阅读说明：本技术 一种流体粘度测量装置及方法 (Fluid viscosity measuring device and method ) 是由 陈国� 刘宏生 韩培慧 曹瑞波 孙刚 郭松林 崔长玉 吕昌森 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种流体粘度测量装置及方法。包括用于模拟油藏的孔隙介质模型系统、向孔隙介质模型系统注入流体的注入系统及对孔隙介质模型系统的采出液进行计量的采出液计量系统,其特征在于,所述注入系统包括：用于向孔隙介质模型系统注入流体的第一液体注入系统、用于向孔隙介质模型系统注入流体的第二液体注入系统；所述第二液体注入系统包括：用于存储流体介质的可视容器、用于对相应流体介质提供输送动力的恒压恒速泵、用于对所述可视容器拍摄的摄像机；所述孔隙介质模型系统包括：毛细管一、毛细管二。该流体粘度测量装置及方法,能够模拟油藏条件测量驱油剂在孔隙介质中的粘度。(The invention relates to a fluid viscosity measuring device and a method. Including the hole medium model system that is used for simulating the oil reservoir, to the injection system of hole medium model system injection fluid and to the produced liquid measurement system that produces liquid of hole medium model system carries out the measurement, its characterized in that, the injection system includes: a first liquid injection system for injecting fluid into the pore media model system, a second liquid injection system for injecting fluid into the pore media model system; the second liquid injection system includes: the system comprises a visual container for storing fluid media, a constant-pressure constant-speed pump for providing conveying power for the corresponding fluid media, and a camera for shooting the visual container; the pore media model system comprises: a first capillary and a second capillary. The fluid viscosity measuring device and method can simulate oil reservoir conditions to measure the viscosity of the oil displacement agent in a pore medium.)

一种流体粘度测量装置及方法

技术领域

本发明属于石油工程和工艺技术领域，涉及油气田开发技术中化学驱油研究的物理模拟装置及方法，具体涉及一种适用于三次采油物理模拟实验用的流体粘度测量装置及方法。

背景技术

国内外油田的主力油层多为渗透率高、非均质性强的油藏，经过水驱、聚驱及后续水驱的长期冲刷，使得油藏孔隙半径、吼道半径增大，在油藏中形成优势渗流通道，导致含水率上升快、水窜严重等问题。尤其的大庆油田经过六十年的长期开发，油藏非均质性十分严重，形成大量优势渗流通道，为保持大庆油田持续稳产和有效开发，急需即具有扩大波及体积和提高驱油效率的采油方法。聚合物、二元复合体系和三元复合体系等均具有扩大波及体积和提高驱油效率作用，且在油田已有应用。且相关化学驱油方法均成为三次采油中的重要的提高采收率技术，在当前世界各国油田后期开发阶段中已经成为一项重要的技术手段。

关于聚合物、二元复合体系和三元复合体系的溶液性能和驱油效果有较多报道，目前，没有模拟油藏孔隙介质条件测量驱油剂流体粘度的相关设备，无法模拟油藏、孔隙介质条件下，测量聚合物、二元复合体系和三元复合体系的运动粘度参数，导致相关化学驱机理不完善，现场方案编制缺乏理论依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种流体粘度测量装置，该流体粘度测量装置，能够模拟油藏条件测量驱油剂在孔隙介质中的粘度。本发明还提供一种利用流体粘度测量装置进行流体粘度测量的方法。

本发明的上述目的是由以下技术方案来实现的：一种流体粘度测量装置，包括用于模拟油藏的孔隙介质模型系统、向孔隙介质模型系统注入流体的注入系统及对孔隙介质模型系统的采出液进行计量的采出液计量系统，所述注入系统包括：

用于向孔隙介质模型系统注入流体的第一液体注入系统、

用于向孔隙介质模型系统注入流体的第二液体注入系统，

所述第二液体注入系统包括：

用于存储流体介质的可视容器一或/和可视容器二、

用于对相应流体介质提供输送动力的恒压恒速泵二、

用于对所述可视容器一拍摄的摄像机一、

用于对所述可视容器二拍摄的摄像机二，

其中，所述可视容器一、可视容器二、恒压恒速泵二、摄像机一和摄像机二相配合，所述可视容器一和可视容器二底部通过管线连接所述第一液体注入系统和孔隙介质模型系统，所述可视容器一顶部通过管线和阀门六连接所述恒压恒速泵二，所述可视容器二顶部通过管线和阀门八连接所述恒压恒速泵二。

所述第二液体注入系统包括：

用于拍摄可视容器一提供照明的光源一、

用于拍摄可视容器二提供照明的光源二、

用于测量可视容器一注入量的液体体积计量装置一、

用于测量可视容器二注入量的液体体积计量装置二，

其中，所述光源一和摄像机一位于可视容器一的两侧，所述光源二和摄像机二位于可视容器二的两侧；所述液体体积计量装置一通过管线、阀门七和阀门十连接所述可视容器一底部，所述液体体积计量装置二通过管线、阀门九和阀门十一连接所述可视容器二底部。

所述第一液体注入系统包括：活塞容器一、活塞容器二和恒速恒压泵一，所述恒速恒压泵一通过管线和阀门连接活塞容器一底部，所述活塞容器一顶部通过管线、阀门二和阀门五连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统；所述恒速恒压泵一通过管线和阀门三连接活塞容器二底部，所述活塞容器二顶部通过管线、阀门四和阀门五连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统。

所述孔隙介质模型系统包括：毛细管一或/和毛细管二，所述毛细管一入口通过管线、阀门十二和压力传感器一连接第一液体注入系统和第二液体注入系统，所述毛细管一出口通过管线、阀门十三和压力传感器二连接采出液计量系统；所述毛细管二入口通过管线、阀门十四和压力传感器三连接第一液体注入系统和第二液体注入系统，所述毛细管二出口通过管线、阀门十五和压力传感器二连接采出液计量系统。

所述采出液计量系统包括：回收计量容器和恒速恒压泵三，所述恒速恒压泵三通过管线连接回收计量容器顶部，所述回收计量容器底部通过管线连接孔隙介质模型系统。

所述活塞容器一、活塞容器二、回收计量容器、可视容器一、可视容器二和孔隙介质模型系统在保温箱内，所述恒速恒压泵一、恒速恒压泵二和恒速恒压泵三泵体部分在保温箱内。所述恒速恒压泵一、恒速恒压泵二和恒速恒压泵三中工作液体为航空煤油、汽油、柴油或蜡油。

所述恒速恒压泵一、恒速恒压泵二、恒速恒压泵三、摄像机一和摄像机二由计算机控制。

本发明还提供了一种流体粘度测量装置，所述第二液体注入系统注入气体时，所述可视容器一和可视容器二顶部通过管线连接所述第一液体注入系统和孔隙介质模型系统，所述可视容器一底部通过管线和阀门六连接所述恒压恒速泵二，所述可视容器二底部通过管线和阀门八连接所述恒压恒速泵二；所述采出液计量系统中回收计量容器底部通过管线连接恒速恒压泵三，所述回收计量容器顶部通过管线连接所述孔隙介质模型系统。

本发明还提供一种应用所述的流体粘度测量装置进行流体粘度测量的方法，包括以下步骤：

步骤一：开启保温箱，计算机设定保温箱的温度；向所述活塞容器一和活塞容器二中装入溶液；所述回收计量容器中装满与恒速恒压泵三中工作液体相同的溶液；所述可视容器一和可视容器二中装满与恒速恒压泵二中工作液体相同的溶液；关闭所有阀门；开启恒速恒压泵一、恒速恒压泵二、恒速恒压泵三；

步骤二：计算机设定恒速恒压泵三恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值；

步骤三：开启阀门一、阀门二、阀门五、阀门十二和阀门十三，计算机设定恒速恒压泵一以恒定速度工作，活塞容器一中的溶液进入毛细管一，毛细管一流出的液体通过管线进入回收计量容器的底部；

步骤四：计算机记录压力传感器一、传感器二和传感器三的压力值，计算机记录恒速恒压泵一、恒速恒压泵二和恒速恒压泵三的速度和压力值，通过泊肃叶公式计算粘度。

另外，本发明还提供另一种应用所述的流体粘度测量装置进行流体粘度测量的方法，包括以下步骤：

步骤一：开启保温箱，计算机设定保温箱的温度；向所述活塞容器一和活塞容器二中装入溶液；所述回收计量容器中装满与恒速恒压泵三中工作液体相同的溶液；所述可视容器一和可视容器二中装满与恒速恒压泵二中工作液体相同的溶液；关闭所有阀门；开启恒速恒压泵一、恒速恒压泵二、恒速恒压泵三；

步骤二：计算机设定恒速恒压泵三恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值；

步骤三，流体同时进入毛细管一和毛细管二的操作包括以下步骤：

(1)开启阀门一、阀门二、阀门五、阀门六、阀门七阀门八和阀门九，计算机设定恒速恒压泵一以恒定速度注入工作液，计算机设定恒速恒压泵二恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值，活塞容器一中的溶液进入可视容器一和可视容器二的底部，可视容器一和可视容器二的工作液回流到恒速恒压泵二中，当可视容器一和可视容器二充满活塞容器一中的溶液时，计算机控制恒速恒压泵一和恒速恒压泵二停止工作，关闭所有阀门；

(2)计算机控制光源一和光源二开启；计算机控制摄像机一记录可视容器一中溶液注入到毛细管一中的体积；计算机控制摄像机二记录可视容器二中溶液注入到毛细管二中的体积；

(3)开启阀门六、阀门七、阀门八、阀门十二、阀门十三、阀门十四和阀门十五，计算机控制恒速恒压泵二以恒定速度工作，可视容器一中溶液进入毛细管一中，可视容器二中溶液进入毛细管二中，毛细管一和毛细管二流出的液体通过管线进入回收计量容器的底部；

步骤四：计算机记录压力传感器一、压力传感器二和压力传感器三的压力值，计算机记录恒速恒压泵一、恒速恒压泵二和恒速恒压泵三的速度和压力值，通过泊肃叶公式计算粘度。

步骤五：实验结束后，使可视容器一中底部的剩余液体通过管线、阀门七和阀门十流入液体体积计量装置一中测量体积；使可视容器二中底部的剩余液体通过管线、阀门九和阀门十一流入液体体积计量装置二中测量体积。

采用上述技术方案，本发明的技术效果是：本发明采用长毛细管模拟油藏孔隙介质，保证了在不同实验条件下，模拟油藏孔隙介质的一致性，为评价驱油剂体系粘度性能提供保证；采用第二液体注入系统，在相同注入压力下，计量不同渗透率孔隙介质的注入量，实现了测量流体在相同注入压力下、不同孔隙介质中的粘度，同时可为不同渗透率的孔隙介质同时注入提供了定量注入参数；采用恒速恒压泵与回收计量容器配合工作，保证该装置在高压条件下工作的稳定性，提高了实验控制精度；本发明采用计算机控制装置中各部件的运行，控制精度和自动化程度高。

附图说明

附图1是本发明的流体粘度测量装置结构示意图；

附图2是本发明的流体为气体的粘度测量装置结构示意图。

图中：A1：恒速恒压泵一，A2：恒速恒压泵二，A3：恒速恒压泵三，B1：液体体积计量装置一，B2：液体体积计量装置二，C1：活塞容器一，C2：活塞容器二，D1：可视容器一，D2：可视容器二，E1：毛细管一，E2：毛细管二，F：回收计量容器，J1：压力传感器一，J2：压力传感器二，J3：压力传感器三，L1：摄像机一，L2：摄像机二，M：保温箱，N：计算机，P1：光源一，P2：光源二，T1～T15：阀门一～阀门十五。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明的流体粘度测量装置及方法进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明的流体粘度测量装置的实施例是一种用于模拟油藏条件测量驱油剂在孔隙介质中粘度的装置，包括用于模拟油藏的孔隙介质模型系统、向孔隙介质模型系统注入流体的注入系统及对孔隙介质模型系统的采出液进行计量的采出液计量系统。

本实施例中的孔隙介质模型系统用于模拟油藏孔隙介质，孔隙介质模型系统的入口与第一液体注入系统和第二液体注入系统相连，孔隙介质模型系统的出口与采出液计量系统相连。孔隙介质模型可以为毛细管一E1或/和毛细管二E2，毛细管一E1的入口通过管线、阀门十二T12和压力传感器一J1连接第一液体注入系统和第二液体注入系统，所述毛细管一E1出口通过管线、阀门十三T13和压力传感器二J2连接采出液计量系统；所述毛细管二E2入口通过管线、阀门十四T14和压力传感器三J3连接第一液体注入系统和第二液体注入系统，所述毛细管二E2出口通过管线、阀门十五T15和压力传感器二J2连接采出液计量系统。

孔隙介质模型的细管一E1或毛细管二E2的内部直径为0.5～2.5mm、长度为5～15m。孔隙介质模型还可以是人造岩心或填砂管，人造岩心直径为2.5～3.8cm、长为30～100cm，填砂管内部直径为2.5～3.8cm、长度为80～150cm，毛细管、人造岩心或填砂管用于模拟不同油藏孔隙介质。

本实施例中的采出液计量系统包括回收计量容器F和恒速恒压泵三A3，其中恒速恒压泵三A3通过管线连接回收计量容器F的顶部，回收计量容器F的底部通过管线连接孔隙介质模型系统。采用恒速恒压泵与回收计量容器配合工作，实现了在高压条件下采出液连续、平稳流出孔隙介质模型系统，为注入部分提供稳定的基础压力。

本实施例中的注入系统包括用于向孔隙介质模型系统注入流体的第一液体注入系统和第二液体注入系统。

其中第一液体注入系统包括用于存储流体介质的活塞容器一C1和活塞容器二C2、用于对相应溶液介质提供输送动力的恒速恒压泵一A1，恒速恒压泵一A1通过管线和阀门T1连接活塞容器一C1底部，活塞容器一C1顶部通过管线、阀门二T2和阀门五T5连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统，另外恒速恒压泵一A1还通过管线和阀门三T3连接活塞容器二C2底部，活塞容器二C2顶部通过管线、阀门四T4和阀门五T5连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统。

第二液体注入系统包括用于存储流体介质的可视容器一D1或/和可视容器二D2、用于对相应流体介质提供输送动力的恒压恒速泵二A2、用于对所述可视容器一D1拍摄的摄像机一L1、用于对所述可视容器二D2拍摄的摄像机二L2，其中，可视容器一D1、可视容器二D2、恒压恒速泵二A2、摄像机一L1和摄像机二L2相配合，用于在相同注入压力下，实时计量视容器一D1或/和可视容器二D2中的流体介质体积，可以得到对应的累计注入量和实时注入速度。

其中可视容器一D1底部通过管线和阀门七T7连接第一液体注入系统和孔隙介质模型系统；可视容器二D2底部通过管线和阀门九T9连接第一液体注入系统，可视容器二D2底部通过管线连接孔隙介质模型系统；可视容器一D1顶部通过管线和阀门六T6连接所述恒压恒速泵二A2；可视容器二D2顶部通过管线和阀门八T8连接所述恒压恒速泵二A2。

为了增加第二液体注入系统计量的准确性，第二液体注入系统还包括用于拍摄可视容器一D1提供照明的光源一P1、用于拍摄可视容器二D2提供照明的光源二P2、用于测量可视容器一D1注入量的液体体积计量装置一B1和用于测量可视容器二D2注入量的液体体积计量装置二B2，光源用于提高摄像机实时录像清晰度，提高计量流体体积准确性，液体体积计量装置用于测量可视活塞容器在实验结束时的累积流体注入量，校正摄像机记录的累积流体注入量。

其中光源一P1和摄像机一L1位于可视容器一D1的两侧，光源二P2和摄像机二L2位于可视容器二D2的两侧；液体体积计量装置一B1通过管线、阀门十T10和阀门七T7连接所述可视容器一D1底部，液体体积计量装置二B2通过管线、阀门十一T11和阀门九T9连接所述可视容器二D2底部。可视容器一D1和可视容器二D2侧面带有刻度，用于计量可视容器的溶液体积。

在计算机N、光源一P1、光源二P2、摄像机一L1、摄像机二L2、可视容器一D1、可视容器二D2和恒速恒压泵二A2组成的定量注入系统中，可视容器一D1和可视容器二D2在恒速恒压泵二A2相同的注入压力下，分别计量流入毛细管一E1和毛细管二E2中的实时流速和累积流量，使得在相同注入压力条件下，实现入口分别计量不同毛细管或岩芯的实时流速和累积流量，避免了采用出口计量，由于在不同压力下，毛细管或岩芯内存留量差异，引起的误差。提高了液体的计量精度。

为了保持装置的工作温度恒定，活塞容器一C1、活塞容器二C2、回收计量容器F、可视容器一D1、可视容器二D2和孔隙介质模型系统在保温箱M内，另外恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2和恒速恒压泵三A3的泵体部分在保温箱M内。该装置的各部件及管线耐压均大于30MPa，并且耐酸碱腐蚀；恒温箱M加热温度为25℃～180℃。恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2和恒速恒压泵三A3中工作液体为航空煤油、汽油、柴油或蜡油。

本实施例中恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2、恒速恒压泵三A3摄像机一L1、摄像机二L2、光源一P1、光源二P2、压力传感器一J1、压力传感器二J2、压力传感器三J3及保温箱M的控制均电连接到计算机N，由计算机N设置各部件的工作参数并控制各部件按照设定的程序进行工作。

本发明的流体粘度测量方法采用上述装置进行，包括以下步骤：

步骤一：开启保温箱M，计算机N设定保温箱M的温度；向所述活塞容器一C1和活塞容器二C2中装入溶液；所述回收计量容器F中装满与恒速恒压泵三A3中工作液体相同的溶液；所述可视容器一D1和可视容器二D2中装满与恒速恒压泵二A2中工作液体相同的溶液；关闭所有阀门T1-T15；开启恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2、恒速恒压泵三A3；

步骤二：计算机N设定恒速恒压泵三A3恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值；

步骤三：开启阀门一T1、阀门二T2、阀门五T5、阀门十二T12和阀门十三T13，计算机N设定恒速恒压泵一A1以恒定速度工作，活塞容器一C1中的溶液进入毛细管一E1，毛细管一E1流出的液体通过管线进入回收计量容器F的底部；

步骤四：计算机N记录压力传感器一J1、传感器二J2和传感器三J3的压力值，计算机N记录恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2和恒速恒压泵三A3的速度和压力值。

测量流体粘度方法的回压控制通过恒速恒压泵三A3控制压力传感器二J2的压力恒定为实验压力值，回压控制精度高，使流体注入压力平稳，得到准确的毛细管入口和出口的压力差。

流体粘度的计算，通过泊肃叶公式和相关参数计算粘度。流体粘度计算公式为：

式中μ为流体粘度，Q为流体的流量，L为毛细管的长度，r为毛细管的半径，△P为毛细管入口和出口压力的差值，K为毛细管常数。

实施例2

本发明的流体粘度测量方法，使用的流体粘度测量装置同实施例1，测量驱油剂流体同时进入不同孔隙介质模型包括以下步骤：

步骤一：开启保温箱M，计算机N设定保温箱M的温度；向所述活塞容器一C1和活塞容器二C2中装入溶液；所述回收计量容器F中装满与恒速恒压泵三A3中工作液体相同的溶液；所述可视容器一D1和可视容器二D2中装满与恒速恒压泵二A2中工作液体相同的溶液；关闭所有阀门T1-T15；开启恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2、恒速恒压泵三A3；

步骤二：计算机N设定恒速恒压泵三A3恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值；

步骤三：包括以下工作过程：

(1)开启阀门一T1、阀门二T2、阀门五T5、阀门六T6、阀门七T7、阀门八T8和阀门九T9，计算机N设定恒速恒压泵一A1以恒定速度注入工作液，计算机N设定恒速恒压泵二A2恒压模式工作，恒定压力值为实验回压值，活塞容器一C1中的溶液进入可视容器一D1和可视容器二D2的底部，可视容器一D1和可视容器二D2的工作液回流到恒速恒压泵二A2中，当可视容器一D1和可视容器二D2充满活塞容器一C1中的溶液时，计算机N控制恒速恒压泵一A1和恒速恒压泵二A2停止工作，关闭所有阀门T1-T15；

(2)计算机N控制光源一P1和光源二P2开启；计算机N控制摄像机一L1记录可视容器一D1中溶液注入到毛细管一E1中的体积；计算机N控制摄像机二L2记录可视容器二D2中溶液注入到毛细管二E2中的体积；

(3)开启阀门六T6、阀门七T7、阀门八T8、阀门十二T12、阀门十三T13、阀门十四T14和阀门十五T15，计算机N控制恒速恒压泵二A2以恒定速度工作，可视容器一D1中溶液进入毛细管一E1中，可视容器二D2中溶液进入毛细管二E2中，毛细管一E1和毛细管二E2流出的液体通过管线进入回收计量容器F的底部；

步骤四：计算机N记录压力传感器一J1、传感器二J2和传感器三J3的压力值，计算机N记录恒速恒压泵一A1、恒速恒压泵二A2和恒速恒压泵三A3的速度和压力值。

步骤五：实验结束后，使可视容器一D1中底部的剩余液体通过管线、阀门七T7和阀门十T10流入液体体积计量装置一B1中测量体积；使可视容器二D2中底部的剩余液体通过管线、阀门九T9和阀门十一T11流入液体体积计量装置二B2中测量体积。

流体粘度的计算，通过泊肃叶公式和相关参数计算粘度。流体粘度计算公式为：

式中μ为流体粘度，Q为流体的流量，L为毛细管的长度，r为毛细管的半径，△P为毛细管入口和出口压力的差值，K为毛细管常数。

实施例3

如图2所示，本发明的流体粘度测量装置还可以测量气体粘度，当测量气体粘度时，液体注入系统的活塞容器一C1和活塞容器二C2存储气体介质，恒速恒压泵一A1通过管线和阀门T1连接活塞容器一C1底部，活塞容器一C1顶部通过管线、阀门二T2和阀门五T5连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统，另外恒速恒压泵一A1还通过管线和阀门三T3连接活塞容器二C2底部，活塞容器二C2顶部通过管线、阀门四T4和阀门五T5连接第二液体注入系统和孔隙介质模型系统。

当第二液体注入系统注入气体时，可视容器一D1和可视容器二D2顶部通过管线连接第一液体注入系统和孔隙介质模型系统；可视容器一D1底部通过管线和阀门六T6连接所述恒压恒速泵二A2，可视容器二D2底部通过管线和阀门八T8连接所述恒压恒速泵二A2；采出液计量系统中回收计量容器F顶部通过管线连接孔隙介质模型系统，回收计量容器F底部通过管线连接所述恒速恒压泵三A3。其他连接部件及连接关系同实施例1

本发明采用上述装置进行流体粘度的测量方法，同实施例1。

实施例4

如图2所示，本发明的流体粘度测量装置用于测量气体粘度时的装置，同实施例3；测量流体同时进入不同孔隙介质模型的测量方法同实施例2。

本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。