一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置及方法制造方法及图纸

一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置，包括地层条件模拟系统、岩心饱和流体系统、二氧化碳注入系统和二氧化碳计量系统。本发明专利技术还提供的测量二氧化碳驱油过程中二氧化碳滞留率方法，能够独立完成二氧化碳驱油过程中二氧化碳阶段滞留率及最终滞留率的测量。该方法采用三维岩心作为岩心样品，大小可调，可以根据相似原理设计模拟出二氧化碳在油藏中的实际滞留过程。二氧化碳的注入速度、模拟地层温度、模拟地层压力和岩心样品饱和的流体特征可调，具有普适性。测量过程方便、易操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置及方法，属于油气田开发的

技术介绍
由于人类在工业生产以及其他活动中对化石能源的大量使用，温室气体排放量(尤其是二氧化碳)日益增加，由此引发的全球气候变暖问题日益严峻。氧化碳捕集与埋存(CO2Capture and Storage)技术作为一种行之有效的二氧化碳减排方案，受到各国专家的重视。二氧化碳地质埋存的主要方式包括油气藏埋存、深部盐水层埋存、煤层埋存以及深海埋存等。相对于其它埋存方式，油层的勘探与开发程度更高，地质资料更加详实。同时，将二氧化碳作为驱油剂注入油气藏将能显著提高油气采收率，进而实现二氧化碳减排和利用的双赢。因此在二氧化碳驱油的同时，实现注入二氧化碳在油气藏中的埋存是目前最经济、最可行的埋存技术。二氧化碳地质埋存主要考虑以下因素：(1)位于地质构造稳定区域；(2)储层孔隙度和渗透率高，有一定的存储能力；(3)上覆不透气盖层。由于油气藏一般处于地质构造稳定地区，圈闭较为发育，若要实施该技术，应该对二氧化碳驱油过程中，注入二氧化碳在油气藏中的滞留潜力进行评价，对二氧化碳在油藏中的存储容量进行初步了解。目前对二氧化碳在油气藏中的埋存潜力的评价主要采用油藏工程方法和数值模拟方法进行理论分析。缺乏针对某一油气藏具体地质条件的室内模拟实验评价，尤其是二氧化碳驱与二氧化碳地质油气藏埋存同时进行的物理模拟实验及评价方法。中国专利CN202102631U涉及一种地质埋存条件下二氧化碳迁移物理模拟平台，它包括模型系统，模型系统上端通过阀门连接有注入驱替系统和真空控制系统，注入驱替系统下端通过阀门连接有回压控制系统，回压控制系统下端设有出口计量系统。本技术结构简单，实现了对二氧化碳地质埋存过程的模拟，精确的计算出岩石样品的残余水饱和度参数和岩石样品在地下水逆流后被圈闭的二氧化碳饱和度参数。该对比专利可以模拟二氧化碳在水层及二氧化碳在废弃油气藏中的地质埋存过程。但缺乏对二氧化碳驱油过程的模拟，难以评价在二氧化碳驱油过程中，注入二氧化碳在油气藏中埋存潜力。该对比专利采用实验流体驱替出被圈闭的二氧化碳，进而计算被圈闭的二氧化碳饱和度参数，忽略了埋存过程中二氧化碳在实验流体中的溶解，而在地质条件下，二氧化碳在实验流体中的溶解量极大。
技术实现思路
专利技术概述针对以上的技术不足，本专利技术提供了一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置。本专利技术还提供了一种利用上述装置测量二氧化碳驱油过程中二氧化碳滞留率的方法。本专利技术能够模拟油气藏具体地质条件下二氧化碳驱油过程的前提下，同时测量相应条件下二氧化碳的滞留率。本专利技术通过计量二氧化碳驱油过程中注入岩心样品二氧化碳体积与排出二氧化碳体积之差计算二氧化碳的滞留率，可得到二氧化碳驱油过程中，二氧化碳的实时滞留率，即二氧化碳的阶段滞留率，以及驱油过程结束后二氧化碳最终滞留率的精确值。术语解释：1.二氧化碳的最终滞留率：二氧化碳注入过程中，留存于地层岩心中二氧化碳的总质量与注入二氧化碳总质量的比率，表征地层岩石的二氧化碳埋存潜力。2.二氧化碳的阶段滞留率：二氧化碳注入过程中，某一时刻留存于地层岩心中二氧化碳的质量与注入二氧化碳质量的比值。3.PV：注入孔隙体积倍数，即注入岩心样品的流体体积与岩心样品孔隙体积的比值，1PV即表示注入岩注入岩心样品的流体体积与岩心样品孔隙体积的比值为1。4.气体突破时间：二氧化碳驱油过程中，岩心夹持器出口段开始产出二氧化碳气体时的时间。专利技术详述本专利技术的技术方案如下：一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置，包括地层条件模拟系统、岩心饱和流体系统、二氧化碳注入系统和二氧化碳计量系统；所述地层条件模拟系统包括：岩心样品10，岩心夹持器11，恒温箱12，手摇泵14，回压阀15，回压气罐21，第一测压点8、第二测压点9、第三测压点13、第四测压点20；所述岩心饱和流体系统包括：地层水罐2、地层油罐3、六通阀5和六通阀6；所述二氧化碳注入系统包括：二氧化碳气瓶1、二氧化碳气罐4和平流泵7；所述二氧化碳计量系统包括：分离瓶16、精密天平17、干燥管18和气体流量计19；所述二氧化碳气瓶1与二氧化碳气罐4顶部出口通过六通阀5连接：用以为二氧化碳气罐注入二氧化碳；所述平流泵7与地层水罐2、地层油罐3和二氧化碳气罐4底部出口通过六通阀6连接；所述地层水罐2、地层油罐3和二氧化碳气罐4内均设置有活塞；所述平流泵7通过向地层水罐2底部泵入蒸馏水推动其中活塞将地层水罐2内活塞以上的地层水驱出；所述岩心样品10置于岩心夹持器11中；所述岩心夹持器11入口端与地层水罐2、地层油罐3和二氧化碳气罐4顶部通过六通阀5连接，并接入第一测压点8监测入口压力；所述岩心夹持器11环压端与手摇泵14连接，手摇泵14通过泵入蒸馏水挤压岩心夹持器11中的橡胶套为岩心样品10加环压，并连入第三测压点13监测环压；所述岩心夹持器11出口端与回压阀15入口端连接，并连入第二测压点9监测出口压力；所述回压阀15回压端与回压气罐21连接，并连入第四测压点20监测回压；所述回压阀15出口端通过软管连入顶部通过双孔活塞密封的分离瓶16，分离瓶16置于精密天平17上，并通过软管连入干燥管18；所述干燥管18与气体流量计19相连；所述回压气罐21内充有固定压力的氮气；所述地层水罐2、地层油罐3、二氧化碳气罐4、岩心夹持器11和回压阀15均置于恒温箱12内；所述第一测压点8、第二测压点9、第三测压点13、第四测压点20均接入电脑用于实时自动采集和记录压力。一种利用上述装置测量二氧化碳驱油过程中二氧化碳滞留率的方法，包括步骤如下：(1)对岩心夹持器11烘干；(2)将目标油气藏钻井取心得到的岩样或对应地层层位的露头岩石切割成长方体作为装填岩心样品10，将岩心样品10烘干称重记做m1，测量所述岩心样品10长a，宽b，高c，并置于岩心夹持器11中；(3)将岩心夹持器11抽真空6-7h；(4)使用平流泵7将地层水罐2中的地层水泵入岩心夹持器11，并加压至9-11MPa，维持5-7h；取出岩心样品10称重记做m2，并重新置于岩心夹持器11中；其孔隙度表达式：式(i)中,ρw为地层水密度；(5)使用平流泵7分别以v1和2v1的泵入速度将地层水罐2的地层水泵入岩心夹持器11中，并使用第一测压点8分别记录岩心夹持器11入口端压力曲线，取两种泵入速度下压力曲线稳定段的压力值p1和p2，其中，所述压力曲线稳定段是指压力曲线上压力值的波动在±0.5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置，包括地层条件模拟系统、岩心饱和流体系统、二氧化碳注入系统和二氧化碳计量系统；所述地层条件模拟系统包括：岩心样品(10)，岩心夹持器(11)，恒温箱(12)，手摇泵(14)，回压阀(15)，回压气罐(21)，第一测压点(8)、第二测压点(9)、第三测压点(13)、第四测压点(20)；所述岩心饱和流体系统包括：地层水罐(2)、地层油罐(3)、六通阀(5)和六通阀(6)；所述二氧化碳注入系统包括：二氧化碳气瓶(1)、二氧化碳气罐(4)和平流泵(7)；所述二氧化碳计量系统包括：分离瓶(16)、精密天平(17)、干燥管(18)和气体流量计(19)；所述二氧化碳气瓶(1)与二氧化碳气罐(4)顶部出口通过六通阀(5)连接：用以为二氧化碳气罐注入二氧化碳；所述平流泵(7)与地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气罐(4)底部出口通过六通阀(6)连接；所述地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气罐(4)内均设置有活塞；所述平流泵(7)通过向地层水罐(2)底部泵入蒸馏水推动其中活塞将地层水罐(2)内活塞以上的地层水驱出；所述岩心样品(10)置于岩心夹持器(11)中；所述岩心夹持器(11)入口端与地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气罐(4)顶部通过六通阀(5)连接，并接入第一测压点(8)监测入口压力；所述岩心夹持器(11)环压端与手摇泵(14)连接，手摇泵(14)通过泵入蒸馏水挤压岩心夹持器(11)中的橡胶套为岩心样品(10)加环压，并连入第三测压点(13)监测环压；所述岩心夹持器(11)出口端与回压阀(15)入口端连接，并连入第二测压点(9)监测出口压力；所述回压阀(15)回压端与回压气罐(21)连接，并连入第四测压点(20)监测回压；所述回压阀(15)出口端通过软管连入顶部通过双孔活塞密封的分离瓶(16)，分离瓶(16)置于精密天平(17)上，并通过软管连入干燥管(18)；所述干燥管(18)与气体流量计(19)相连；所述回压气罐(21)内充有固定压力的氮气；所述地层水罐(2)、地层油罐(3)、二氧化碳气罐(4)、岩心夹持器(11)和回压阀(15)均置于恒温箱(12)内；所述第一测压点(8)、第二测压点(9)、第三测压点(13)、第四测压点(20)均接入电脑用于实时自动采集和记录压力。...

【技术特征摘要】
1.一种测量二氧化碳驱油过程滞留率的装置，包括地层条件模拟系统、岩心饱和流体系
统、二氧化碳注入系统和二氧化碳计量系统；
所述地层条件模拟系统包括：岩心样品(10)，岩心夹持器(11)，恒温箱(12)，手摇泵
(14)，回压阀(15)，回压气罐(21)，第一测压点(8)、第二测压点(9)、第三测压点(13)、
第四测压点(20)；
所述岩心饱和流体系统包括：地层水罐(2)、地层油罐(3)、六通阀(5)和六通阀(6)；
所述二氧化碳注入系统包括：二氧化碳气瓶(1)、二氧化碳气罐(4)和平流泵(7)；
所述二氧化碳计量系统包括：分离瓶(16)、精密天平(17)、干燥管(18)和气体流量
计(19)；
所述二氧化碳气瓶(1)与二氧化碳气罐(4)顶部出口通过六通阀(5)连接：用以为二
氧化碳气罐注入二氧化碳；所述平流泵(7)与地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气
罐(4)底部出口通过六通阀(6)连接；所述地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气罐
(4)内均设置有活塞；所述平流泵(7)通过向地层水罐(2)底部泵入蒸馏水推动其中活塞
将地层水罐(2)内活塞以上的地层水驱出；所述岩心样品(10)置于岩心夹持器(11)中；
所述岩心夹持器(11)入口端与地层水罐(2)、地层油罐(3)和二氧化碳气罐(4)顶部通
过六通阀(5)连接，并接入第一测压点(8)监测入口压力；所述岩心夹持器(11)环压端
与手摇泵(14)连接，手摇泵(14)通过泵入蒸馏水挤压岩心夹持器(11)中的橡胶套为岩
心样品(10)加环压，并连入第三测压点(13)监测环压；所述岩心夹持器(11)出口端与
回压阀(15)入口端连接，并连入第二测压点(9)监测出口压力；所述回压阀(15)回压端
与回压气罐(21)连接，并连入第四测压点(20)监测回压；所述回压阀(15)出口端通过
软管连入顶部通过双孔活塞密封的分离瓶(16)，分离瓶(16)置于精密天平(17)上，并通
过软管连入干燥管(18)；所述干燥管(18)与气体流量计(19)相连；所述回压气罐(21)
内充有固定压力的氮气；所述地层水罐(2)、地层油罐(3)、二氧化碳气罐(4)、岩心夹持
器(11)和回压阀(15)均置于恒温箱(12)内；所述第一测压点(8)、第二测压点(9)、
第三测压点(13)、第四测压点(20)均接入电脑用于实时自动采集和记录压力。
2.一种利用如权利要求1所述装置测量二氧化碳驱油过程中二氧化碳滞留率的方法，其
特征在于，包括步骤如下：
(1)对岩心夹持器(11)烘干；
(2)将目标油气藏钻井取心得到的岩样或对应地层层位的露头岩石切割成长方体作为装
填岩心样品(10)，将岩心样品(10)烘干称重记做m1，测量所述岩心样品(10)长a，宽b，
高c，并置于岩心夹持器(11)中；
(3)将岩心夹持器(11)抽真空6-7h；
(4)使用平流泵(7)将地层水罐(2)中的地层水泵入岩心夹持器(11)，并加压至9-11
MPa，维持5-7h；取出岩心样品(10)称重记做m2，并重新置于岩心夹持器(11)中；
其孔隙度表达式：
式(i)中,ρw为地层水密度；
(5)使用平流泵(7)分别以v1和2v1的泵入速度将地层水罐(2)的地层水泵入岩心夹
持器(11)中，并使用第一测压点(8)分别记录岩心夹持器(11)入口端压力曲线，取两种
泵入速度下压力曲线稳定段的压力值p1和p2，其中，所述压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松岩，李兆敏，董全伟，李宾飞，张超，张习斌，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37