[发明专利]用于测定流体粘度的设备和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及流体粘度的测定，如使用在提高石油采收率的操作中的流体测定。

背景技术

提高石油采收率(EOR)的一种传统的方法包括将聚合物注入油层中。让储层中充满聚合物以控制(如，降低)被注入储层中的水的流动性、减小储层的渗透率、和/或增加波及系数。聚合物可单独使用或与表面活性剂组合使用。例如，在生产重质油或稠油的过程中，聚合物驱能提高所生产油的采收率和/或总量，可用作为采用加热提高石油采收率方法的替代方法。

在典型的聚合物驱中，来自供给源的聚合物可被现场混合，然后通过一个或更多个井的井头设备被注入储层中。混合过程可根据聚合物在被供给时的初始状态变化。例如，可提供粉末形态聚合物而使其与水在现场混合，或者可将聚合物提供在局部强度溶液中，如将部分由聚合物(含2％-60％的聚合物)构成的胶体、乳状液或其他流体提供在诸如水的溶质中。

理解和控制被注入的聚合物混合物的特性对于聚合物驱的成功是重要的。一种这样的特性是聚合物混合物的粘度，在聚合物混合物被注入储层之前测定其粘度。用于测定粘度的传统方法是使用可实时运行的在线粘度计。典型的粘度计在特定的剪切率或范围下能最准确地运行，这种剪切率通常相对较高。但是，由于提高石油采收率(EOR)通常涉及注入非牛顿流体(如剪切稀化或假塑性流体，即，其特点是粘度随剪切应力值的增加而减小)，尤其在存在氧气和/或铁的情况下，传统装置不能提供准确的结果，原因在于这些材料也影响粘度。因此，如果需要准确测定用于提高石油采收率的聚合物混合物的粘度，通常的传统方法是移走正被注入的流体样本，然后将该样本输送到实验室中而在可控环境下对样本进行分析。尽管实验室分析可能是成功的，但是将样本输送到实验室而产生的延迟通常是不尽人意的。

因此，需要一种测定粘度的方法，尤其是一种测定非牛顿流体(如，剪切稀化或假塑性流体)的粘度的方法，这种流体通常在提高石油采收率(EOR)期间被注入，其粘度随剪切应力值的增加而减小。

发明内容

本发明提供了一种用于测定流体粘度的设备和方法。根据一个实施例，该设备包括：入流管线以及至少一个多孔介质柱，该入流管线被构造成接收流体流；该至少一个多孔介质柱界定入口和出口，被构造成实现下述目的：(a)引导流体流从入口流到出口，以使流体流经多孔介质柱中的具有预定渗透率的多孔介质；(b)阻碍流体流，以使出口处的流体压力低于入口处的流体压力。压力传感器被构造成测定入口处的流体压力和出口处的流体压力之间的压差，该压力传感器适于根据所述压差和多孔介质的所述渗透率测定和/或显示流体粘度。可设置具有旁通阀的旁通管线，用于选择性地让流体经压力传感器流通。在整个系统中可配置有一个或更多个阀，它们被构造成对流经所述多孔介质柱的流体流进行限制，从而将流体流调节至合适的流量。

在一些情况下，该设备可包括多个多孔介质柱，这些多孔介质柱并行布置，使得在特定时间可选择性地引导流体流穿过所述多个多孔介质柱中的任何一个或更多个介质柱。例如，类似的多孔介质可提供在所有多孔介质柱中，从而能在不同时间点使用不同的多孔介质柱来进行类似的粘度测定。可供选择地，每个多孔介质柱中均含有多孔介质，不同的多孔介质柱中的多孔介质可不同，从而可选择性地引导流体经过不同的多孔介质柱中的不同多孔介质。

该设备可包括用于容纳流体的样本容器。该设备可被构造成使进入入流管线的流体流改向而从流入多孔介质柱中改向为流入样本容器中，从而使流体样本存储在容器中。该样本容器可从设备上拆卸掉，从而可移走样本，将其输送到其他位置以例如进行其他分析。

该设备还可包括流体源，其被构造成将具有非牛顿粘度的提高石油采收率(EOR)的液体作为所述流体提供到所述入口处。该设备被构造成可在提高石油采收率(EOR)液通过井被注入油气储层时测定该提高石油采收率(EOR)液的粘度。

根据另一实施例，本发明提供了一种用于测定流体粘度的方法。该方法包括：接收流体流；引导该流体流经过至少一个多孔介质柱，该至少一个多孔介质柱界定入口和出口，以使得多孔介质柱中的具有预定渗透率的多孔介质阻碍流体流，且使得出口处的流体压力低于入口处的流体压力。测定入口处的流体压力和出口处的流体压力之间的压差。可调节一个或更多个阀，从而限制流体流，将流经多孔介质柱的流体流调节至合适的流量。根据所述压差和多孔介质的渗透率确定流体粘度。可调节旁通阀以调节压力传感器的入口和出口之间的流体连通关系。