[發明專利]致密氣合層開采流固耦合氣水非線性滲流實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201911058630.3
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110887766B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 史云清;朱維耀;嚴謹;黃堃;鄭榮臣;鄒國棟;王樹平;岳明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院;北京科技大學
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04;G01N15/08
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種致密氣合層開采流固耦合氣水非線性滲流實驗方法，其特征在于：使用致密氣合層開采流固耦合氣水非線性滲流實驗裝置進行實驗，該實驗裝置包括注入泵（1）、第一中間容器（2）、第二中間容器（3）、介質循環泵（7）、收集裝置（13）、后處理裝置（14）、巖心夾持器（15）、掃描系統（16）、橡膠套筒（18）、應變片（19）、電流-壓力轉換器（22）和并聯巖心（33）；第一中間容器（2）中裝有實驗氣體，第二中間容器（3）中裝有地層水，注入泵（1）的出口端分別連接第一中間容器（2）和第二中間容器（3）的入口端，第一中間容器（2）和第二中間容器（3）的出口端均連接巖心夾持器（15）的第一入口，用于將實驗氣體和地層水注入巖心夾持器（15）中的并聯巖心（33）中，所述橡膠套筒（18）具有外部套筒體（17）和內部巖心放置室，外部套筒體（17）構造為雙層中空結構，雙層中空結構具有雙層壁和由雙層壁封閉的內部中空腔室，橡膠套筒（18）設置于巖心夾持器（15）內部，并聯巖心（33）設置于橡膠套筒（18）的內部巖心放置室中，橡膠套筒（18）的上部分別連接介質流入管線（28）的一端和介質流出管線（29）的一端，介質流入管線（28）的另一端連接介質循環泵（7）的注入端，介質流出管線（29）的另一端連接介質循環泵（7）的返回端，介質循環泵（7）中的增壓介質通過介質流入管線（28）注入橡膠套筒（18）的內部中空腔室中，并在橡膠套筒（18）中循環后從介質流出管線（29）返回介質循環泵（7）；應變片（19）設置在并聯巖心（33）上，應變數據傳輸線（31）的一端連接應變片（19），橡膠套筒（18）上設置有開口（32），應變數據傳輸線（31）通過開口（32）引出，應變數據傳輸線（31）的另一端連接電流-壓力轉換器（22），用于將應變片測量的巖心的應變數據傳輸到電流-壓力轉換器（22）進行顯示；巖心夾持器（15）置于掃描系統（16）內，掃描系統（16）連接后處理裝置（14），掃描系統（16）產生的圖像數據傳輸到后處理裝置（14）進行顯示和處理；巖心夾持器（15）的第一出口連接收集裝置（13）；

所述注入泵（1）的出口端與第一中間容器（2）和第二中間容器（3）的入口端之間的管線上設置有第一閥門（23）；

所述第一中間容器（2）出口管線上設置有第二閥門（5），第二中間容器（3）出口管線設置有第三閥門（4），巖心夾持器（15）的第一入口管線上設置有第四閥門（6）；

所述巖心夾持器（15）設有第二入口和第二出口，第二入口通過第五閥門（21）連接第二入口壓力表（8），用于測量第二入口的壓力；巖心夾持器（15）第二出口通過第六閥門（24）連接第二出口壓力表（10），用于測量第二出口的壓力；

所述巖心夾持器（15）的第一入口管線通過第七閥門（30）連接真空泵（20）；

所述巖心夾持器（15）第一出口管線上設置第八閥門（12），第八閥門（12）后部管線上設置回壓閥（25）；

所述介質流入管線（28）上通過第九閥門（27）連接介質流入管線壓力表（9）；

應用該實驗裝置的方法，包括步驟如下：

S1：識別致密氣藏儲層所處的地質構造，獲得所研究地區的地質構造；

S2：選取目標儲層組合；

S3：對目標儲層組合進行尺寸縮放：按照實驗裝置的尺寸要求，結合要進行實驗的儲層層數及每層厚度，對儲層厚度進行縮放，對縮放后的尺寸進行記錄；

S4：巖心準備：首先對各個所選儲層的巖樣進行粉碎處理，使巖樣分解成為單個的沙粒，粉碎過程當中對每層粉碎后的沙粒進行粒度分析，確保粒度分布滿足正態分布；

S5：并聯巖心制備及應變片組裝：當粉碎完成后，攪拌均勻，放入模具當中，并使之粘結，然后進行加壓，使之膠結；然后進行打磨，使厚度與S3中縮放所得的厚度一致；之后在制作好的第一層巖心上表面開鑿一個與應變片（19）同等大小的凹槽，用以放置應變片（19），至此帶有應變片（19）的第一層巖心制作完成；最后再對其他層粉碎后的沙粒進行與第一層巖心相同的操作，最終形成多層并聯巖心；

S6：巖心切割：按照巖心夾持器（15）的尺寸，對S5形成的多層并聯巖心進行切割并打磨；

S7：巖心裝填：將S6切割并打磨后的帶有應變片的并聯巖心（33）裝入橡膠套筒（18）中；

S8：將裝有并聯巖心（33）的橡膠套筒（18）裝入巖心夾持器（15）中，巖心夾持器（15）置于掃描系統（16）內；

S9：實驗準備：對并聯巖心（33）進行抽真空，打開真空泵（20），關閉除第四閥門（6）和第七閥門（30）以外的所有閥門，抽至壓力為-0.1MPa，完成后關閉真空泵（20）靜置，確保沒有空氣滯留在巖心的孔隙中；

S10：抽真空完成后，移去真空泵（20）和第七閥門（30），打開介質循環泵（7）將增壓介質輸送到所述橡膠套筒（18）的由雙層壁封閉的內部中空腔室中，用于對內部巖心放置室中的并聯巖心（33）施加圍壓，同時關閉第二閥門（5）并打開其余所有閥門，通過注入泵（1）將第二中間容器（3）中的地層水注入到巖心夾持器（15）的第一入口中；飽和水時按照先提升圍壓壓力，再增加第一入口壓力的方法多次逐級將壓力提升到實驗壓力，飽和過程中圍壓始終比第一入口壓力高3-5MPa；當出口壓力到達實驗壓力后，通過第八閥門（12）關閉第一出口，加壓靜置一天，保證所有并聯巖心層飽和完全；

S11：驅替實驗：關閉第三閥門（4），打開其余所有閥門，通過注入泵（1）將第一中間容器（2）中的實驗氣體注入到巖心夾持器（15）的第一入口中，進行氣驅水實驗，通過掃描系統（16）觀察所述巖心中氣、水流動過程；驅替過程同時，通過電流-壓力轉換器（22）記錄由應變片（19）測量的壓力變化情況；

S12：通過后處理裝置（14）將掃描系統（16）產生的圖像數據進行顯示和處理，獲取實驗結果。