[發(fā)明專利]高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610366055.3
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN107436279A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟祥龍;龍秋蓮;蘇建政;王益維;汪友平;高媛萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11372
• 代理人: 張少輝,何嬌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在高溫狀態(tài)下巖石滲透性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種在高溫三軸狀態(tài)下評(píng)價(jià)巖石滲透性或開展巖石注入實(shí)驗(yàn)的裝置。

背景技術(shù)

高溫條件下測(cè)量巖心的滲透率或開展巖心注氣實(shí)驗(yàn)難度很大，核心問題是如何在高溫條件下密封巖心，巖心密封的效果決定了實(shí)驗(yàn)的成功率及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

目前，該類實(shí)驗(yàn)的密封裝置主要由膠質(zhì)等有機(jī)材料制成的密封筒和夾設(shè)在密封筒外的夾持器組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)將巖心放置在密封筒內(nèi)，采用氣體或液體作為加壓介質(zhì)施加圍壓，從而實(shí)現(xiàn)在巖心夾持器內(nèi)膠質(zhì)等有機(jī)材料制成的密封筒對(duì)巖心側(cè)表面的密封。還有一種是依靠機(jī)械加壓的方式，通過千斤頂、絲扣或卡盤加壓等方式機(jī)械壓實(shí)厚壁橡膠套來密封巖心側(cè)表面。以上這些密封方法受限于膠質(zhì)等有機(jī)材料類密封材料，而耐溫一般低于200℃，因此使用非常受限。

如果將膠質(zhì)等有機(jī)材料制成的密封筒換為銅質(zhì)或鉛質(zhì)等硬度較低、延展性較好的金屬密封筒，耐溫可以達(dá)到350℃左右，但由于金屬高溫時(shí)易變形，密封效果并不好，測(cè)量結(jié)果誤差較大。由于一些特殊過程，實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到350℃甚至更高，采用以上密封方法不能滿足實(shí)驗(yàn)要求。

用固體鹽作為圍壓加載介質(zhì)受限于鹽的熔融溫度，只有當(dāng)溫度高于鹽的熔融溫度時(shí)才能實(shí)現(xiàn)巖心的密封并傳遞壓力，且圍壓傳遞誤差很大，因此更適用于超高溫和超高壓下的實(shí)驗(yàn)，如超深地層巖石的流變學(xué)研究等。

而對(duì)于一些過程，例如油頁巖原位干餾或煤地下氣化等，由于此類礦藏埋藏淺，壓力低，實(shí)驗(yàn)過程需要了解從較低溫度到高溫同一巖心的滲透性變化過程，因此有必要設(shè)計(jì)出一種從室溫到高溫(600℃以上)條件下始終保持巖心有效密封的巖心密封裝置及方法來解決這個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，該評(píng)價(jià)裝置能夠在加載三軸應(yīng)力狀態(tài)下從室溫到600℃連續(xù)實(shí)時(shí)在線測(cè)定巖石的滲透率或開展巖石注入實(shí)驗(yàn)，解決目前沒有相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置開展此類實(shí)驗(yàn)的問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其包括：

巖心夾持系統(tǒng)，包括金屬壓塊、上巖心塞以及下巖心塞，所述上巖心塞和下巖心塞分別放置于巖心的上下兩端，并由金屬壓塊壓緊，金屬壓塊與巖心之間涂覆高溫密封膠；所述下巖心塞中貫穿設(shè)有入口管線，并且所述上巖心塞中貫穿設(shè)有出口管線；

軸壓和圍壓加載系統(tǒng)，用于對(duì)所述巖心夾持系統(tǒng)加載軸壓和圍壓；

控溫系統(tǒng)，與所述下巖心塞的入口管線相連，用于對(duì)注入巖心的流體進(jìn)行加熱；

冷凝系統(tǒng)，與所述上巖心塞的出口管線相連，用于對(duì)離開巖心的流體進(jìn)行冷卻，并對(duì)該部分流體進(jìn)行計(jì)量。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述軸壓和圍壓加載系統(tǒng)，包括上支承板、下支承板、移動(dòng)板、對(duì)應(yīng)數(shù)量的承壓螺母和雙頭螺柱，所述上支承板與下支承板通過雙頭螺柱連接，并由承壓螺母緊固，而所述移動(dòng)板能夠移動(dòng)地設(shè)于上支承板與下支承板之間；所述巖心夾持系統(tǒng)設(shè)置在所述上支承板與移動(dòng)板之間；所述下支承板和移動(dòng)板之間安裝有軸向短程液壓缸和軸壓跟蹤泵。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述金屬壓塊包括凸形金屬壓塊和凹形金屬壓塊，其分別與左短程液壓缸、右短程液壓缸連接，并且左短程液壓缸和右短程液壓缸分別連接左圍壓跟蹤泵和右圍壓跟蹤泵。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述冷凝系統(tǒng)包括左側(cè)進(jìn)水口、左側(cè)出水口、右側(cè)進(jìn)水口、右側(cè)出水口、冷凝器以及計(jì)量裝置，所述冷凝器和計(jì)量裝置安裝于上巖心塞的出口管線上，并且所述左側(cè)進(jìn)水口和左側(cè)出水口設(shè)置在所述左短程液壓缸的柱塞延長桿內(nèi)，所述右側(cè)進(jìn)水口和右側(cè)出水口設(shè)置在所述右短程液壓缸的柱塞延長桿內(nèi)。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述控溫系統(tǒng)包括預(yù)熱罐、半開式電熱管支承套和電熱管，所述預(yù)熱罐與下巖心塞的入口管線相連，所述半開式電熱管支承套包裹所述巖心夾持系統(tǒng)，并且所述電熱管插入到所述半開式電熱管支承套內(nèi)。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，還包括安全保護(hù)系統(tǒng)，其包括壓力傳感器及安全閥，所述壓力傳感器和安全閥均安裝于預(yù)熱罐與下巖心塞之間的入口管線上。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述凸形金屬壓塊與凹形金屬壓塊對(duì)接的表面是相互配合的臺(tái)階面。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述凸形金屬壓塊與凹形金屬壓塊的內(nèi)腔形狀與巖心的外部形狀相配合。

所述的高溫三軸巖石滲透性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述上巖心塞內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。