一种核磁共振高温高压岩石驱替系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于岩心分析的便携式核磁共振兼容装置。该装置能够模拟目标油气储藏的地层环境(温度和压力)，并可以进行驱动状态下实时监测岩心内流体的赋存和流动情况。该夹持装置主体采用无磁无氢非金属材料，因此保证不会对核磁共振测量过程造成干扰。该装置可用于与核磁共振化学谱、成像等技术组合实现地层条件下的饱和岩心在线测量，用以研究油气藏中多次采油过程和提高采收率等热门课题。

Nuclear magnetic resonance high temperature high-pressure rock displacement system and method thereof

The invention relates to a portable nuclear magnetic resonance compatible device for core analysis. The device can simulate the formation environment (temperature and pressure) of target oil and gas storage, and can monitor the occurrence and flow of fluid in the core in real-time under the driving condition. The main body of the clamping device adopts non-magnetic and non hydrogen non-metal material, so that the measurement process of the magnetic resonance is not interfered. The device can be used in combination with nuclear magnetic resonance, chemical spectroscopy and imaging techniques to realize on-line measurement of saturated cores under formation conditions. It is a hot topic for studying the process of multiple oil recovery and enhanced oil recovery in oil and gas reservoirs.

【技术实现步骤摘要】
一种核磁共振高温高压岩石驱替系统及其方法
本专利技术涉及一种用于核磁共振岩心分析的兼容设备。通过该设备的支持，可以利用核磁共振技术对岩心中流体的注入、流动及产出进行实时定量评价。因此该设备对于模拟油气藏储量流体产出过程有极大意义。
技术介绍
在油气藏的勘探开发过程中，需要对赋存在储层岩石中的流体进行详细评价已得到产量、产出能力等指标。随着地层深度的改变，地层温度和压力也将发生较大的变化，这些环境因素的改变会对流体本身的物理属性造成很大的影响。因此在对其进行开发过程前对地层中的岩石进行取芯后在地面实验室中进行相关模拟，进而了解岩石中赋存流体的属性和产出能力随着温度及压力变化规律将极为重要。同时，实际油气藏开采过程中需要介入水驱、气驱以及聚合物驱等多重开采手段，对不同技术的开采效率的评价及影响因素的分析也极为重要。自被专利技术以来，核磁共振技术已经在医学、化学、生物及能源领域得到了非常广泛的应用。由于该技术是一种无损、安全、快速的检测手段，其信号响应直接来自于样品中赋存的流体贡献，因此利用该技术对岩心中赋存流体特性和实时监测流体产出进行评价将非常有优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核磁共振兼容的岩心夹持装置，用以模拟研究地层环境下油气储层内部流体的赋存和流动，以及油气资源采收率问题。解决的实际问题在于：该装置能够模拟目标油气储藏的地层环境(温度和压力)，并可以进行驱动状态下实时监测岩心内流体的赋存和流动情况。该夹持装置主体采用无磁无氢非金属材料，因此保证不会对核磁共振测量过程造成干扰。该装置可用于与核磁共振化学谱、成像等技术组合实现地层条件下的饱和岩心在线测量，用以研究油气藏中多次采油过程和提高采收率等热门课题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，包括核磁共振兼容的岩心夹持装置，所述岩心夹持装置由一对堵头、一对岩心堵塞、环压无磁腔体、聚四氟乙烯热缩管、驱替管线组成；被夹持的岩心外部为聚四氟乙烯热缩管，左右两端各由左岩心堵塞和右岩心堵塞固定，且聚四氟乙烯热缩管与岩心堵塞之间由O-型密封圈密封，所述岩心堵塞轴线均开设贯穿孔，通过不锈钢螺栓与驱替液注入和流出管线相连接，所述驱替液注入和流出管线贯穿所述一对堵头，并通过第一螺栓进行密封，在所述一对堵头上开设环压液注入和流出管线贯穿孔，用第二螺栓对所述管线进行紧扣固定。核磁共振分析仪，包含有磁体系统，梯度成像系统和射频系统。环压液体循环系统，包含环压液注入和流出管线，第一、第二、第三温度探测器，第一、第二压力探测器，循环泵，单向安全阀，加热箱，冷却箱，回压阀门，环压流体采集箱，安全阀门和止动阀门；所述环压液注入管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液注入管线贯穿孔，中间段依次连接单向安全阀、加热箱、第一压力探测器、第一温度探测器、安全阀门和止动阀门，加热箱内的管线侵入加热箱内，加热后的环压液被注入至高温高压驱替腔体内；所述环压液流出管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液流出管线贯穿孔，中间段依次连接环压流体采集箱、第一回压阀门、第二温度探测器、冷却箱、第二压力探测器、第三温度探测器，冷却箱内的管线侵入冷却箱内，冷却后的环压液被重新采集抽入循环泵中。驱替液进给系统，包括驱替液注入和流出管线，第三、第四、第五压力探测器，待选驱替液缸体组，高压阀门组，单向阀门组，驱动泵，驱替液采集箱，第二回压阀门，驱替液回收箱；所述驱替液注入管线一端连接驱替液采集箱，另一端贯穿设有环压液流出管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接驱动泵、第三压力探测器、高压阀门组、待选驱替液缸体组、单向阀门组、第四压力探测器；所述驱替液流出管线一端连接驱替液回收箱，另一端贯穿设有环压液注入管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接第五压力探测器、第二回压阀门。所述加热箱内的管线侵入高温硅油箱内，用于加热环压液，进而流入环压腔体后进行加热被测岩心。采用全氟油在岩心夹持装置中循环的方式来实现对夹持样品的温度和压力控制。岩心夹持装置采用核磁共振兼容的无顺磁非金属材料，保证在核磁共振所需的磁场环境不被破坏，同时此种材质也能保证夹持器的轻便和承压。岩心夹持装置通过连接不同驱替流体来源，完成油气储藏中关于不同阶段采油过程的采收率模拟。本专利技术还提供了一种核磁共振高温高压岩石驱替方法，包括以下步骤：1)安装被测量岩心；利用左岩心堵塞和右岩心堵塞固定被夹持岩心，使用聚四氟乙烯热缩管将所述三部分进行包裹，之后将这部分组件放入烘箱后将其紧固，之后采用无磁螺栓将两节无磁管线拧固在左岩心堵塞和右岩心堵塞两端，所述无磁管线用于岩心驱替通道，随后将前述过程得到的部件塞入无磁环压腔体内部后，利用无磁堵头、O-型密封圈和无磁螺栓将前述过程得到的部件密封于无磁环压腔体内，随后在左右堵头处安装环压液注入流出管线，完成最终整体组装。2)为了进行核磁共振实验测量，将装有密封岩心的该夹持装置放置于核磁共振测量筒体内部，磁体在磁体中间产生B0磁场，梯度成像系统产生用于成像功能的梯度磁场，而射频系统产生B1磁场。3)将夹持装置放置入核磁共振分析仪后，开始连接环压液循环通道，整个环压液的循环过程如下：首先将环压流体采集箱注满环压流体全氟油，环压液通过管线被吸入至循环泵中，然后通过单向安全阀进入加热箱进行加热，加热后的环压液经过温度和压力探测器后从驱替装置的底部注入，当环压液注满环压腔体后从上部流出，进过温度和压力探测器后进入冷却箱，冷却后的环压液通过温度测量达到低温标准后，通过回压阀门返回环压流体采集箱。4)通过调节回压阀门，设定无磁环压管腔内对样品施加的压力，通过调节加热箱的设定温度来改变环压液温度，进而达到改变被夹持样品温度，通过温度传感器和压力传感器来实时监控系统内部压力和温度的变化情况。5)开启环压液体循环管线，等待被夹持岩心达到目标温度和压力，当达到设定的环压和温度后，即可进行驱替管线的操作，通常在该操作前，开启射频系统，采集系统背景噪声信号，保证现有环境无明显外来干扰。6)选择某种驱替流体，打开该种驱替液对应的缸体，开启驱动泵，从驱替液采集箱中抽取平衡液，打开所述缸体对应的高压阀门，将驱替液注入驱替液活塞管缸内，进而通过单向阀门将驱替液体从驱替管线中注入至被夹持岩心中，通过调节回压阀门设定相应的驱替压力，开始驱替实验过程。7)利用射频系统，发射射频脉冲序列，采集得到驱替实验过程中的核磁共振信号，得到岩心内部的流体运移和产出情况。9)驱替过程中，可能涉及多次不同流体的驱替实验，当需要使用其他驱替液缸体内的驱替液进行驱替实验时，控制其对应的高压阀门，进行相应选择。8)驱替实验完成后，关闭驱替流体通道和环压液循环通道，首先将驱替液管线拆除，之后，打开环压液循环管线中的止动阀门，排出环压管线和腔体内部所有的环压液，环压液排空后即可拆除环压液循环管线，从核磁共振分析仪测量筒体中取出该岩心夹持装置，卸载夹持装置中的堵头和岩心堵塞，去除热缩管，取出岩心，清洗仪器，以备下次实验。为了与核磁共振分析仪相兼容，需要保证夹持装置所使用的材料均为无磁非金属材料。同时，为了保证测量过程中无背景信号干扰实验结果，实验过程中所用的夹持装置本身及环压液均为无氢材料。为了保证高温高压的顺利测量，所有材料均需要能够承受特定的高温高压属性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于：包括核磁共振兼容的岩心夹持装置，所述岩心夹持装置由一对堵头、一对岩心堵塞、环压无磁腔体、聚四氟乙烯热缩管、驱替管线组成；被夹持的岩心外部为聚四氟乙烯热缩管，左右两端各由左岩心堵塞和右岩心堵塞固定，且聚四氟乙烯热缩管与岩心堵塞之间由O‑型密封圈密封，所述岩心堵塞轴线均开设贯穿孔，通过不锈钢螺栓与驱替液注入和流出管线相连接，所述驱替液注入和流出管线贯穿所述一对堵头，并通过第一螺栓进行密封，在所述一对堵头上开设环压液注入和流出管线贯穿孔，用第二螺栓对所述管线进行紧扣固定；核磁共振分析仪，包含有磁体系统，梯度成像系统和射频系统；环压液体循环系统，包含环压液注入和流出管线，第一、第二、第三温度探测器，第一、第二压力探测器，循环泵，单向安全阀，加热箱，冷却箱，回压阀门，环压流体采集箱，安全阀门和止动阀门；所述环压液注入管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液注入管线贯穿孔，中间段依次连接单向安全阀、加热箱、第一压力探测器、第一温度探测器、安全阀门和止动阀门，加热箱内的管线侵入加热箱内，加热后的环压液被注入至高温高压驱替腔体内；所述环压液流出管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液流出管线贯穿孔，中间段依次连接环压流体采集箱、第一回压阀门、第二温度探测器、冷却箱、第二压力探测器、第三温度探测器，冷却箱内的管线侵入冷却箱内，冷却后的环压液被重新采集抽入循环泵中；驱替液进给系统，包括驱替液注入和流出管线，第三、第四、第五压力探测器，待选驱替液缸体组，高压阀门组，单向阀门组，驱动泵，驱替液采集箱，第二回压阀门，驱替液回收箱；所述驱替液注入管线一端连接驱替液采集箱，另一端贯穿设有环压液流出管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接驱动泵、第三压力探测器、高压阀门组、待选驱替液缸体组、单向阀门组、第四压力探测器；所述驱替液流出管线一端连接驱替液回收箱，另一端贯穿设有环压液注入管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接第五压力探测器、第二回压阀门。...

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于：包括核磁共振兼容的岩心夹持装置，所述岩心夹持装置由一对堵头、一对岩心堵塞、环压无磁腔体、聚四氟乙烯热缩管、驱替管线组成；被夹持的岩心外部为聚四氟乙烯热缩管，左右两端各由左岩心堵塞和右岩心堵塞固定，且聚四氟乙烯热缩管与岩心堵塞之间由O-型密封圈密封，所述岩心堵塞轴线均开设贯穿孔，通过不锈钢螺栓与驱替液注入和流出管线相连接，所述驱替液注入和流出管线贯穿所述一对堵头，并通过第一螺栓进行密封，在所述一对堵头上开设环压液注入和流出管线贯穿孔，用第二螺栓对所述管线进行紧扣固定；核磁共振分析仪，包含有磁体系统，梯度成像系统和射频系统；环压液体循环系统，包含环压液注入和流出管线，第一、第二、第三温度探测器，第一、第二压力探测器，循环泵，单向安全阀，加热箱，冷却箱，回压阀门，环压流体采集箱，安全阀门和止动阀门；所述环压液注入管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液注入管线贯穿孔，中间段依次连接单向安全阀、加热箱、第一压力探测器、第一温度探测器、安全阀门和止动阀门，加热箱内的管线侵入加热箱内，加热后的环压液被注入至高温高压驱替腔体内；所述环压液流出管线一端连接循环泵，另一端位于堵头的环压液流出管线贯穿孔，中间段依次连接环压流体采集箱、第一回压阀门、第二温度探测器、冷却箱、第二压力探测器、第三温度探测器，冷却箱内的管线侵入冷却箱内，冷却后的环压液被重新采集抽入循环泵中；驱替液进给系统，包括驱替液注入和流出管线，第三、第四、第五压力探测器，待选驱替液缸体组，高压阀门组，单向阀门组，驱动泵，驱替液采集箱，第二回压阀门，驱替液回收箱；所述驱替液注入管线一端连接驱替液采集箱，另一端贯穿设有环压液流出管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接驱动泵、第三压力探测器、高压阀门组、待选驱替液缸体组、单向阀门组、第四压力探测器；所述驱替液流出管线一端连接驱替液回收箱，另一端贯穿设有环压液注入管线贯穿孔的堵头，中间段依次连接第五压力探测器、第二回压阀门。2.根据权利要求1所述的一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于，所述加热箱内的管线侵入高温硅油箱内，用于加热环压液，进而流入环压腔体后进行加热被测岩心。3.根据权利要求1所述的一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于，采用全氟油在岩心夹持装置中循环的方式来实现对夹持样品的温度和压力控制。4.根据权利要求1所述的一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于，岩心夹持装置采用核磁共振兼容的无顺磁非金属材料，保证在核磁共振所需的磁场环境不被破坏，同时此种材质也能保证夹持器的轻便和承压。5.根据权利要求1所述的一种核磁共振高温高压岩石驱替系统，其特征在于，岩心夹持装置通过连接不同驱替流体来源，完成油...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘化冰，孙哲，汪正垛，陈伟梁，宗芳荣，
申请(专利权)人：北京青檬艾柯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11