一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置及其应用技术领域
本发明涉及一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置及其应用，属于裂缝
性特低渗透油藏水驱开发的技术领域。
背景技术
裂缝性低渗、特低渗油藏普遍存在于国内多个油田，是目前油气田开发的主要潜
力区；裂缝性特低渗透油藏与常规孔隙型油藏相比，在储层结构和驱油机理方面有着本质
的差异；注水开发是此类油藏开发的必经之路，然而由于储层基质致密，吸水能力较差，裂
缝系统驱油效率较高，基质系统驱油效率较低，到了生产中后期，大规模的剩余油富集于基
质中。水驱开发过程中，基质—裂缝系统间的油水渗吸置换作用是裂缝性特低渗透油藏开
发重要的采油机理，如何有效的将基质系统中的原油开采出来，是低渗透油藏注水开发成
功的关键。
对于裂缝性低渗透油藏，常规的注水开发，注入水易沿裂缝方向发生水窜，导致油
井暴性水淹，同时导致裂缝系统含水饱和度上升，注入水出现无效循环，利用率低，最终，大
量原油富集在基质中无法采出，开发效果差；周期注水方法是一种适合于裂缝性特低渗透
油藏注水开发的有效方法，它产生的压力扰动激励了基质与裂缝间的油水置换效应，从而
将基质中的油开采出来，其实质是充分发挥裂缝系统作为供水和油流通道的有利因素，利
用注水压差，基质岩石压缩性和流体弹性膨胀、毛细管渗吸作用，促使原油从基质流向裂缝
系统，然后进行裂缝系统的水驱油过程，这样在一定程度上消除了因连续注水产生的裂缝
水窜和基质水封问题，扩大了基质系统的波及体积，从而提高驱油效率。
将岩样加工成标准岩样后，利用体积法或质量法测量岩石吸水排油的情况，是目
前渗吸实验的主要方法，但是静态自发渗吸实验，不能较好地模拟裂缝性特低渗油藏水驱
过程中发生的动态渗吸现象；
因此，有必要寻找一种能够模拟裂缝性特低渗透油藏水驱过程中的动态渗吸的实
验装置，以研究水驱周期、水驱速度与裂缝参数等因素对裂缝性特低渗透油藏水驱开发过
程中动态渗吸的影响规律，为此类油藏提高水驱开发效果提供一定的理论支撑。
中国专利CN104806214A公开了一种适用于低渗油藏的渗吸采油方法及实验室模
拟方法。该方法针对低渗油藏阐述了一种渗吸采油方法和室内试验模拟方法。阐述了渗吸
采油方法在现场的应用，其动态性在于周期压力波动范畴的渗吸采油方法，在实验室模拟
部分，将水驱油至含水率98％后注入渗吸剂，然后再水驱的过程，重复多个周期，其实质在
于其周期性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装
置。
本发明还提供一种利用上述实验装置模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方
法。
术语说明：
饱和模拟油岩心：为了达到实验模拟结果更接近实际，采用天然岩心和配制与油
藏储层性质相近的模拟地层水和模拟地层原油，对岩心进行饱和模拟地层水建立束缚水饱
和度，饱和模拟原油建立原始含油饱和度，形成备用岩心，简称饱和模拟油岩心。
本发明的技术方案为：
一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，包括围压泵、恒流泵和恒温箱
体；
所述恒温箱体内设置有中间容器、岩心渗吸室、油水计量模块和加热装置；
所述油水计量模块包括通过第四连通阀连通的水量计量装置和油量计量装置；岩
心渗吸室的顶端开口与油水计量模块连通，岩心渗吸室的底端开口连接有第二应力传感
器；
岩心渗吸室上侧的侧壁上连接有第一应力传感器，第一应力传感器与围压泵连
接；第二应力传感器通过中间容器与恒流泵连通；第一应力传感器和第二应力传感器分别
测取围压和岩心渗吸室上游压力；所述实验装置设置围压是为模拟水驱过程中动态裂缝渗
流过程中的渗吸现象。
油量计量装置和水量计量装置存在位差，且二者之间用第四连通阀连接，通过第
四连通阀的开关可控制二者间的连通性。
优选的，所述恒流泵连接有恒流泵供油瓶。
优选的，所述恒温箱体内还设置有光源和温度传感器，所述温度传感器固定于恒
温箱体顶部，所述温度传感器连接有温度显示器；恒温箱体的箱壁上设置有通风口。温度传
感器用于测取恒温箱体温度。设置通风口，通过空气对流，使所述恒温箱体内的温度保持恒
定；其次，如果没有设置通风口，所述恒温箱体内将形成一个密闭空间，当密闭空间里空气
加热时，空气加热膨胀可能改变恒温箱体内的气压，形成高压隐患。
优选的，所述中间容器、岩心渗吸室和油水计量模块通过固定支架固定设置在恒
温箱体内。
优选的，第一应力传感器和第二应力传感器分别连接有信号输出端。所述应力传
感器的精度能够达到0.1mg；所述信号输出端为压力显示仪。
优选的，所述油量计量装置与岩心渗吸室的顶端开口通过第三连通阀连通。
优选的，所述油量计量装置包括连通设置的储液瓶和油量计量刻度管，储液瓶的
容积空间为200mL，油量计量刻度管高度为350mm，有效高度为300mm，量程为2mL；所述水量
计量装置的容积为550mL，高度为300mm，有效高度为250mm；刻度量程为500mL。
优选的，所述加热装置包括电热丝和恒温控制器。恒温控制器用于控制发热装置
的工作状态，调节和控制恒温箱体温度。
优选的，围压泵通过围压调节阀与第一应力传感器连接；恒流泵通过第一连通阀
与中间容器连通；中间容器通过第二连通阀与第二应力传感器连接；水量计量装置底部设
置有第一排液阀。
所述系统仪器配备使用耐压管线。
优选的，所述岩心渗吸室包括，筒体、内置胶筒、上部堵头和下部堵头；内置胶筒与
筒体套接连接，内置胶筒与筒体构成套体环空；上部堵头和下部堵头分别设置在岩心渗吸
室的顶部和底部；内置胶筒、上部堵头和下部堵头共同围成岩心室。套体环空用于加载围
压。
一种利用上述实验装置模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，包括步骤如
下：
1)中间容器中装满模拟地层水，打开恒流泵进行恒速驱替，排空管线中的气体，关
闭恒流泵；
2)将饱和模拟油岩心放入岩心室内，对饱和模拟油岩心加围压，调节恒温箱体内
的温度，打开恒流泵进行恒速驱替，记录驱替流量及驱替压力；
3)进行油水计量：通过岩心渗吸室的流体先进入油量计量装置，当油水界面在油
量计量刻度管零刻度线以上，读取记录油量体积；然后打开第四连通阀，流体进入水量计量
装置，当油量计量装置中流体液位下降到液位标记刻度线时，关闭第四连通阀，读取记录水
量计量装置中水的体积；最后打开第一排液阀，完全排出水量计量装置中的流体，关闭第一
排液阀；
4)对记录的实验数据进行综合分析，总结裂缝性特低渗透油藏水驱过程中渗吸规
律，结合相关理论进行室内评价。
优选的，所述步骤2)中的围压大小为0-0.4倍的驱替压力。由于模拟裂缝渗流，驱
替压力一般很小。
优选的，步骤1)之前还包括基础实验的步骤；具体方法为，对饱和模拟油岩心进行
清洗、烘干处理，测取饱和模拟油岩心参数，进行抽真空饱和油实验；模拟油岩心参数包括，
孔隙度、渗透率、岩样长度和岩样直径。
优选的，所述步骤3)中，当收集的液体量较大时，重复启闭第四连通阀和启闭第一
排液阀的步骤，直至完全排出油水计量模块中的液体。
优选的，所述恒温箱体内的温度范围为20℃～80℃。
本发明的有益效果为：
1.本发明所述模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，可测量不同物性低
渗-特低渗岩心在一定温度和压力下渗吸采油量随时间的变化关系；进而研究不同裂缝尺
寸、水驱速率以及水驱周期等参数对渗吸量的影响，总结其影响规律，为这一领域理论研究
提供实验基础；
2.本发明所述模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，能够通过调节围压和
驱替压力的大小关系，实现油藏条件下动态裂缝带驱替渗吸过程的模拟，为更好地解释裂
缝性特低渗透油藏水驱压力梯度理论提供实验基础；油水计量模块与岩心渗吸室分开，岩
心渗吸室加压不会影响对流体的计量，实现油水分开计量，能实现长时间、大流量驱替过程
中流体的计量；
3.本发明所述模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，本发明装置综合考虑
了裂缝性特低渗透油藏水驱开发过程中裂缝驱替和基质渗吸两个过程，此装置岩心渗吸室
能够实现对这两个过程的实验模拟；相比常规渗吸设备，能够承载一定的压力，使实验过程
更接近油藏条件下的实际过程。
附图说明
图1为本发明所述模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置的结构示意图；
图2为本发明所述油水计量模块的结构示意图；
图3为岩心渗吸室的结构示意图；
其中，1、围压泵；2、围压调节阀；3、恒流泵；4、恒流泵供油瓶；5、第一连通阀；6、恒
温箱体；7、加热装置；8、通风口；9、光源；10、温度传感器；11、温度显示器；12、固定支架；13、
中间容器；14、岩心渗吸室；15、油水计量模块；16、水量计量装置；17、油量计量装置；18、第
二连通阀；19、第三连通阀；20、第四连通阀；21、第一排液阀；22、第二应力传感器；23、第一
应力传感器；24、第一压力显示仪；25、第二压力显示仪；26、油量计量刻度管；27、液位标记
刻线。28、筒体；29、岩心室；30、内置胶筒；31、堵头；32、套体环空；33、下部堵头。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1所示。
一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，包括围压泵1、恒流泵3和恒温
箱体6；
所述恒温箱体6内设置有中间容器13、岩心渗吸室14、油水计量模块15和加热装置
7；
所述油水计量模块15包括通过第四连通阀20连通的水量计量装置16和油量计量
装置17；岩心渗吸室14的顶端开口与油水计量模块15连通，岩心渗吸室的底端开口连接有
第二应力传感器22；
岩心渗吸室上侧的侧壁上连接有第一应力传感器23，第一应力传感器23与围压泵
1连接；第二应力传感器22通过中间容器13与恒流泵3连通；第一应力传感器23和第二应力
传感器22分别测取围压和岩心渗吸室上游压力；所述实验装置设置围压是为模拟水驱过程
中动态裂缝渗流过程中的渗吸现象。
油量计量装置17和水量计量装置16存在位差，且二者之间用第四连通阀20连接，
通过第四连通阀20的开关可控制二者间的连通性。
实施例2
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
恒流泵连接有恒流泵供油瓶4。
实施例3
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
恒温箱体6内还设置有光源9和温度传感器10，所述温度传感器10固定于恒温箱体6顶部，所
述温度传感器10连接有温度显示器11；恒温箱体6的箱壁上设置有通风口8。温度传感器10
用于测取恒温箱体6的温度。设置通风口8，通过空气对流，使所述恒温箱体6内温度保持恒
定；其次，如果没有设置通风口8，所述恒温箱体6内将形成一个密闭空间，当密闭空间里空
气加热时，空气加热膨胀可能改变恒温箱体6内的气压，形成高压隐患。
实施例4
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
中间容器13、岩心渗吸室14和油水计量模块15通过固定支架12固定设置在恒温箱体6内。
实施例5
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，第一
应力传感器23和第二应力传感器22分别连接有第一压力显示仪24和第二压力显示仪25。第
一应力传感器23和第二应力传感器22的精度能够达到0.1mg。
实施例6
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
油量计量装置17与岩心渗吸室14的顶端开口通过第三连通阀19连通。
实施例7
如图2所示。
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
油量计量装置17包括连通设置的储液瓶和油量计量刻度管26，储液瓶的容积空间为200mL，
油量计量刻度管26高度为350mm，有效高度为300mm，量程为2mL；所述水量计量装置16的容
积为550mL，高度为300mm，有效高度为250mm；刻度量程为500mL。
实施例8
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
加热装置包括电热丝和恒温控制器。恒温控制器用于控制发热装置的工作状态，调节和控
制恒温箱体温度。
实施例9
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，围压
泵1通过围压调节阀2与第一应力传感器23连接；恒流泵3通过第一连通阀5与中间容器13连
通；中间容器13通过第二连通阀18与第二应力传感器22连接；水量计量装置16底部设置有
第一排液阀21。
实施例10
如图3所示。
如实施例1所述的模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置，所不同的是，所述
岩心渗吸室14包括，筒体28、内置胶筒30、上部堵头31和下部堵头33；内置胶筒30与筒体28
套接连接，内置胶筒30与筒体28构成套体环空32；上部堵头31和下部堵头33分别设置在岩
心渗吸室14的顶部和底部；内置胶筒30、上部堵头31和下部堵头33共同围成岩心室。套体环
空32用于加载围压。
实施例11
一种利用实施例1-10所述实验装置模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，
包括步骤如下：
1)首先连接好供压系统和渗吸模拟系统管线；中间容器13中装满模拟地层水，打
开恒流泵3进行恒速驱替，排空管线中的气体，关闭恒流泵3；
2)将饱和模拟油岩心放入岩心室29内，对饱和模拟油岩心加围压，调节恒温箱体6
内的温度，打开恒流泵3进行恒速驱替，记录驱替流量及驱替压力；
3)进行油水计量：通过岩心渗吸室14的流体先进入油量计量装置17，当油水界面
在油量计量刻度管26零刻度线以上，读取记录油量体积；然后打开第四连通阀20，流体进入
水量计量装置16，当油量计量装置17中流体液位下降到液位标记刻度线时，关闭第四连通
阀20，读取记录水量计量装置16中水的体积；最后打开第一排液阀21，完全排出水量计量装
置16中的流体，关闭第一排液阀21；
4)对记录的实验数据进行综合分析，总结裂缝性特低渗透油藏水驱过程中渗吸规
律，结合相关理论进行室内评价。
实施例12
如实施例11所述的模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，所不同的是，所
述步骤2)中的围压大小为0.4倍的驱替压力。由于模拟裂缝渗流，驱替压力一般很小。
实施例13
如实施例11所述的模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，所不同的是，步
骤1)之前还包括基础实验的步骤；具体方法为，对饱和模拟油岩心进行清洗、烘干处理，测
取饱和模拟油岩心参数，进行抽真空饱和油实验；模拟油岩心参数包括，孔隙度、渗透率、岩
样长度和岩样直径。
实施例14
如实施例11所述的模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，所不同的是，所
述步骤3)中，当收集的液体量较大时，重复启闭第四连通阀20和启闭第一排液阀21的步骤，
直至完全排出油水计量模块15中的液体。
实施例15
如实施例11所述的模拟裂缝性特低渗油藏水驱渗吸的实验方法，所不同的是，所
述恒温箱体内的温度范围为50℃。