(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210736506.3 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国石油大 学 （北京） 地址 102200 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 吕晓聪　刘慧卿　王敬　拜杰　 赵卫　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 刘颖 (51)Int.Cl. G01N 33/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量 装置和方法 (57)摘要 本申请公开了一种二氧化碳泡沫生成与传 播的临界速度测量装置， 涉及 石油天然气开采领 域， 临界速度测量装置包括二氧化碳气瓶、 表面 活性剂溶液装置、 空气质量流量计、 驱替泵、 岩心 夹持器、 压力传感器和数据采集装置； 数据采集 装置实时获取二氧化碳注入岩心夹持器的第一 注入速度、 表 面活性剂溶液注入岩心夹持器的第 二注入速度、 以及岩心夹持器内岩心的入口处压 力和出口处压力； 根据第一注入速度、 第二注入 速度、 入口处压力和出口处压力确定岩心内二氧 化碳泡沫的生成临界速度与传播临界速度。 通过 确定二氧化碳泡沫的生成临界速度与传播临界 速度能够为油气藏注泡沫开发提供理论依据， 进 而确定二氧化碳泡沫的最佳注入量， 实现生产效 益最大化。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115060852 A 2022.09.16 CN 115060852 A 1.一种二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特征在于， 包括二氧化碳气 瓶、 表面活性剂溶液装置、 空气质量流量计、 驱替泵、 岩心夹持器、 压力 传感器和数据采集装 置； 所述二氧化碳气瓶通过第 一管线与 所述岩心夹持器的入口端连接， 所述第 一管线设有 所述空气质量流量计， 所述空气质量流量计用于调节二氧化碳注入所述岩心夹持器的第一 注入速度； 所述表面活性剂溶液装置通过第 二管线与 所述岩心夹持器的入口端连接， 所述第 二管 线设有所述驱替泵， 所述驱替泵用于调节表面活性剂溶液注入所述岩心夹持器的第二注入 速度； 所述岩心夹持器内部设有岩心， 所述压力传感器分别设于所述岩心 的两端， 所述压力 传感器用于在所述岩心夹持器内同时注入所述二氧化碳和所述表面活性剂溶液时， 实时监 测所述岩心的入口处压力和出口处压力； 所述空气质量流量计、 所述驱替泵和所述压力传感器分别与所述数据采集装置连接， 所述数据采集装置用于实时获取所述第一注入速度、 所述第二注入速度、 以及所述第一注 入速度和所述第二注入速度对应的所述入口处压力和所述出口处压力， 以便根据所述第一 注入速度、 所述第二注入速度、 所述入口处压力和所述出 口处压力确定所述岩心中二氧化 碳泡沫的生成临界速度与传播临界速度。 2.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特征在于， 所述岩心夹持器包括多段不同直径的子岩心夹持器， 沿所述岩心夹持器的入口端到出口 端， 后一段子岩心夹持器的直径大于前一段子岩心夹持器的直径； 对应地， 所述岩心夹持器内部设有的所述岩心包括多段不同直径的子岩心， 每段所述 子岩心的两端分别设有所述压力传感器。 3.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特征在于， 还包括恒温箱和温度传感器， 所述岩心夹持器放置于所述恒温箱内， 所述温度传感器与所 述数据采集装置连接， 所述温度传感器用于检测所述恒温箱中的温度。 4.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特征在于， 还包括回压控制 器， 所述回压控制 器设于所述岩心夹持器的出口端， 所述回压控制器用于 确保所述出口端的压力恒定 。 5.根据权利要求1所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特征在于， 还包括流体采出装置， 所述流体采出装置用于收集从所述岩心夹持器的出口端流出的液 体。 6.一种二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量方法， 应用于权利要求1至5任一项所 述的二氧化 碳泡沫生成与传播的临界速度测量装置， 其特 征在于， 包括： 实时获取二氧化碳注入岩心夹持器的第 一注入速度、 表面活性剂溶液注入所述岩心夹 持器的第二注入速度、 以及所述第一注入速度和所述第二注入速度对应的所述岩心夹持器 内岩心的入口处压力和出口处压力； 根据所述第一注入速度、 所述第二注入速度、 所述入口处压力和所述出口处压力确定 所述岩心内二氧化 碳泡沫的生成临界速度与传播临界速度。 7.根据权利要求6所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115060852 A 2所述根据所述第一注入速度、 所述第二注入速度、 所述入口处压力和所述出 口处压力确定 所述岩心内二氧化 碳泡沫的生成临界速度， 包括： 根据所述第 一注入速度、 所述第 二注入速度和所述岩心的直径计算得到所述岩心内二 氧化碳泡沫的表 观流速； 根据所述入口处压力和所述出口处压力计算得到 压力差； 根据当前压力 差和历史压力 差确定压力 差变化速率， 在所述压力 差变化速率达到预设 值时， 确定所述当前压力差对应的目标表观流速， 将所述 目标表观流速作为所述二氧化碳 泡沫的所述 生成临界速度。 8.根据权利要求6所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量方法， 其特征在于， 所述根据所述第一注入速度、 所述第二注入速度、 所述入口处压力和所述出 口处压力确定 所述岩心内二氧化 碳泡沫的生成临界速度与传播临界速度， 包括： 根据所述的第 一注入速度、 所述第 二注入速度和所述岩心的直径计算得到所述岩心内 二氧化碳的表观流速； 根据所述入口处压力和所述出口处压力 计算得到压力 差， 并根据 所述压力 差和所述岩 心的直径确定 压力梯度； 获取对照表 观流速和对照压力梯度之间的对应关系图； 判断所述表 观流速和所述表 观流速对应的所述压力梯度是否符合所述对应关系图； 若是， 根据所述对应关系图确定所述二氧化碳泡沫的所述生成临界速度和所述传播临 界速度。 9.根据权利要求8所述的二氧化碳泡沫生成与传播的临界速度测量方法， 其特征在于， 所述根据所述第一注入速度、 所述第二注入速度、 所述入口处压力和所述出 口处压力确定 所述岩心内二氧化 碳泡沫的生成临界速度与传播临界速度之后， 还 包括： 根据所述对应关系图确定所述 二氧化碳泡沫的破裂临界速度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115060852 A 3