[發(fā)明專利]一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置及其實驗方法

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• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112683751A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 昝友讓;于青春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學（北京）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 彭伶俐

本發(fā)明公開了一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置及其實驗方法，包括：抽真空系統(tǒng)、氣體注入系統(tǒng)、液體注入系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。所述加熱系統(tǒng)控制實驗溫度；所述裝置通過抽真空系統(tǒng)排出空氣干擾；所述氣體注入系統(tǒng)從樣品罐上部內(nèi)腔注入氣體，當樣品罐中壓力穩(wěn)定不變，即樣品孔隙壓力與樣品罐中壓力達到平衡；所述液體注入系統(tǒng)從樣品罐下部內(nèi)腔注入液體，而液體注入引起樣品罐中壓力升高，使用調(diào)壓閥調(diào)節(jié)使得樣品罐中壓力保持不變。當注入的液體與樣品接觸，進行高壓下自發(fā)滲吸；當注入液體沒有與樣品接觸，則進行高壓下擴散吸附。所述裝置可以實現(xiàn)模擬儲層高溫高壓條件下滲吸和擴散吸附對油氣藏壓裂改造具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水力壓裂在油氣藏開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置及其實驗方法。

背景技術(shù)

多級水力壓裂技術(shù)在常規(guī)和非常規(guī)油氣藏中廣泛應(yīng)用。這一技術(shù)在儲層中形成微裂縫，減小油、氣、水的流動阻力，溝通油、氣、水的流動通道，從而可以大大提高生產(chǎn)效率。但對于非常規(guī)油氣藏來說，水力壓裂液的返排率往往低于40％，大量壓裂液滯留在儲層中將影響其產(chǎn)能。

自發(fā)滲吸是指多孔介質(zhì)在毛細管力驅(qū)動下吸入某種潤濕液體的過程。由于非常規(guī)油氣藏具有低孔隙度、低滲透率的特性，水力壓裂液會在較大毛細力作用下進入儲層孔隙中且不容易返排，進而堵塞氣體運移通道降低其產(chǎn)能。自發(fā)滲吸可能是造成大量壓裂液滯留在儲層中而返排率低的重要機理，研究自發(fā)滲吸特征和機理有利于非常規(guī)油氣藏的成功開發(fā)。

目前，大多數(shù)滲吸實驗是在常溫常壓下進行，樣品在常溫常壓下的滲吸規(guī)律已經(jīng)得到很好研究。但在高溫高壓條件下的滲吸實驗研究很少，驅(qū)動滲吸發(fā)生的毛細力在高溫高壓條件下會有很大變化，有必要研究和掌握在實際儲層條件下的滲吸特征和機理。此外，水力壓裂液通過水汽擴散吸附進入儲層的量也少有研究分析，滯留在儲層中的壓裂液通過擴散作用能否消除水鎖效應(yīng)也有待進一步研究分析。

因此，設(shè)計一種模擬儲層高溫高壓條件下的滲吸、擴散吸附實驗裝置，記錄滲吸、擴散吸附過程樣品質(zhì)量變化，對研究儲層的自發(fā)滲吸、擴散吸附特征和機理具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置，利用該裝置可以定量、定性地模擬實際儲層條件下滲吸過程或者擴散吸附中樣品質(zhì)量隨時間變化。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置，包括：抽真空系統(tǒng)、氣體注入系統(tǒng)、液體注入系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。所述加熱系統(tǒng)控制實驗溫度；所述裝置通過抽真空系統(tǒng)排出空氣干擾；所述氣體注入系統(tǒng)從樣品罐上部內(nèi)腔注入氣體，當樣品罐中壓力穩(wěn)定不變，即樣品孔隙壓力與樣品罐中壓力達到平衡；所述液體注入系統(tǒng)從樣品罐下部內(nèi)腔注入液體，而液體注入引起樣品罐中壓力升高，使用調(diào)壓閥調(diào)節(jié)使得樣品罐中壓力保持不變；注入的液體與樣品接觸，進行高壓下自發(fā)滲吸；注入液體沒有與樣品接觸，則進行高壓下擴散吸附。

本發(fā)明提供了一種多孔介質(zhì)滲吸、擴散吸附實驗裝置關(guān)于滲吸實驗的實驗方法，包括如下步驟：

(1)樣品制備：將采集到的巖心制備成直徑為2.5cm,長度為1-2cm的圓柱形樣品，樣品側(cè)面使用環(huán)氧樹脂進行密封，防止液體或液體蒸發(fā)形成水汽從側(cè)面進入樣品。樣品上表面覆蓋一層聚乙烯薄膜，從而盡可能減小水汽從上表面進入。然后，樣品放入105℃的烘箱中持續(xù)烘干，直到24小時或更長的時間其重量變化不超過0.001g，認為樣品完全干燥，稱其重量為m₀。之后，樣品放入真空干燥器中冷卻直至實驗開始之前。

(2)檢測實驗儀器氣密性：通過氣體注入系統(tǒng)向樣品罐注入5MPa的甲烷壓力，觀測樣品罐中壓力在48小時之后變化情況。若樣品罐中壓力變化小于0.01MPa，認為實驗裝置氣密性良好。