[发明专利]研究超临界二氧化碳在地层中粘度特性的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于非常规油气增产技术领域，具体地，涉及一种研究超临界二氧化碳在地层中的粘度特性的实验装置及方法，用于研究添加了增粘剂的超临界二氧化碳在地层中流动时的粘度特性。

背景技术

超临界二氧化碳（SC-CO₂）压裂是一种新型的非常规油气藏储层改造技术，具有常规水力压裂技术不可比拟的一系列优势，是提高非常规油气储层导流能力，实现非常规油气资源商业开采的重要手段。

但是，SC-CO₂具有粘度低、携砂能力差的缺点。要实现SC-CO₂的加砂压裂，必须采取增粘措施来提高其携砂能力。增粘的有效途径是向SC-CO₂中添加高分子增粘剂，将SC-CO₂与高分子增粘剂混合用作压裂液。

然而，作为高分子溶液，SC-CO₂压裂液在地层多孔介质中的流动与在管道中的流动有显著不同，既有剪切流动，又有拉伸流动，表现出明显的粘弹效应，其粘度既随剪切速率的变化而变化，也与地层渗透率、流动距离、增粘剂浓度、增粘剂类型及地层的温度、压力有关。因此，使用粘度计所测得的SC-CO₂压裂液的表观粘度，并不能反映其在地层中的有效粘度。须针对实际地层条件展开SC-CO₂压裂液的粘度特性研究，为SC-CO₂压裂施工提供技术支撑。目前国内尚未有针对SC-CO₂在地层中粘度特性的实验研究。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种研究超临界二氧化碳在地层中粘度特性的实验装置及方法，用于测量添加了增粘剂的超临界二氧化碳在地层多孔介质中的有效粘度，研究增粘剂类型、增粘剂浓度不同的超临界二氧化碳在地层多孔介质中流动时的粘度随流速、流动距离及地层温度、压力的变化规律，为超临界二氧化碳压裂在非常规油气开发中的应用提供有效的技术支撑。

本发明所采取的技术方案如下：

研究超临界二氧化碳在地层中的粘度特性的实验装置，包括：液态二氧化碳储罐、第一容积泵、岩心夹持器、混合罐、增粘剂储罐、计量泵、恒温油浴系统、压差传感器、环压发生装置；其特征在于：混合罐设有二氧化碳注入口、增粘剂注入口和超临界二氧化碳与增粘剂混合溶液出口，岩心夹持器设有一个入口、一个出口；

液态二氧化碳储罐通过第一管线连接第一容积泵，在第一管线上安装有第一针阀、增压泵、加热系统、第一温度传感器和第一压力传感器；

管汇三通通过第二管线、第三管线、第四管线分别连接第一容积泵、岩心夹持器的入口、混合罐的二氧化碳注入口，混合罐上安装有第二温度传感器；

第三管线上安装有第二针阀、流量计，流量计位于第二针阀和岩心夹持器的入口之间；第四管线上安装有第三针阀；

混合罐的超临界二氧化碳与增粘剂混合溶液出口通过第五管线与第三管线相连，连接点位于第二针阀和流量计之间，第五管线上安装有第二容积泵和第四针阀，第二容积泵位于混合罐的超临界二氧化碳与增粘剂混合溶液出口与第四针阀之间；

增粘剂储罐通过第七管线与混合罐的增粘剂注入口相连，增粘剂存储罐上安装有计量泵，第七管线上安装有第五针阀；

岩心夹持器的出口通过第六管线与第一管线相连，连接点位于第一针阀和增压泵之间，第六管线上安装有第六针阀和真空泵；

岩心夹持器内安装有胶筒，岩心夹持器通过第八管线与环压发生装置相连，第八管线上安装有第四压力传感器，混合罐和岩心夹持器置于恒温油浴系统中；

岩心夹持器的入口处和出口处分别安装有第二压力传感器和第三压力传感器，岩心夹持器上安装有压差传感器。

优选地，第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线均为内径小于2mm的钢管，外层敷设保温夹层用于保温。

优选地，在第一管线上从液态二氧化碳储罐至第一容积泵方向依次安装有第一针阀、增压泵、加热系统、第一温度传感器和第一压力传感器。

优选地，真空泵位于第六针阀和岩心夹持器的出口之间，第六针阀位于第六管线的岩心夹持器的出口到第六管线与第一管线连接点方向的末端。

研究超临界二氧化碳在地层中的粘度特性的方法，利用上述实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、测量气态二氧化碳流过岩心产生的压降，计算岩心的绝对渗透率