[发明专利]一种用于评价凝胶性能的装置及其评价方法

说明书

技术领域

本发明属于凝胶力学评价技术领域，具体涉及一种用于评价凝胶性能的装置及其评价方法。

背景技术

油井出水是油田开发中后期遇到的普遍现象，针对油层厚、多，层间差异大，高含水，必须对出水严重的层位进行控制，凝胶在化学堵水方面得到越来越广泛的应用。目前，一般的凝胶性能检测方法主要有：岩心实验法、粘弹性仪、质构仪、试管法等。现有的凝胶性能检测方法需要人工花费大量的时间检测相关参数，周期长；由于使用不同的仪器，误差较大。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于评价凝胶性能的装置及其评价方法，能在较短时间内计算出突破压力和弹性模量，具有动态、高效、快速的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：凝胶力学性能评价仪，包括有左进液瓶和右进液瓶，进液口1与左进液瓶2相连；左进液瓶内设有泵3；左进液瓶与氮气瓶4相连；显微镜5设在左进液瓶和右进液瓶之间，在显微镜上方设有工业照相机6；工业照相机6与计算机相连20；毛细管置于气动阀一9与气动阀二19之间，显微镜下方设有光源22，左进液瓶和右进液瓶之间设有转动轴7，转动轴7上设有旋转齿轮8，转动轴与左侧进液瓶内的电机相连，电机与左进液瓶侧壁上的调速阀11相连；左进液瓶、右进液瓶相邻的侧壁上分别设有气动阀一9、气动阀二19，在右进液瓶左侧壁下部设有出液口10；

所述的左进液瓶一上设有总开关12、控制夹紧阀13、智能控制仪14、退泵开关15、进泵开关16；总开关12与智能控制仪、进泵灯、退泵灯相连；控制夹紧阀13与氮气瓶4、气动阀一9、气动阀二19相连；智能控制仪14与泵3相连，退泵开关15与进液口1相连，进泵开关16与出液口21相连；

所述的右进液瓶17上设有旋转方向选择键18，旋转方向选择键18与转动轴7相连。

所述的照片采集器采用CCD工业相机，置于显微镜上部。

一种利用凝胶性能的装置评价凝胶性能的方法，包括以下步骤：

步骤1，配置凝胶，测试凝胶成胶时间并把凝胶装入毛细管中待用，设置凝胶长度在65-70mm之间；

步骤2，打开氮气瓶4，启动总开关12接通电源，打开进液口1，关闭出液口10，打开退泵开关15，泵3的泵速至调最大等待退泵至充满，退泵提示灯亮，设置泵速为8档；

步骤3，将凝胶装在旋转齿轮8上并启动旋转齿轮8与气动阀一9固定毛细管；调节显微镜与CCD工业像机的焦距、光圈使凝胶的图像最清楚，打开进泵开关16，调节泵速，设置泵速为2档；

步骤4，上述步骤完成后打开软件开始抓图，用CCD工业相机采集凝胶在毛细管中运动的实时照片，将实时照片传入数据库，设置采集速率为10张/s；

步骤5，图像处理模块进行如下处理：将数据库中的照片读入软件中并利用软件处理照片，通过识别技术确定凝胶液面的上下边界；对该图进行图像分割确定圆心及曲率等参数；将两张图片的圆心横坐标加半径的值做减法得出两张图片之间的最大位移差，并将该值作为凝胶形变量；将该形变量值代入泊肃叶方程，纵向线应变式和胡可定律式等计算出凝胶的粘度、线应变、弹性模量特征参数；绘制压力-时间曲线、粘度-时间曲线图，清楚的看到凝胶的抗压强度，突破压力及粘度等特征参数，如此便可以得到样品的力学性质。

本发明的有益效果是：

凝胶作为化学堵水剂，在原油开采、提高油气采收率等方面有着极其重要的作用。为了提高堵塞效果,延长堵塞有效期,形成的凝胶应当具有足够的力学强度。由于测试手段的限制,在不采用岩心封堵试验方法的情况下,凝胶的强度一般是通过动力粘度来表征的,而且测定条件无规定。用这种简便方法评价凝胶这种在结构上和力学性能上都很复杂的体系是远远不够的。要准确评价凝胶的性能,首先必须结合凝胶的结构充分认识凝胶的各种性能,特别是力学性能。本发明使用一种功能全、性能好、方便、快捷的凝胶性能评价仪对凝胶的力学性能进行了多方面的研究，包括突破压力、应变、抗突破能力、弹性模量等。可为凝胶力学性能的全面评价、配方筛选、交联(凝胶化)过程研究提供基础资料和实验研究方法。本发明的方法可高效、快捷的得出凝胶的参数。

本发明涉及在运动过程中计算凝胶力学性质的装置，特别是能简便、快捷的计算出凝胶突破压力、粘度和弹性模量等参数的仪器。目的是建立一种动态的、高效的、快速的凝胶性能检测方案，能在短时间内准确的计算出突破压力、弹性模量、粘度等重要参数。