一种评价自生泡沫暂堵分流效果的装置及方法

1.本发明属于石油开采中的暂堵增产领域，尤其涉及一种评价自生泡沫暂堵分流效果的装置及方法。


背景技术：

2.酸化是低产砂岩油气藏重要的增产手段之一。常规酸化过程中酸液优先进入高渗层，但低渗层或堵塞层由于酸液无法进入或者进入少，无法得到有效的酸化改善。为了解决层间层内非均质性强导致的酸化效果不佳的问题，泡沫流体被应用于暂堵分流中。然而，海上平台面积狭小，泡沫流体作为暂堵分流剂在施工时存在配制复杂，对设备要求高，费用成本高的问题。
3.自生泡沫是通过化学反应自发产生气体而起泡，不需要通过地面设备提供气源，能同时解决地层非均质性强和泡沫配制复杂的问题，从而在海上酸化施工中展现出了较好的应用前景。然而，目前评价自生泡沫的暂堵分流装置和方法并未考虑泡沫在井筒中自生的工程背景，而仅仅是沿用之前常规泡沫暂堵分流的那一套装置和方法。现需要对目前已有的泡沫暂堵分流装置和方法进行改进和创新，模拟自生泡沫在井筒中发泡，在地层中暂堵，在地层中分流，在地层中返排的全过程，从而有效指导自生泡沫的现场施工。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明旨在提供一种评价自生泡沫暂堵分流效果的装置及方法。该方法不仅能评价自生泡沫的分流暂堵能力，而且能更加真实地模拟自生泡沫在井筒中生泡，在地层中封堵，在地层中分流，在地层中返排的全过程，为自生泡沫酸化的施工设计提供更准确的数据支撑。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种自生泡沫暂堵分流效果的装置，包括由第一中间容器1，第二中间容器2和中间容器加热套3构成的泡沫发生单元；由第一平流泵4、第二平流泵5、前端压力表6、第一岩心夹持器7、第二岩心夹持器8、岩心夹持器加热套9、后端压力表10、回压阀11通过管线依次连接构成的岩心流动单元；由第一液体收集容器12、第二液体收集容器13、第三液体收集容器14、第四液体收集容器15组成的液体收集单元；由数据通讯线16和电脑17构成的数据控制单元。其中，所述电脑由数据通讯线16与第一平流泵4、第二平流泵5、中间容器加热套3、夹持器加热套9、第一液体收集容器12、第二液体收集容器13、第三液体收集容器14、第四液体收集容器15相连接；所述第一岩心夹持器和第二岩心夹持器的前端安装有前阀门18，后端安装有后阀门19。
7.一种利用上述装置评价自生泡沫暂堵分流效果的方法，包括如下步骤：
8.s1：准备两块人造砂岩岩心，所述人造砂岩岩心的渗透率级差为2～10。
9.s2：将高渗和低渗的两块人造砂岩岩心分别放置入第一岩心夹持器7与第二岩心夹持器8中，用岩心夹持器加热套9将岩心加热至目标地层温度；关闭阀门20，21，其余阀门
打开；打开第一平流泵4，以1～5ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30～60min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8流出端的流量，根据公式
①
计算岩心分流量
[0010][0011]
式中，v1为第一岩心夹持器的液体出口体积，ml；v2为第二岩心夹持器的液体出口体积，ml；
[0012]
s3：关闭第一平流泵4，配制自生泡沫基液体系，将其转入第二中间容器2中；通过数据控制单元控制中间容器加热套3，使第二中间容器2中的环境温度逐渐升温至目标地层温度℃，所述升温速率为2～10℃/min；
[0013]
优选的，自生泡沫基液体系包括以下原料：6.7～20.1wt％亚硝酸钠、5.4～16wt％氯化铵、0.01～0.2wt％催化剂、0.1～0.5wt％起泡剂、0.01～0.05wt％稳泡剂、其余为去离子水。所述催化剂为醋酸、盐酸、柠檬酸中的一种。所述起泡剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种或者两种。所述稳泡剂为瓜胶、黄原胶、聚丙烯酰胺中的一种或两种。
[0014]
优选的，配制自生泡沫基液体系并将其转入中间容器2的步骤为：
[0015]
(1)以两倍目标浓度配制亚硝酸钠和起泡剂的混合水溶液50ml，形成自生泡沫基液a；
[0016]
(2)以两倍目标浓度配制氯化铵，催化剂，稳泡剂的混合水溶液50ml，形成自生泡沫基液b；
[0017]
(3)将自生泡沫基液a转移至第二中间容器2中；
[0018]
(4)将自生泡沫基液b转移至第二中间容器2中，然后立马密封第二中间容器2；
[0019]
s4：打开第二平流泵5，以1～5ml/min的速度将第二中间容器2中的自生泡沫流体注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录自生泡沫流体的注入压力，注入时间维持为30-60min；
[0020]
s5：关闭第二平流泵4，打开第一平流泵1，以1～5ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30～60min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8的流出端流量，根据公式
①
计算泡沫分流后的岩心分流量；
[0021]
s6：关闭后阀门19，打开阀门20，进行泄压；打开后阀门19和21，关闭阀门22和23；打开第一平流泵，将第一平流泵的注入方向转为由后阀门19流向前阀门18，以1～5ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，由后端压力表10记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30～60min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8的流出端流量，根据公式
①
计算泡沫分流后的岩心分流量；
[0022]
本发明采用上述技术方案，具有以下优点：
[0023]
优点1：通过对中间容器环境温度的提升与自生泡沫基液配制的设计，模拟了自生泡沫作为暂堵分流剂在井筒中自发生泡的过程；同时删除了常规分流装置采用的气体泵和
泡沫发生器，不仅简化了装置的复杂度，而且更加真实地还原了自生泡沫的生泡过程。
[0024]
优点2：泡沫流体容易在地层形成贾敏效应，一旦发生贾敏效应则会长时间堵塞地层，反而不利于流体的返排和油气的生产。在自生泡沫暂堵分流后，常规暂堵分流装置并未考虑自生泡沫暂堵中“暂时”的问题，基于此，本技术方案还设计了泡沫暂堵分流后，地层流体反方向的流动过程，模拟了自生泡沫的返排和油气的生产，从而评价自生泡沫的暂堵性能。
[0025]
优点3：结合优点1和优点2,本技术方案能够模拟自生泡沫在井筒中生泡，在地层中暂堵，在地层中分流，在地层中返排的全过程，可为自生泡沫的现场施工提供准确指导。
附图说明
[0026]
图1为本发明所述的自生泡沫暂堵分流装置；
[0027]
其中：1——第一中间容器；2——第二中间容器；3——中间容器加热套；4——第一平流泵；5——第二平流泵；6——前端压力表；7——第一岩心夹持器；8——第二岩心夹持器；9——岩心夹持器加热套；10——后端压力表；11——回压阀；12——第一液体收集容器；13——第二液体收集容器；14——第三液体收集容器；15——第四液体收集容器；16——数据通讯线；17——电脑；18——前阀门；19——后阀门；20至23——阀门。
[0028]
图2为实例2下自生泡沫暂堵分流实验的压力结果；
[0029]
图3为实例2下自生泡沫暂堵分流实验的分流量实验结果；
[0030]
图4为实例2下自生泡沫暂堵分流实验的分流率实验结果。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0032]
实施例1：
[0033]
如图1所示，一种评价自生泡沫暂堵分流效果的装置，包括由第一中间容器1，第二中间容器2和中间容器加热套3构成的泡沫发生单元；由第一平流泵4、第二平流泵5、前端压力表6、第一岩心夹持器7、第二岩心夹持器8、岩心夹持器加热套9、后端压力表10、回压阀11通过管线依次连接构成的岩心流动单元；由第一液体收集容器12、第二液体收集容器13、第三液体收集容器14、第四液体收集容器15组成的液体收集单元；由数据通讯线16和电脑17构成的数据控制单元。其中，所述电脑由数据通讯线16与第一平流泵4、第二平流泵5、中间容器加热套3、夹持器加热套9、第一液体收集容器12、第二液体收集容器13、第三液体收集容器14、第四液体收集容器15相连接；所述第一岩心夹持器和第二岩心夹持器的前端安装有前阀门18，后端安装有后阀门19。
[0034]
实施例2：
[0035]
一种利用上述装置评价自生泡沫暂堵分流效果的方法，包括如下步骤：
[0036]
s1：准备两块人造砂岩岩心，所述人造砂岩岩心的渗透率分别为90md和30md，渗透率级差为3。
[0037]
s2：将高渗和低渗的两块人造砂岩岩心分别放置入第一岩心夹持器7与第二岩心夹持器8中，用岩心夹持器加热套9将岩心加热至目标地层温度70℃；关闭阀门20，21，其余
阀门打开；打开第一平流泵4，以1ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8的流出端流量，根据公式
①
计算岩心分流量
[0038][0039]
式中，v1为第一岩心夹持器的液体出口体积，ml；v2为第二岩心夹持器的液体出口体积，ml；
[0040]
s3：关闭第一平流泵4，配制自生泡沫基液体系，将其转入第二中间容器2中；通过数据控制单元控制中间容器加热套3，使第二中间容器2中的环境温度逐渐升温至目标地层温度℃，所述升温速率为5℃/min；
[0041]
自生泡沫基液体系包括以下原料：20.1wt％亚硝酸钠、16wt％氯化铵、0.01wt％盐酸、0.2wt％α-烯基磺酸钠 0.2wt％十二烷基硫酸钠、0.05wt％黄原胶、其余为去离子水。
[0042]
配制自生泡沫基液体系并将其转入第二中间容器2的步骤为：
[0043]
(1)以上述两倍目标浓度配制亚硝酸钠和起泡剂的混合水溶液50ml，形成自生泡沫基液a；
[0044]
(2)以上述两倍目标浓度配制氯化铵，催化剂，稳泡剂的混合水溶液50ml，形成自生泡沫基液b；
[0045]
(3)将自生泡沫基液a转移至第二中间容器2中；
[0046]
(4)将自生泡沫基液b转移至第二中间容器2中，然后立马密封第二中间容器2；
[0047]
s4：打开第二平流泵5，以1ml/min的速度将第二中间容器2中的自生泡沫流体注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录自生泡沫流体的注入压力，注入时间维持为30min；
[0048]
s5：关闭第二平流泵4，打开第一平流泵1，以1ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，所述岩心流动方向为由前阀门18流向后阀门19；由前端压力表6记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8的流出端流量，根据公式
①
计算泡沫分流后的岩心分流量；
[0049]
s6：关闭后阀门19，打开阀门20，进行泄压；打开后阀门19和21，关闭阀门22和23；打开第一平流泵，将第一平流泵的注入方向转为由后阀门19流向前阀门18，以1ml/min的速度将第一中间容器1中的标准盐水注入岩心流动单元中，由后端压力表10记录标准盐水的注入压力，注入时间维持为30min；由液体收集单元记录第一岩心夹持器7和第二岩心夹持器8的流出端流量，根据公式
①
计算泡沫分流后的岩心分流量。
[0050]
记录实验数据，整理后如图2、图3和图4所示：
[0051]
参见图2，第一次水驱时的注入压力很小；当自生泡沫分流以后，最高的注入压力达到了接近3mpa，说明自生泡沫在岩心中起到了封堵的作用；后续的水驱压力虽然也较小，但比第一次水驱的时候高，说明此时岩心中依旧有残留的自生泡沫。最后反向水驱时，注入压力依然较小，说明该自生泡沫的封堵作用是暂时的，不是永久，不会影响地层流体的返排和后续油气的生产；
[0052]
参见图3，第一次水驱过后，高渗岩心的液体流出体积远高于低渗岩心的液体流出
体积；随着自生泡沫分流以后，后续水驱的低渗岩心液体流出体积反而高于高渗岩心的液体流出体积，说明泡沫起到了分流的作用；
[0053]
参见图4，低渗岩心的分流量在初始水驱时的0.25(30min时)增加到了后续水驱时的0.57(30min时)，也能证明自生泡沫起到了分流作用。