新型双通道在线核磁共振驱替实验装置和实验方法与流程

    专利查询2026-06-20  5


    本发明涉及低渗透油气田压裂,是一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置和实验方法。


    背景技术:

    1、随着国内陆相盆地勘探程度的不断提高,低渗透油气藏等非常规资源已成为重要储量动用领域。对于低渗透油气藏,采用常规技术难以实现开采动用。在国内外范围内,低渗透油气藏的经济有效动用必须通过水力压裂等改造手段。为了经济高效开发的低渗透油气资源,水平井体积压裂技术发展迅速,体积压裂会在储层中形成复杂缝网结构,压裂液通过压开的渗流通道进入裂缝,在压力作用下压裂液与岩石基质中的原油发生渗吸置换,在天然压力或外在条件的作用下,通过具有高渗流能力的裂缝,将原油举升到地面。

    2、核磁共振技术具有扫描迅速、对岩心无损害、并且灵敏度高的优势,被广泛应用于我国油气藏开发的各个领域,核磁共振技术可以定量化表征岩心内部氢信号的含量,因为可以精确了解含氢流体的运移特征。核磁共振技术用于裂缝驱油机理的研究中,主要是通过检测不同时刻岩心内部不同孔径内氢离子含量变化,获取岩心基质和裂缝孔隙中流体置换的规律,通过在线核磁驱替实时探究岩心内部流体流动和赋存的主要场所。

    3、公开号为cn 115372399 a的中国专利文献公开了一种石油在线核磁分析系统的采样装置,包括快速回路组、预处理单元和物料切换单元。快速回路可以分别引入不同的物料样品油;通过物料切换装置可以分别对各物料管道进行物料样品油的采集;然后再使用同一个预处理装置对当前的物料样品油进行恒温恒压处理,最后将物料样品油用于核磁分析,但是其并没有实现岩心饱和油情况下的在线驱油机理研究。郭红鑫2022年7月发表在《油气地质与采收率》上的文献“碳酸盐岩油藏不同裂缝产状岩心水驱油实验及水驱规律”通过岩心驱替实验,利用5种裂缝产状碳酸盐岩岩心,探究了不同裂缝产状下水驱油规律,但是其并没有将核磁共振技术与驱替实验结合起来,不能实时精确的了解含氢流体的运移特征。以上均是单管道驱替,不能同时进行双通道驱替对比实验。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置和实验方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决现有常规在线核磁驱替装置不能同时进行双通道驱替对比实验的问题。

    2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,包括气体驱替系统、液体驱替系统、双通道岩心夹持系统、围压加载系统、液体回收系统和低场核磁共振分析仪,围压加载系统包括环压泵、加热器、围压加载腔,围压加载腔套设在双通道岩心夹持系统外,双通道岩心夹持系统包括第一岩心夹持器和第二岩心夹持器,双通道岩心夹持系统位于低场核磁共振分析仪的磁场区域,气体驱替系统出口与第一岩心夹持器进口之间固定连通有第一驱替管线,液体驱替系统与第二岩心夹持器进口之间固定连通有第二驱替管线,第一驱替管线上固定安装有第一切换阀,第一切换阀下端口与第二驱替管线之间连通有互通管线,双通道岩心夹持系统出口与液体回收系统之间固定连通有排液管线。

    3、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进:

    4、上述气体驱替系统包括高压气瓶组、气体增压泵和空压机,高压气瓶组包括多个高压气瓶,高压气瓶组出口与气体增压泵进口之间固定连通有第一输气管线,气体增压泵出口与第一岩心夹持器进口之间固定连通有第一驱替管线,空压机出口与气体增压泵与第一切换阀之间的第一驱替管线之间固定连通有第二输气管线,第二输气管线与第一切换阀之间的第一驱替管线上固定连通有放空管线,放空管线和第一切换阀之间的第一驱替管线及第二输气管线上均固定安装有压力表。

    5、上述液体驱替系统包括恒速恒压泵、中间容器瓶组、第二切换阀,第二切换阀为多通阀,第一切换阀下端口与第二切换阀第一端口之间连通有互通管线,第二切换阀第二端口与第二岩心夹持器进口之间固定连通有第二驱替管线,恒速恒压泵出口与中间容器瓶组进口之间固定连通有第一输液管线,中间容器瓶组出口与第二切换阀之间固定连通有第一液驱管线。

    6、上述中间容器瓶组包括三个或三个以上的中间容器瓶,恒速恒压泵出口与第一中间容器瓶进口之间固定连通有第一输液管线,第一输液管线与第二中间容器瓶进口之间固定连通有第二输液管线,第二输液管线与第三中间容器瓶进口之间固定连通有第三输液管线,第一中间容器瓶出口与第二切换阀第三端口之间固定连通有第一液驱管线,第二中间容器瓶出口与第二切换阀第四端口之间固定连通有第二液驱管线,第三中间容器瓶出口与第二切换阀第五端口之间固定连通有第三液驱管线。

    7、上述液体回收系统包括回压泵和称量器,第二岩心夹持器出口与回压泵进口之间固定连通有排液管线,排液管线上固定安装有排液阀,第二岩心夹持器与排液阀之间的排液管线与第一岩心夹持器出口之间固定连通有第二排液管线,回压泵出口与称量器进口之间固定连通有第三排液管线。

    8、上述围压加载腔进口与环压泵出口固定连通有第一加压管线,围压加载腔出口与环压泵进口固定连通有第二加压管线,第一加压管线与加热器之间固定连通有第一加热管线,加热器与与第二加压管线之间固定连通有第二加热管线,第二加热管线与环压泵之间的第二加压管线上固定连通有循环液管线。

    9、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置的实验方法,按以下步骤进行:

    10、第一步,分别将两个待测岩心饱和煤油,用热缩管将岩心包裹好放置在第一岩心夹持器和第二岩心夹持器中;

    11、第二步,在围压加载系统中加入循环液,并通过加热器加热循环液使围压加载腔的温度达到实验温度,启动环压泵将系统围压逐步加载到实验围压;

    12、第三步,分别向第一岩心夹持器和第二岩心夹持器中注入驱替介质,并打开排液阀;

    13、第四步,对双通道岩心夹持系统进行核磁t2谱扫描,交替采集每个岩心夹持器通道内岩心核磁t2谱情况,同时打开称量器和回压泵进行驱替介质的收集与测量,直到核磁扫描t2谱不再变化,说明驱替实验达到平衡状态,系统泄压后,实验结束。

    14、下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进:

    15、上述驱替介质为重水、纳米乳液、氮气和二氧化碳中任意一种或任意两种的组合;或者驱替介质为两种不同浓度的纳米乳液。

    16、上述两个待测岩心为以下岩心组合中的一种:两个相同类型岩心的组合、页岩岩心和砂岩岩心组合、页岩岩心和砾岩岩心组合、油湿性岩心和水湿性岩心组合、不同渗透率的岩心组合、带裂缝的岩心和致密岩心组合。

    17、上述第二步中,实验温度为50℃至140℃,实验围压为0mpa至50mpa。

    18、本发明提供了一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其克服了常规在线核磁驱替装置不能同时进行双通道驱替对比实验的问题,同时可以同时满足气驱和液驱的要求。本发明可以完成多种不同实验方案下的实验需求,实现驱替方式和不同岩心类型驱替实验的实时对比,可以精确控制变量,最大程度的减少实验误差带来的影响,利用效果远超于常规的单通道核磁在线驱替装置。


    技术特征:

    1.一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于包括气体驱替系统、液体驱替系统、双通道岩心夹持系统、围压加载系统、液体回收系统和低场核磁共振分析仪,围压加载系统包括环压泵、加热器、围压加载腔,围压加载腔套设在双通道岩心夹持系统外,双通道岩心夹持系统包括第一岩心夹持器和第二岩心夹持器,双通道岩心夹持系统位于低场核磁共振分析仪的磁场区域,气体驱替系统出口与第一岩心夹持器进口之间固定连通有第一驱替管线,液体驱替系统与第二岩心夹持器进口之间固定连通有第二驱替管线,第一驱替管线上固定安装有第一切换阀,第一切换阀下端口与第二驱替管线之间连通有互通管线,双通道岩心夹持系统出口与液体回收系统之间固定连通有排液管线。

    2.根据权利要求1所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于气体驱替系统包括高压气瓶组、气体增压泵和空压机,高压气瓶组包括多个高压气瓶,高压气瓶组出口与气体增压泵进口之间固定连通有第一输气管线,气体增压泵出口与第一岩心夹持器进口之间固定连通有第一驱替管线,空压机出口与气体增压泵与第一切换阀之间的第一驱替管线之间固定连通有第二输气管线,第二输气管线与第一切换阀之间的第一驱替管线上固定连通有放空管线,放空管线和第一切换阀之间的第一驱替管线及第二输气管线上均固定安装有压力表。

    3.根据权利要求1或2所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于液体驱替系统包括恒速恒压泵、中间容器瓶组、第二切换阀,第二切换阀为多通阀,第一切换阀下端口与第二切换阀第一端口之间连通有互通管线,第二切换阀第二端口与第二岩心夹持器进口之间固定连通有第二驱替管线,恒速恒压泵出口与中间容器瓶组进口之间固定连通有第一输液管线,中间容器瓶组出口与第二切换阀之间固定连通有第一液驱管线。

    4.根据权利要求3所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于中间容器瓶组包括三个或三个以上的中间容器瓶,恒速恒压泵出口与第一中间容器瓶进口之间固定连通有第一输液管线,第一输液管线与第二中间容器瓶进口之间固定连通有第二输液管线,第二输液管线与第三中间容器瓶进口之间固定连通有第三输液管线,第一中间容器瓶出口与第二切换阀第三端口之间固定连通有第一液驱管线,第二中间容器瓶出口与第二切换阀第四端口之间固定连通有第二液驱管线,第三中间容器瓶出口与第二切换阀第五端口之间固定连通有第三液驱管线。

    5.根据权利要求1至4任一项所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于液体回收系统包括回压泵和称量器,第二岩心夹持器出口与回压泵进口之间固定连通有排液管线,排液管线上固定安装有排液阀,第二岩心夹持器与排液阀之间的排液管线与第一岩心夹持器出口之间固定连通有第二排液管线,回压泵出口与称量器进口之间固定连通有第三排液管线。

    6.根据权利要求1至4任一项所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置,其特征在于围压加载腔进口与环压泵出口固定连通有第一加压管线,围压加载腔出口与环压泵进口固定连通有第二加压管线,第一加压管线与加热器之间固定连通有第一加热管线,加热器与与第二加压管线之间固定连通有第二加热管线,第二加热管线与环压泵之间的第二加压管线上固定连通有循环液管线。

    7.一种根据权利要求1至6任意一项的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置的实验方法,按以下步骤进行:

    8.根据权利要求7所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置的实验方法,其特征在于驱替介质为重水、纳米乳液、氮气和二氧化碳中任意一种或任意两种的组合;或者驱替介质为两种不同浓度的纳米乳液。

    9.根据权利要求7或8所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置的实验方法,其特征在于两个待测岩心为以下岩心组合中的一种:两个相同类型岩心的组合、页岩岩心和砂岩岩心组合、页岩岩心和砾岩岩心组合、油湿性岩心和水湿性岩心组合、不同渗透率的岩心组合、带裂缝的岩心和致密岩心组合。

    10.根据权利要求7至9任一项所述的新型双通道在线核磁共振驱替实验装置的实验方法,其特征在于第二步中,实验温度为50℃至140℃,实验围压为0mpa至50mpa。


    技术总结
    本发明涉及低渗透油气田压裂技术领域,是一种新型双通道在线核磁共振驱替实验装置及实验方法,前者包括气体驱替系统、液体驱替系统、双通道岩心夹持系统、围压加载系统、液体回收系统和低场核磁共振分析仪,围压加载腔套设在双通道岩心夹持系统外,双通道岩心夹持系统位于低场核磁共振分析仪的磁场区域,气体驱替系统出口与第一岩心夹持器进口之间固定连通有第一驱替管线,液体驱替系统与第二岩心夹持器进口之间固定连通有第二驱替管线,第一驱替管线与第二驱替管线之间连通有互通管线。本发明可以完成多种不同实验方案下的实验需求,实现驱替方式和不同岩心类型驱替实验的实时对比,可以精确控制变量,最大程度的减少实验误差带来的影响。

    技术研发人员:郑波,王勇,孙中华,沈彬彬,王永康,杨明敏,刘雄飞,夏旭华
    受保护的技术使用者:中国石油天然气集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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