，采用本發(fā)明凝膠調(diào)剖劑強度測試裝置能夠快速準(zhǔn)確的測定不同類型凝膠調(diào)剖劑強度。