[發明專利]一種巖石-流體交互作用模擬實驗系統及方法

在審

• 申請號: 201810955503.2
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN109030783A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 馬天壽;彭念;付建紅;何世明;許紅林;夏宏泉;張杰;郭昭學
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種巖石?流體交互作用模擬實驗系統，它包括巖心室、溶液進出管匯、氣體進出管匯和抽真空管匯，巖心室包括罐體（6）、設置于罐體（6）的蓋體（23）、放置于蓋體（23）頂部的多個測重儀（10），溶液進出管匯包括進液管線和出液管線，氣體進出管匯包括進氣管線和出氣管線，抽真空管匯包括順次連接的真空泵（9）、手動閥B（19）、真空表（18）和手動閥C（20），手動閥C（20）的另一端貫穿蓋體（23）且伸入于罐體（6）內；它還公開了模擬方法。本發明的有益效果是：能夠開展巖石自吸、負壓飽和、正壓飽和、兩相飽和、不同流體多次飽和模擬。

技術領域

本發明涉及石油天然氣工程、地質工程等相關領域室內巖心分析評價實驗，特別是一種巖石-流體交互作用模擬實驗系統及方法。

背景技術

在石油天然氣開采、地層水質污染評價、核廢料埋存、CO2地質埋存以及地質災害預測等眾多地質工程中，為了分析巖石-流體交互作用規律，需要在室內開展巖石-流體交互作用模擬實驗研究，從而得到巖石在不同狀態下的物理、力學、化學性質及其變化規律，為相關地質工程提供指導和幫助。

巖石-流體交互作用模擬實驗研究是地質工程相關領域最關鍵、最基礎的研究之一，目前關于巖石-流體交互作用模擬實驗主要為巖心抽真空加壓飽和實驗，實驗設備僅由帶密封上蓋的密封罐體、真空泵、壓力計、鹽水罐以及管線閥門組成，在實驗過程中只能對整個巖心進行單次單相飽和，無法采用一套實驗系統開展巖石自吸、負壓飽和、正壓飽和、兩相飽和以及不同流體多次飽和的巖石-流體交互作用模擬實驗，不具備系統性實驗研究功能，給室內巖石-流體交互作用模擬實驗研究帶來了一定的局限性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種結構緊湊、能夠開展巖石自吸、負壓飽和、正壓飽和、兩相飽和、不同流體多次飽和模擬的巖石-流體交互作用模擬實驗系統及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種巖石-流體交互作用模擬實驗系統，它包括巖心室、溶液進出管匯、氣體進出管匯和抽真空管匯，所述巖心室包括罐體、設置于罐體的蓋體、放置于蓋體頂部的多個測重儀，所述罐體的內壁上設置有加熱儀，罐體的外側壁上設置有用于測量罐體內溫度的溫度計，溫度計的輸出端口與加熱儀的輸入端口經信號線連接，所述測重儀的底部固設有細線，細線向下貫穿蓋體且伸入于罐體內，細線的底部懸掛有巖心；

所述溶液進出管匯包括進液管線和出液管線，所述進液管線包括氣泵、手動閥A、封閉式溶液缸和進液閥，封閉式溶液缸的側壁上設置有刻度尺，氣泵的出氣口處連接有手動閥A，手動閥A的末端從上往下伸入于封閉式溶液缸中，進液閥的一端從上貫穿蓋體且伸入于罐體內，進液閥的另一端從上往下伸入于封閉式溶液缸中，所述出液管線包括順次連接的壓力表A和出液閥，壓力表A的另一端貫穿蓋體且伸入于罐體內；

所述氣體進出管匯包括進氣管線和出氣管線，所述進氣管線包括順次連接的氣瓶、增壓泵和進氣閥，進氣閥的另一端貫穿蓋體且伸入于罐體內，所述出氣管線包括順次連接的壓力表B和出氣閥，壓力表B的另一端貫穿蓋體且伸入于罐體內；

所述抽真空管匯包括順次連接的真空泵、手動閥B、真空表和手動閥C，手動閥C的另一端貫穿蓋體且伸入于罐體內。

所述進液閥的另一端連接有分流接頭A，分流接頭A的末端從上往下伸入于封閉式溶液缸中。

所述進氣閥和增壓泵之間設置有分流接頭B。

所述實驗系統模擬巖石-流體交互作用的方法，它包括以下步驟：

S1、實驗材料的準備：向封閉式溶液缸中灌裝溶液，溶液為人工配制的模擬地層水；準備用于實驗的氣瓶，氣瓶內盛裝氣體的類型可根據設計的實驗方案自行確定，氣體類型為甲烷、二氧化碳或氮氣；天然巖心或人造巖心；