[發(fā)明專利]高溫高壓下巖石中烴類擴(kuò)散系數(shù)自動檢測的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510415226.2
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN105092419B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張璐;謝增業(yè);國建英;李劍;王東良;李志生;董才源;王曉波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 黨曉林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫高壓下巖石中烴類擴(kuò)散系數(shù)自動檢測的裝置和方法。

背景技術(shù)

擴(kuò)散是指烴類氣體在濃度梯度的作用下，氣體分子從高濃度區(qū)通過各種介質(zhì)向低濃度區(qū)自由遷移達(dá)到平衡的一種物理過程。擴(kuò)散作用是油氣運(yùn)移的重要機(jī)理之一，它對于油氣，特別是天然氣(因為天然氣的分子小、重量輕、活動性強(qiáng)，因此在地下具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性)的運(yùn)移、聚集、成藏、保存和破壞起至關(guān)重要的作用。

對于已經(jīng)聚集的油氣藏，除蓋層自身封閉能力以及斷層的影響外，蓋層巖石對于烴類的擴(kuò)散能力也是影響油氣藏后期改造、破壞的最重要因素。然而，除了作為常規(guī)傳統(tǒng)的破壞因素，擴(kuò)散在天然氣運(yùn)移、聚集和成藏過程也可能產(chǎn)生積極作用和貢獻(xiàn)，尤其在非常規(guī)致密砂巖、頁巖氣等領(lǐng)域。擴(kuò)散系數(shù)作為描述天然氣通過巖石擴(kuò)散速度快慢的重要評價參數(shù)，是天然氣擴(kuò)散充注量和散失量計算中必不可少的重要參數(shù)。

目前，實驗室中一般采用間接方式來測定擴(kuò)散系數(shù)，例如：先測定一定時間內(nèi)樣品的擴(kuò)散量或擴(kuò)散濃度，然后再根據(jù)這些實測值通過某種方法確定或求得擴(kuò)散系數(shù)值。然而，通過這種方式測定的擴(kuò)散系數(shù)由于受到實驗溫壓條件及地質(zhì)時間的限制，與實際的地質(zhì)條件下巖石真正的擴(kuò)散能力存在偏差，而且在地質(zhì)時期中隨著埋深增加、壓實成巖作用增強(qiáng)，天然氣的擴(kuò)散系數(shù)在不同地質(zhì)時期也是不同的。進(jìn)一步的，最大程度接近實際地質(zhì)高溫高壓條件測定巖石烴類的擴(kuò)散系數(shù)，對于準(zhǔn)確評價巖石中烴類擴(kuò)散能力，評估天然氣擴(kuò)散充注量和擴(kuò)散散失量，開展常規(guī)、非常天然氣的運(yùn)移、聚集、成藏及保存研究及資源評價都具有極其重要的作用。

目前，對于巖石中烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)的求取方法已有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一般采用如圖1所示測定裝置進(jìn)行擴(kuò)散系數(shù)的測定，在圖1，1和3表示取樣閥，2表示巖心夾持器，4表示恒溫箱，5、7、8、9、12和13表示截止閥，6表示壓差傳感器，10和11表示壓力表，14和15表示三通閥，16表示圍壓跟蹤泵，17表示真空泵，18表示烴類氣源，19表示氮氣氣源，20表示氣相色譜儀。具體的，通過手動控制閥門取氣進(jìn)氣相色譜儀20或者直接采用排水法取氣再進(jìn)氣相色譜儀20的方式。

然而，考慮到烴類氣體和氮氣在水中都具有一定的溶解度，排水取氣法可能造成擴(kuò)散初始階段檢測不到烴類氣體濃度的變化，從而推遲擴(kuò)散開始的時間導(dǎo)致最終擴(kuò)散系數(shù)值變小；而由于色譜檢測需要的氣量很小，人工控制閥門取氣容易造成取氣量偏大從而使擴(kuò)散室內(nèi)壓力損失大而達(dá)不到實驗條件的需求。進(jìn)一步的，人工控制的方式還會造成兩擴(kuò)散室的壓力不平衡，從而導(dǎo)致氣體是由壓力差突破樣品而不是由濃度差擴(kuò)散過去，從而使得測定結(jié)果偏大。且人工控制的方式要求操作人員每隔一段時間取氣一次，不僅工作量大還容易因手工操作帶來一定的分析誤差。

針對上述確定的擴(kuò)散系數(shù)不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，目前尚未提出有效的解決方案，因此有必要對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造以克服裝置的局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種高溫高壓下巖石中烴類擴(kuò)散系數(shù)自動檢測的裝置，以達(dá)到準(zhǔn)確測定擴(kuò)散系數(shù)的目的，該裝置包括：

第一高壓腔1、第一低壓腔3、第一氣動執(zhí)行器2、第二氣動執(zhí)行器4、第二高壓腔8、第二低壓腔9、第三氣動執(zhí)行器10、第四氣動執(zhí)行器11、第一自動六通閥5、第二自動六通閥14、氣相色譜檢測儀7、左擴(kuò)散室12和右擴(kuò)散室13，其中：

所述第一高壓腔1通過第一連接管線與所述左擴(kuò)散室12相連，所述第一氣動執(zhí)行器2連接在所述第一連接管線上，所述第一氣動執(zhí)行器2用于對所述第一高壓腔1與所述左擴(kuò)散室12之間的連通性進(jìn)行控制；

所述第一高壓腔1通過第二連接管線與所述第一低壓腔3相連，所述第二氣動執(zhí)行器4連接在所述第二連接管線上，所述第二氣動執(zhí)行器4用于對所述第一高壓腔1與所述第一低壓腔3之間的連通性進(jìn)行控制；

所述第二高壓腔8通過第三連接管線與所述右擴(kuò)散室13相連，所述第三氣動執(zhí)行器10連接在所述第三連接管線上，所述第三氣動執(zhí)行器10用于對所述第二高壓腔8與所述右擴(kuò)散室13之間的連通性進(jìn)行控制；

所述第二高壓腔8通過第四連接管線與所述第二低壓腔9相連，所述第四氣動執(zhí)行器11連接在所述第四連接管線上，所述第四氣動執(zhí)行器11用于對所述第二高壓腔8與所述第二低壓腔9之間的連通性進(jìn)行控制；