[發(fā)明專利]模擬烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫發(fā)育的實(shí)驗(yàn)裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711223228.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108152145A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑞銀;張水昌;吳松濤;黃凌;張斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;錢能

本發(fā)明公開了一種模擬烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫發(fā)育的實(shí)驗(yàn)裝置和方法，其涉及巖石力學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)裝置包括：熱壓反應(yīng)裝置；加熱裝置，加熱裝置包括箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的加熱件以及熱電偶單元，箱體用于裝載熱壓反應(yīng)裝置；加壓裝置，其用于對(duì)下壓頭、下端蓋和圍壓壓頭提供相應(yīng)的壓力；流體壓力控制與產(chǎn)物收集單元，其包括能與上壓頭的第二流道連通的流體壓力控制器、能與上壓頭的第二流道連通的真空泵、與下壓頭的第一流道連通的水泵；聲發(fā)射檢測(cè)裝置，其包括穿設(shè)在反應(yīng)釜體中的波導(dǎo)桿、與波導(dǎo)桿相連接的聲發(fā)射檢測(cè)探頭。本申請(qǐng)能夠模擬在三軸應(yīng)力場(chǎng)和巖石孔隙流體壓力耦合的地質(zhì)環(huán)境下烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫的發(fā)育。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石力學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種模擬烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫發(fā)育的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。

背景技術(shù)

自然地質(zhì)環(huán)境下，巖石一般處于三軸受壓、孔隙流體負(fù)壓的穩(wěn)定狀態(tài)，而隨著埋藏和地層溫度的升高，應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，并伴隨烴源巖有機(jī)質(zhì)發(fā)生熱解生烴而引起流體壓力變化，最終導(dǎo)致在應(yīng)力場(chǎng)失穩(wěn)部位巖石破裂形成裂縫。這種裂縫在含油氣系統(tǒng)中起著油氣運(yùn)移通道和儲(chǔ)集空間的重要作用，能夠極大地影響油氣的空間分布和儲(chǔ)量。通過對(duì)裂縫形成的力學(xué)機(jī)制研究，獲得巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，也是油氣田開發(fā)工程、水利水電工程、采礦工程等領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一，其影響著工程方案決策和工程效果。

從巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域看，三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)技術(shù)代表了目前最完備的技術(shù)水平。以趙陽(yáng)升發(fā)明的20MN伺服控制高溫高壓巖體三軸試驗(yàn)機(jī)為例，在傳統(tǒng)200℃以內(nèi)的三軸應(yīng)力實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過采樣固體傳遞位移、軸向和側(cè)向壓力獨(dú)立控制使實(shí)驗(yàn)?zāi)芰_(dá)到如下參數(shù)：最大軸向應(yīng)力318MPa，圍壓250MPa，最高加熱溫度600℃，變形量通過光柵尺來測(cè)量，分辨率0.005mm，在此基礎(chǔ)上能夠開展巖體變形特征、強(qiáng)度特征、熱流固耦合特征等研究。該儀器實(shí)現(xiàn)了高溫、三軸應(yīng)力分控條件，但沒有考慮地質(zhì)條件下有新流體產(chǎn)生并排出的動(dòng)態(tài)孔隙流體壓力，由于爐體和樣品過大，所述四通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)也沒有真正實(shí)現(xiàn)高溫流體壓力裂縫形成與分布的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題是提供了一種模擬烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫發(fā)育的實(shí)驗(yàn)裝置和方法，其能夠模擬在三軸應(yīng)力場(chǎng)和巖石孔隙流體壓力耦合的地質(zhì)環(huán)境下烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫的發(fā)育。

本發(fā)明實(shí)施例的具體技術(shù)方案是：

一種模擬烴源巖高溫?zé)峤膺^程中裂縫發(fā)育的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括：

熱壓反應(yīng)裝置，其包括反應(yīng)釜體、設(shè)置在所述反應(yīng)釜體內(nèi)的管體、對(duì)所述反應(yīng)釜體和所述管體的下端進(jìn)行密封的下端蓋、填充在所述反應(yīng)釜體和所述管體之間的粉狀物質(zhì)、設(shè)置在所述管體中的下壓頭和上壓頭、設(shè)置在所述反應(yīng)釜體和所述管體之間并位于所述粉狀物質(zhì)上方的圍壓壓頭，所述下端蓋上具有開孔，部分所述下壓頭穿出所述開孔，所述下壓頭內(nèi)部具有第一流道，所述上壓頭內(nèi)部具有第二流道，所述下壓頭和所述上壓頭之間用于裝載所述烴源巖；

加熱裝置，所述加熱裝置包括箱體、設(shè)置在箱體內(nèi)的加熱件以及熱電偶單元，所述箱體用于裝載所述熱壓反應(yīng)裝置；

加壓裝置，其用于對(duì)所述下壓頭、下端蓋和所述圍壓壓頭提供相應(yīng)的壓力；

流體壓力控制與產(chǎn)物收集單元，其包括能與所述上壓頭的第二流道連通的流體壓力控制器、能與所述上壓頭的第二流道連通的真空泵、與所述下壓頭的第一流道連通的水泵；

聲發(fā)射檢測(cè)裝置，其包括穿設(shè)在所述反應(yīng)釜體中的波導(dǎo)桿、與所述波導(dǎo)桿相連接的聲發(fā)射檢測(cè)探頭。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述下壓頭與所述管體之間設(shè)置有第一密封環(huán)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述圍壓壓頭與所述上壓頭之間設(shè)置有石墨密封環(huán)、第二密封環(huán)和楔形密封壓環(huán)，所述石墨密封環(huán)位于所述管體的上方，所述第二密封環(huán)位于所述石墨密封環(huán)的上方，所述楔形密封壓環(huán)位于所述第二密封環(huán)的上方。