一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试装置及方法

本发明涉及一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试装置及方法，属于油藏勘探与开发。

背景技术：

1、油水相对渗透率是指油相和水相在岩石孔喉结构中的渗透能力之比，是表征油水两相在储层岩石中运移能力的重要评价参数之一，是油田开发参数计算、生产动态分析和油藏数值模拟中不可或缺的重要资料。

2、在油藏开发的过程中，储层岩石多孔介质中的油水两相流动较为复杂，目前基于岩心实验开展的油水相对渗透率测试方法无法观察油水的流动特征，耗费时间较长，无法定量分析影响油水相对渗透率的主控因素，基于微观流动数值模拟的油水两相流动，由于计算成本和考虑因素有限，很难准确揭示真实储层岩石中的油水两相流动规律。

3、因此，基于储层温压下的可视化技术开展油水两相流动，直观获取可视化油水两相流动特征，准确确定油水相对渗透率，对油藏开发方案的合理调整和提高采收率方案的实施具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，本发明提出了一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试装置及方法，通过还原储层温压条件下可视化模型内的油水两相流动，直观表征了油水两相流动规律，准确获取了油水相对渗透率，为油藏水驱高效开发奠定了基础。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是：

3、一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试装置，其特征在于，一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试系统包括渗流可视化系统、驱替系统和数据采集系统；

4、所述渗流可视化系统包括高温高压可视釜，放置在高温高压可视釜内的可视化模型和高温高压可视釜下部的平面步进驱动机，所述高温高压可视釜的内壁设有加热装置、温度探测头和压力探测头，所述高温高压可视釜通过四根中心对称放置的立柱通过螺纹与下部的平面步进驱动装置相连；

5、所述可视化模型由两片相同规格的圆柱形石英玻璃组成，其中一片表面上依次刻蚀有模型入口端、渗流结构和模型出口端，另一片为盖玻片，两片石英玻璃键合后放入耐压胶套中固定，并用硅胶涂抹至石英玻璃和胶套的接合处做密封。

6、优选的，所述驱替系统包括两台入口流量泵，与入口流量泵相连装有实验用油、水的活塞中间容器，与模型出口端相连的出口流量泵、与高温高压可视釜相连的围压泵以及与出口模型出口端管线相连的真空泵。

7、优选的，所述活塞中间容器通过针形阀与四通阀相连，四通阀的另外两个接口接有注入管线和压力传感器，注入管线的另一端与可视化模型注入端相连，针形阀的另一端套有pvc微流管线，两根pvc微流管线穿过注入管线到达可视化模型的入口端。

8、优选的，所述数据采集系统包括计算机，放置在高温高压可视釜正上方的显微镜和高速摄像机，所述计算机通过数据采集器和数据线与显微镜，高速摄像机，围压泵，入口流量泵，出口流量泵，加热装置，步进驱动装置相连，所述显微镜内部设有反射偏光光源。

9、一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试方法，利用一种储层温压下的油水相渗曲线可视化测试装置，包括以下步骤：

10、步骤一：将两个活塞容器中分别加满实验用油和实验用水，实验用油中按质量分数0.01％添加荧光剂，利用入口流量泵将活塞容器中的油和水驱替至pvc微流管线的出口端；

11、步骤二：将可视化模型安装在高温高压可视釜中，将高温高压可视釜用螺栓密封，通过真空泵将可视化模型和装置管线抽至真空状态；

12、步骤三：利用围压泵向高温高压釜体内注油，待高温高压可视釜内充满水后开启加热装置，达到目标温度后继续加热两小时，通过围压泵给高温高压可视釜加载围压，向可视化模型注入实验用油直至完全饱和可视化模型；

13、步骤四：通过围压泵先增加5mpa围压，后通过入口流量泵注入实验用油增加2mpa可视化模型的内部压力，循环此加压过程，直至可视化模型的内部压力达到实验设定的压力值，保持此时的压力和温度作用于可视化模型两小时；

14、步骤五：记录可视化模型饱和油时的图像，通过imagej软件进行灰度化处理，计算饱和油条件下的油相平均荧光强度g0和含油总面积ao0；

15、步骤六：卸载围压和可视化模型内的压力，将可视化模型取出利用石油醚和清水清洗干净并干燥后重复一次步骤一和步骤二；

16、步骤七：利用围压泵向高温高压釜体内注水，待高温高压可视釜内充满水后开启加热装置，达到目标温度后继续加热两小时，通过围压泵给高温高压可视釜加载围压，向可视化模型注入实验用水直至完全饱和可视化模型；

17、步骤八：通过围压泵先增加5mpa围压，后通过入口流量泵注入实验用水增加2mpa可视化模型的内部压力，循环此加压过程并始终保持围压至少高于可视化模型的内部压力3mpa，直至可视化模型的内部压力达到实验设定的压力值，保持此时的压力和温度作用于可视化模型两小时；

18、步骤九：用实验用油驱替实验用水建立束缚水饱和度，先用0.1μl/min的速度进行驱替，逐渐增加驱替速度直至模型中不在有油水分布的变化，计算束缚水条件下的含水饱和度和油相有效渗透率：

19、饱和油条件下的含油饱和度sos计算公式为：

20、

21、束缚水条件下的含水饱和度sws计算公式为：

22、sws＝(1-sos)×100％

23、sws——束缚水条件下的含水饱和度；

24、sos——饱和油条件下的含油饱和度；

25、gs——束缚水条件下的油相平均灰度值，无量纲；

26、g0——饱和油条件下油相相平均灰度值，无量纲；

27、aos——束缚水条件下的油相面积，cm2；

28、a0——可视化模型总面积，cm2；

29、束缚水条件下油相有效渗透率ko(sws)计算公式为：

30、

31、ko(sws)——束缚水条件下油相有效渗透率，md；

32、qos——束缚水条件下油相流量，ml/s；

33、μo——在测定温度下实验用油的动力粘度，mpa·s；

34、l——可视化模型长度，cm；

35、p1s——束缚水条件下可视化模型进口压力，mpa；

36、p2s——束缚水条件下可视化模型出口压力，mpa；

37、步骤十：通过调节两台入口流量泵的注入流量，控制可视化模型入口端注入的油水比，油和水至少注入3倍可视化模型内部体积，可视化模型入口端和出口段压力之差稳定且可视化模型内部油水分布不再变化时，判定此时达到稳定流动状态，记录此时可视化模型入口端压力、出口端压力、流量和流动图像，通过darcy公式计算当前油水比条件下油、水相对渗透率：

38、第i种油水比条件下水相有效渗透率kewi计算公式为：

39、

40、第i种油水比条件下油相有效渗透率keoi计算公式为：

41、

42、第i种油水比条件下水相相对渗透率krwi计算公式为：

43、

44、第i种油水比条件下油相相对渗透率kroi计算公式为：

45、

46、kewi——第i种油水比条件下水相有效渗透率，md；

47、keoi——第i种油水比条件下油相有效渗透率，md；

48、krwi——第i种油水比条件下水相相对渗透率；

49、kroi——第i种油水比条件下油相相对渗透率；

50、qwi——第i种油水比条件下水相流量，ml/min；

51、μw——在测定温度下实验用水的动力粘度，mpa·s；

52、qoi——第i种油水比条件下油相流量，ml/min；

53、p1i——第i种油水比条件下可视化模型入口端压力，mpa；

54、p2i——第i种油水比条件下可视化模型出口端压力，mpa；

55、步骤十一：计算当前油水比条件下的油相、水相饱和度：

56、第i种油水比下的含油饱和度soi计算公式为：

57、

58、第i种油水比下的含水饱和度swi计算公式为：

59、swi＝(1-soi)×100％

60、soi——第i种油水比下的含油饱和度，％；

61、gi——第i种油水比下条件下的油相平均灰度值，无量纲；

62、aoi——第i种油水比下的油相面积，cm2；

63、swi——第i种油水比下的含水饱和度，％；

64、步骤十二：改变可视化模型入口端注入的油水比，重复步骤九至步骤十一，获取不同油水比条件下的油相相对渗透率、水相相对渗透率和含水饱和度；

65、步骤十三：卸载入口流量泵、出口流量泵和围压泵的压力，关闭高温高压可视釜的加热开关，整理实验装置并关闭所有电源开关；

66、步骤十四：根据不同油水比条件下的油相相对渗透率、水相相对渗透率和含水饱和度，绘制油相-水相相对渗透率和含水饱和度的关系曲线。

67、本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

68、与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用储层温压条件下的可视化技术直观、真实地模拟油藏水驱开发过程中的油水两相流动过程，结合显微镜、高速摄像机、显微镜内置的反射偏光源和计算机，精确计算不同油水比条件下的油相饱和度、水相饱和度、油相有效渗透率、水相有效渗透率、油相相对渗透率和水相相对渗透率，量化水驱过程中的油水两相流动动态特征，为油藏水驱开发参数设计提供可靠的实验数据。