[實用新型]一種頁巖氣擴散系數測試裝置

有效

• 申請號: 201420667963.2
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN204286989U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 朱爭;郭肖;辜思曼;劉川琦;劉洪
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是石油勘探領域中用于評價頁巖氣擴散能力的測試裝置，具體涉及是通過該裝置可測定真實地層環境變化下的頁巖氣擴散系數。

背景技術

擴散作用是油氣運移的重要機理之一，一般頁巖氣成藏過程中，因濃度梯度的驅動，高度活躍的氣體分子從高濃度區穿過多孔介質向低濃度區無規則的自由遷移，一定時期內擴散量的大小直接決定頁巖氣的成藏及保存情況，因此頁巖氣的擴散能力對頁巖氣的運移、聚集、成藏和破壞是至關重要的。擴散系數作為描述頁巖氣通過頁巖介質擴散速度快慢的重要評價參數，是頁巖氣擴散充入量和散失量計算必不可少的重要參數。目前，實驗室測定擴散系數裝置主要包括甲烷氣瓶、高純氮氣瓶、兩個相同溶量擴散室、巖心夾持器、平衡裝置、色譜分析儀組成，兩個氣瓶分別與巖心夾持器兩端的擴散室連接，實驗開始后給兩擴散室充入相同壓力的氣體，通過平衡裝置，判定兩擴散室壓力平衡，消除壓差對擴散過程的影響。擴散一段時間后，分別從兩擴散室取樣利用色譜分析儀分析不同時間下對應各組分氣體的濃度，通過菲克第二定律算出不同條件下巖石的擴散系數。目前國內外實驗室常用的巖石擴散系數測定主要在常溫、常壓條件下進行，兩端擴散室的平衡裝置主要采用精密的壓差表，當出現超量程的壓差，不能準確反映兩擴散室的平衡壓力，不能保證整個實驗過程擴散僅受濃度梯度驅動而非壓差影響；此外常用的擴散系數的實驗裝置，僅能測定干樣巖石樣品，不能測定飽和不同介質及同一介質不同飽和程度的濕樣巖石樣品。由于現有實驗設備的較低的注氣平衡壓力、較低的實驗溫度及僅能測定干樣巖石等不足，而相比高溫、高壓及飽和不同的氣體介質及地層水的真實地層條件差異較大，因此現有實驗不能較好的評價真實地層條件下氣體在巖石中的擴散能力。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種高溫高壓條件下頁巖氣擴散系數測試實驗裝置，該實驗裝置能夠方便、準確、高效的測定高溫高壓條件下頁巖氣擴散系數，以解決現有擴散系數測定裝置測試誤差大的問題，為頁巖氣成藏、保存評價研究提供科學的基礎數據。

本實用新型為解決其技術問題提出了高溫高壓頁巖氣擴散系數測試裝置，該裝置包括甲烷氣瓶、高純氮氣瓶、自動增壓泵、左活塞容器、右活塞容器、左擴散室、右擴散室、巖心墊片、巖心夾持器、普通壓差表、精細壓差表、水浴加熱器、溫度控制儀、自動圍壓追蹤泵、真空泵、多功能色譜儀、計算機，所述甲烷氣瓶通過管線與自動增壓泵連接，在所述管線上設有甲烷氣源控制閥；高純氮氣瓶通過管線與自動增壓泵連接，在所述管線上設有氮氣源控制閥；所述自動增壓泵通過管線分別與左右活塞容器連接，在所述管線上設有增壓泵控制閥、左右活塞容器控制閥；所述左、右活塞容器通過管線分別與左、右擴散室連接，在所述管線上設有左右擴散室控制閥，左擴散室通過巖心夾持器與右擴散室連接，并在巖心夾持器兩端分別設有巖心控制閥；所述多功能色譜儀通過管線分別與左、右擴散室連接，在所述管線上分別設有回壓取樣閥，該色譜儀與計算機連接；所述自動圍壓追蹤泵與巖心夾持器相連，真實模擬巖心所受地層圍壓；所述巖心夾持器、左、右擴散室均放置于水浴加熱器中，該加熱器受溫度控制儀控制；所述普通壓差表通過管線與精細壓差表并聯連接，兩壓差表分別串聯上壓差控制閥，通過管線與左右擴散室相連；所述真空泵通過管線分別與左右活塞容器連接。

上述測試裝置中，所述自動圍壓追蹤泵內裝有增壓液體，增壓流體一般采用純凈水，該泵設有恒流增壓與恒壓增壓設定裝置，通過恒壓增壓的方式對巖心夾持器加上圍壓，從而保證巖心所受的地層真實圍壓條件。自動圍壓追蹤泵相比普通圍壓泵，其能始終維持恒定的圍壓，而不會隨實驗溫度的升高而上升，解決了實驗過程中，升溫階段，巖心夾持器中圍壓隨溫度發生變化的問題。