[發明專利]一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂裝置和實驗方法

有效

• 申請號: 202010514034.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111537549B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 鄭帥;溫慶志;楊富康;李健;張東曉
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N25/12
• 分類號: G01N25/12;G01N3/18;G01N3/06;E21B43/16;E21B43/267;E21B43/26
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂的裝置，其特征在于，包括恒壓注入系統，可視化二氧化碳相變系統，二氧化碳驅油封存系統，可視化二氧化碳支撐劑運移系統，二氧化碳壓裂系統和信息采集控制系統；

所述恒壓注入系統連接于可視化二氧化碳相變系統，為可視化二氧化碳相變系統的密封腔內提供足夠壓力的二氧化碳以保持壓力恒定；

所述可視化二氧化碳相變系統連接于二氧化碳驅油封存系統，向其提供單相或混相的二氧化碳以驅油和封存；

所述可視化二氧化碳相變系統連接于可視化二氧化碳支撐劑運移系統，用于模擬并觀察真實儲層裂縫中二氧化碳攜砂情況；

所述可視化二氧化碳相變系統連接于二氧化碳壓裂系統，用于模擬儲層條件下對巖石進行壓裂實驗；

所述信息采集控制系統用于對以下系統分別進行溫度控制、壓力采集、溫度采集和重量數據采集：可視化二氧化碳相變系統、二氧化碳驅油封存系統、可視化二氧化碳支撐劑運移系統和二氧化碳壓裂系統。

2.根據權利要求1所述的一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂的裝置，其特征在于，所述恒壓注入系統包括：二氧化碳氣源、空氣壓縮機與穩壓泵，所述二氧化碳氣源通過空氣壓縮機與穩壓泵相連。

3.根據權利要求1所述的一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂的裝置，其特征在于，所述的可視化二氧化碳相變系統包括：通過控壓單向閥依次相連的可視化超臨界二氧化碳腔、可視化液態二氧化碳腔和可視化氣態二氧化碳腔；

所述可視化超臨界二氧化碳腔用于制備與儲存超臨界二氧化碳，以觀察其物態并作超臨界二氧化碳恒壓源；

所述可視化液態二氧化碳腔用于制備與儲存液態二氧化碳，以觀察其物態并作液態二氧化碳恒壓源；

所述可視化氣態二氧化碳腔用于制備與儲存氣態二氧化碳，以觀察其物態并作氣態二氧化碳恒壓源；

在所述可視化超臨界二氧化碳腔、可視化液態二氧化碳腔和可視化氣態二氧化碳腔的底部均連通有儲集腔，所述儲集腔用于存儲單相或混相狀態二氧化碳；

在所述可視化超臨界二氧化碳腔、可視化液態二氧化碳腔和可視化氣態二氧化碳腔內分別設置有壓力溫度傳感器、磁力攪拌模塊和溫度控制套。

4.根據權利要求1所述的一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂的裝置，其特征在于，所述的二氧化碳驅油封存系統包括：第四壓力溫度傳感器、第一巖心夾持器、第一巖心、第一平流泵、液體收集器和電子天平、氣體計量器和集氣袋；

所述第一巖心夾持器用于夾持第一巖心，連接于二氧化碳相變系統的儲集腔，所述第一平流泵連接于第一巖心夾持器，用于為第一巖心提供圍壓，模擬儲層巖石所處的壓力條件；所述液體收集器與電子天平連接于第一巖心夾持器，用于收集并稱量第一巖心中驅替出的原油；所述氣體計量器連接于液體收集器與電子天平，用于計量第一巖心驅替后的氣體；所述集氣袋連接于氣體計量器，用于收集驅替后經計量的氣體。

5.根據權利要求3所述的一種相態連續變化的二氧化碳驅油封存與壓裂的裝置，其特征在于，所述的可視化二氧化碳支撐劑運移系統包括：攪拌槽、電子流量控制器、可視化裂縫模型、第五壓力溫度傳感器、第六壓力溫度傳感器、背壓閥、氣體吸收裝置和圖像采集裝置；

所述攪拌槽連接于所述儲集腔，用于混合二氧化碳與支撐劑；該電子流量控制器連接于攪拌槽，用于控制注入二氧化碳的流量；所述可視化裂縫模型連接于電子流量控制器，用于模擬和觀察真實儲層裂縫中二氧化碳流動狀況與支撐劑的運移情況；所述第五、第六壓力溫度傳感器連接于可視化裂縫模型，分別用來監測可視化裂縫模型入出口端的壓力和溫度；所述背壓閥連接于可視化裂縫模型，保證了可視化裂縫模型中壓力高于某一水平，以使二氧化碳處于某一相態；所述氣體吸收裝置連接于背壓閥，用于吸收經背壓閥而出的二氧化碳，并稱量記錄重量變化；所述圖像采集裝置用于采集二氧化碳流動圖像與支撐劑運移圖像并據此評價效果。