申请/专利权人：东北石油大学三亚海洋油气研究院;东北石油大学

申请日：2023-12-15

公开（公告）日：2024-06-04

公开（公告）号：CN117723116B

主分类号：G01D21/02

分类号：G01D21/02;B01L3/00;G01N23/2251;G01N33/28;G06F30/27;G06F30/28;G06N3/0464;G06N3/084;G06N3/0985;G06F119/08;G06F119/14;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.04#授权;2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本发明公开了一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验装置及方法，属于微观剩余油开采技术领域，实验装置包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集及录像系统和计算机，实验方法如下：制备内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；将纳米流控芯片置于高压密封容器内并加入围压液模拟地层压力和温度；扫描纳米流控芯片得到纳米级通道的图像；通过注入泵依次向纳米流控芯片中注入加热后的原油及气体并使其压力稳定；驱替过程中，通过数据采集及录像系统观察纳米流控芯片内纳米孔道中的原油变化特征；通过记录的数据分析及纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程。本发明能够实时、自动反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。

主权项：1.一种用于研究纳米级孔道内微观剩余油的实验方法，该方法应用实验装置实施，该实验装置包括驱替反应系统、储层温压调控系统、数据采集系统和计算机，所述驱替反应系统包括注入泵、加热容器和纳米流控芯片，所述纳米流控芯片的内部设有能够容纳流体的纳米级孔道，纳米级孔道为多孔道相互连通结构，所述纳米级孔道为多尺度孔隙叠加组合、且孔隙表面润湿性处理，从而实现对地层岩石纳米级孔道的模拟；所述纳米流控芯片设置于储层温压调控系统的高压密封容器内，所述纳米流控芯片的注入端通过流体注入管道与恒温浴箱的进口相连，所述恒温浴箱的出口通过流体输送管道与加热容器的出口相连；所述加热容器的进口与注入泵的出口相连，通过注入泵及流体输送管道依次向纳米流控芯片内注入原油及气体；所述纳米流控芯片的采出端通过流体采出管道与稳压泵相连；纳米流控芯片一端为注入端，另一端为采出端；注入端连接着流体注入管道，采出端连接着流体采出管道；为防止流体泄露，在纳米流控芯片连接部位采用毛细管接头连接，在流控芯片的表面或者侧面建立非永久性的、无泄露的连接，即使在高压环境下，也能保证连接的密封性；所述储层温压调控系统用于模拟储层环境中岩层所在地层压力和温度情况；所述储层温压调控系统、数据采集系统均与计算机相连，用于监控驱替反应系统及储层温压调控系统的温度和压力、并记录流经纳米流控芯片中的驱替流体状态；所述数据采集系统包括温度传感器、压力传感器和扫描电镜，所述温度传感器分别设置在加热容器及恒温浴箱上，所述压力传感器分别设置在流体输送管道、围压监测管道及流体采出管道上；所述温度传感器、压力传感器及扫描电镜与计算机相连，所述扫描电镜能够向加热容器内的纳米流控芯片发射电子束，同时将纳米流控芯片在入射电子作用下产生的物理信号数据传输到计算机上；所述扫描电镜包括样品室及其内部的电子枪、电子检测器和样品台，所述高压密封容器设置于样品台上，所述电子枪设置于高压密封容器内纳米流控芯片的上方，所述电子检测器设置于电子枪的侧面，所述电子枪和电子检测器均与计算机相连；所述样品台的下方设有能够提供冷光源的补光系统，所述补光系统与计算机相连；样品台采用位移台，能够驱动纳米流控芯片按照设定的图形进行移动，在此过程中，电子枪保持在固定位置，能够得到驱替的整个过程；所述储层温压调控系统包括高压密封容器，所述高压密封容器的顶部设有用于观察的视窗，所述高压密封容器的内腔为储层围压环腔，所述储层围压环腔通过流体加热输出管道与恒温浴箱进口相连，恒温浴箱出口通过流体加热输入管道与储层温压环腔相连通；所述储层围压环腔与围压监测管道相连接，在围压监测管道上设置有围压跟踪泵，用于向储层围压环腔内注入围压液，模拟地层压力；所述纳米流控芯片由两块玻璃经热键合技术键合为一体，所述纳米流控芯片内部的纳米级孔道通过电子束光刻技术刻蚀而成；其特征在于，包括以下步骤：（1）制备纳米流控芯片：利用电子束光刻技术将天然岩心的图像光刻在两块玻璃上，两块玻璃利用热键合技术键合成为一体后形成内部带有纳米孔道的纳米流控芯片；（2）模拟地层压力：将制备好的纳米流控芯片安装在高压密封容器内，向高压密封容器内的储层围压环腔中加入围压液，将围压液加热至预设的地层温度并控制储层围压环腔中的围压，将围压调整至预设的地层压力，并使其高于纳米流控芯片内部压力0.05MPa；（3）装有纳米流控芯片的高压密封容器置于样品室中的样品台上，将样品台调节至合适的高度，对整个样品室进行抽真空，之后向纳米流控芯片发射电子束，在计算机上显示其内部纳米级通道的图像；（4）将纳米流控芯片充水至完全饱和后，向纳米流控芯片中注入原油，待原油渗吸至纳米流控芯片的纳米孔道中，至纳米孔道内流出的完全是原油；（5）将高压气体注入到纳米流控芯片中，将纳米流控芯片中的原油排出；驱替过程中，实时观察纳米流控芯片内纳米孔道中的原油变化特征；当纳米流控芯片中的剩余油不在发生变化时，停止驱替；（6）实验结束，通过记录的温度和压力数据分析及纳米流控芯片对应时刻的纳米孔道内流体流动特征进行原位检测，反推基质中渗流过程；所述扫描电镜的分辨率为0.4-3纳米，根据扫描电镜在计算机上的灰度图判断纳米流控芯片上各个位置剩余油的饱和度大小，计算公式如下：其中，Bn为灰度图上各点的灰度级别；So为灰度图上各点的剩余油的饱和度；所述扫描电镜能够实时观察并记录任意时刻各纳米级通道内含油饱和度的特点，进行更改流控芯片并试验1000次后，用卷积神经网络对得来的图像进行训练，训练步骤如下：（1）图像准备：将1000张图像分为800张训练集、100张验证集和100张测试集；（2）构建模型：定义卷积神经网络的结构，包括卷积层、池化层以及全连接层，并确定各层的参数设置以及激活函数的类型；（3）编译模型：选择Adam优化器，以及MSE作为损失函数，并添加L2正则化以防止过拟合；（4）训练模型：使用训练集对模型进行训练，通过将图像数据输入模型，计算损失函数，并反向传播更新模型参数；（5）模型评估：使用验证集评估模型的性能，监控损失值和准确率，以调整模型结构和超参数；（6）模型应用：使用测试集对训练好的模型进行最终评估，得出模型的最终性能指标，将该模型应用于计算机上，可以实时地、自动地反馈各形状纳米级孔道的含油饱和度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东北石油大学三亚海洋油气研究院;东北石油大学 用于研究纳米级孔道内微观剩余油的装置及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD