[發(fā)明專利]一種巖石-流體交互作用模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810955503.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109030783A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬天壽;彭念;付建紅;何世明;許紅林;夏宏泉;張杰;郭昭學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種巖石-流體交互作用模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：它包括巖心室、溶液進(jìn)出管匯、氣體進(jìn)出管匯和抽真空管匯，所述巖心室包括罐體（6）、設(shè)置于罐體（6）的蓋體（23）、放置于蓋體（23）頂部的多個(gè)測(cè)重儀（10），所述罐體（6）的內(nèi)壁上設(shè)置有加熱儀（7），罐體（6）的外側(cè)壁上設(shè)置有用于測(cè)量罐體（6）內(nèi)溫度的溫度計(jì)（8），溫度計(jì)（8）的輸出端口與加熱儀（7）的輸入端口經(jīng)信號(hào)線連接，所述測(cè)重儀（10）的底部固設(shè)有細(xì)線（21），細(xì)線（21）向下貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)，細(xì)線（21）的底部懸掛有巖心（15）；

所述溶液進(jìn)出管匯包括進(jìn)液管線和出液管線，所述進(jìn)液管線包括氣泵（17）、手動(dòng)閥A（16）、封閉式溶液缸（14）和進(jìn)液閥（11），封閉式溶液缸（14）的側(cè)壁上設(shè)置有刻度尺，氣泵（17）的出氣口處連接有手動(dòng)閥A（16），手動(dòng)閥A（16）的末端從上往下伸入于封閉式溶液缸（14）中，進(jìn)液閥（11）的一端從上貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)，進(jìn)液閥（11）的另一端從上往下伸入于封閉式溶液缸（14）中，所述出液管線包括順次連接的壓力表A（24）和出液閥（12），壓力表A（24）的另一端貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)；

所述氣體進(jìn)出管匯包括進(jìn)氣管線和出氣管線，所述進(jìn)氣管線包括順次連接的氣瓶（1）、增壓泵（2）和進(jìn)氣閥（4），進(jìn)氣閥（4）的另一端貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)，所述出氣管線包括順次連接的壓力表B（5）和出氣閥（3），壓力表B（5）的另一端貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)；

所述抽真空管匯包括順次連接的真空泵（9）、手動(dòng)閥B（19）、真空表（18）和手動(dòng)閥C（20），手動(dòng)閥C（20）的另一端貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石-流體交互作用模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)液閥（11）的另一端連接有分流接頭A（13），分流接頭A（13）的末端從上往下伸入于封閉式溶液缸（14）中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石-流體交互作用模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于：所述進(jìn)氣閥（4）和增壓泵（2）之間設(shè)置有分流接頭B（22）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模擬巖石-流體交互作用的方法，其特征在于： 它包括以下步驟：

S1、實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備：向封閉式溶液缸（14）中灌裝溶液，溶液為人工配制的模擬地層水；準(zhǔn)備用于實(shí)驗(yàn)的氣瓶（1），氣瓶（1）內(nèi)盛裝氣體的類型可根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案自行確定，氣體類型為甲烷、二氧化碳或氮?dú)猓惶烊粠r心或人造巖心；

S2、實(shí)驗(yàn)管路連接：實(shí)驗(yàn)前，檢查巖心室、溶液進(jìn)出管匯、氣體進(jìn)出管匯和抽真空管匯上的所有閥門是否都處于關(guān)閉狀態(tài)，確認(rèn)所有閥門關(guān)閉之后，將氣瓶（1）放置在合適位置后，將其出口與增壓泵（2）的入口端相連；

S3、利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模擬以下之任意一項(xiàng)或多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：

巖石-流體正壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)；

巖石-流體負(fù)壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)；

巖石-流體兩相飽和交互作用實(shí)驗(yàn)；

巖石-流體自吸交互作用實(shí)驗(yàn)；

不同流體多次飽和的巖石-流體交互作用實(shí)驗(yàn)；

所述巖石-流體正壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)，包括以下子步驟：

S4（1）、將巖心（15）懸掛于罐體（6）內(nèi)，并密封蓋體（23）；

S4（2）、確定溶液的用量；

S4（3）、將封閉式溶液缸（14）內(nèi)的溶液壓入罐體（6）內(nèi)，隨后關(guān)閉溶液進(jìn)出管匯和抽真空管匯上的閥門；

S4（4）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定是否需要對(duì)罐體（6）進(jìn)行升溫，如果需要?jiǎng)t打開(kāi)加熱儀（7），待溫度穩(wěn)定后關(guān)閉出氣閥（3），打開(kāi)進(jìn)氣閥（4），并將氣瓶（1）中的氣源和增壓泵（2）相連通；

S4（5）、打開(kāi)氣瓶（1），調(diào)節(jié)增壓泵（2），使罐體（6）內(nèi)的壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定值，待壓力穩(wěn)定之后，關(guān)閉進(jìn)氣閥（4）；

S4（6）、實(shí)驗(yàn)時(shí)間到達(dá)后，打開(kāi)進(jìn)氣閥（4）并調(diào)節(jié)增壓泵（2）以降低罐體（6）內(nèi)壓力，關(guān)閉加熱儀（7），隨后將氣泵（17）連接到出氣閥（3）接口處，打開(kāi)氣泵（17）以將罐體（6）內(nèi)的溶液從出液閥（12）處排出；

S4（7）、拆卸掉罐體（6）上的蓋體（23），并取出巖心，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

所述巖石-流體負(fù)壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)，包括以下子步驟：

S5（1）、將巖心（15）懸掛于罐體（6）內(nèi)，并密封蓋體（23）；

S5（2）、確定溶液的用量；

S5（3）、將封閉式溶液缸（14）內(nèi)的溶液壓入罐體（6）內(nèi)，隨后關(guān)閉溶液進(jìn)出管匯上的閥門；

S5（4）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定是否需要對(duì)罐體（6）進(jìn)行升溫，如果需要?jiǎng)t打開(kāi)加熱儀（7）以對(duì)罐體（6）內(nèi)溶液進(jìn)行加熱；

S5（5）、通過(guò)溫度計(jì)（8）判斷罐體（6）內(nèi)溫度是否穩(wěn)定，溫度穩(wěn)定后關(guān)閉進(jìn)氣閥（4）和出氣閥（3）；

S5（6）、啟動(dòng)真空泵（9），并打開(kāi)手動(dòng)閥B（19）和手動(dòng)閥C（20），真空泵（9）對(duì)罐體（6）未充液部分進(jìn)行抽真空操作，當(dāng)真空表（18）上壓力值達(dá)到設(shè)定的負(fù)壓值后關(guān)閉手動(dòng)閥B（19）；

S5（7）、當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間到達(dá)后，關(guān)閉真空泵（9），打開(kāi)出氣閥（3）恢復(fù)罐體（6）內(nèi)壓力，同時(shí)關(guān)閉加熱儀（7），隨后將氣泵（17）連接到出氣閥（3）接口處，打開(kāi)氣泵（17）以將罐體（6）內(nèi)的溶液從出液閥（12）處排出，拆卸掉罐體（6）上的蓋體（23），并取出巖心，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

所述巖石-流體兩相飽和交互作用實(shí)驗(yàn)，包括以下子步驟：

S6（1）、將巖心（15）懸掛于罐體（6）內(nèi)，并密封蓋體（23）；

S6（2）、將溶液壓入罐體（6）內(nèi)直至溶液充滿罐體（6），充滿后關(guān)閉溶液進(jìn)出管匯和抽真空管匯上的閥門；

S6（3）、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求確定是否需要對(duì)罐體（6）進(jìn)行升溫，如果需要?jiǎng)t打開(kāi)加熱儀（7）；

S6（4）、通過(guò)溫度計(jì)（8）判斷罐體（6）內(nèi)溫度是否穩(wěn)定，待溫度穩(wěn)定后打開(kāi)進(jìn)氣閥（4），將氣瓶（1）中的氣源和增壓泵（2）相連通；

S6（5）、調(diào)節(jié)增壓泵（2），使進(jìn)入到罐體（6）內(nèi)的氣體和罐體（6）內(nèi)原有的溶液相混合，并使罐體（6）內(nèi)的壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)定值，待壓力穩(wěn)定后關(guān)閉進(jìn)氣閥（4）；

S6（6）、當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間到達(dá)后，打開(kāi)出液閥（12）和出氣閥（3）以降低罐體（6）內(nèi)壓力，同時(shí)關(guān)閉加熱儀，隨后將氣泵（17）連接到出氣閥（3）接口處，打開(kāi)氣泵（17）以將罐體（6）內(nèi)的溶液從出液閥（12）處排出；

S6（7）、拆卸掉罐體（6）上的蓋體（23），并取出巖心，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

所述巖石-流體自吸交互作用實(shí)驗(yàn)，包括以下子步驟：

在模擬巖石-流體正壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)、模擬巖石-流體負(fù)壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)、模擬巖石-流體兩相飽和交互作用實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量測(cè)重儀（10）上的數(shù)據(jù)來(lái)反應(yīng)巖石-流體自吸交互作用的情況；

所述不同流體多次飽和的巖石-流體交互作用實(shí)驗(yàn)，包括以下子步驟：

在模擬巖石-流體正壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)和模擬巖石-流體負(fù)壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增加以下步驟：在第一次模擬巖石-流體自吸交互作用實(shí)驗(yàn)后，首先排出罐體（6）內(nèi)的流體，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥（4）、出氣閥（3）、進(jìn)液閥（11）和出液閥（12）；打開(kāi)抽真空管匯上的所有閥門，啟動(dòng)真空泵（9）以對(duì)罐體（6）抽真空，抽真空結(jié)束后關(guān)閉真空泵（9）；再次按照模擬巖石-流體正壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)或者模擬巖石-流體負(fù)壓飽和交互作用實(shí)驗(yàn)的操作步驟，對(duì)巖心進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。