[發(fā)明專利]一種超臨界溫壓下的滲流測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211392877.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN115791557A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁益龍;許天福;郝洋;封官宏;鐘承昊;汪禹;于涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G01N13/04
• 代理公司: 北京卓勝佰達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16026
• 代理人: 陳桂蘭

本發(fā)明公開了一種超臨界溫壓下的滲流測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置和方法，在深部超臨界地?zé)豳Y源開發(fā)中，針對(duì)高溫高壓下地?zé)醿?chǔ)層滲透性演化不確定問(wèn)題，解決了實(shí)驗(yàn)測(cè)試超臨界地?zé)醿?chǔ)層滲透性動(dòng)態(tài)演化問(wèn)題，該裝置包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、緩沖液系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)、耐高溫高壓巖心夾持器系統(tǒng)、回壓控制系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)和樣品收集系統(tǒng)。所述耐高溫高壓巖心夾持器系統(tǒng)包括耐高溫高壓巖心夾持器，所述耐高溫高壓巖心夾持器包括殼體，所述殼體的兩端分別通過(guò)第一堵頭和第二堵頭密封，所述第一堵頭和所述第二堵頭與所述殼體連接處設(shè)置有密封石墨圈。本發(fā)明能夠測(cè)試巖心在超臨界溫度和壓力條件下的滲透率及其隨化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)力變化影響下的動(dòng)態(tài)演化特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界地?zé)豳Y源開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界溫壓下的滲流測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置和方法。

背景技術(shù)

地?zé)崮苁且环N清潔高效的非常規(guī)新能源，具有儲(chǔ)量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。地?zé)崮芨咝ч_發(fā)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外能源形勢(shì)，碳達(dá)峰、碳中和的客觀需求。其中，超臨界地?zé)豳Y源勘探開發(fā)是世界地?zé)嵫芯康那把仡I(lǐng)域。超臨界地?zé)嵬ǔＶ笢囟群蛪毫_(dá)到水的超臨界點(diǎn)(374℃，22.1MPa)以上，地殼深部流體以超臨界相態(tài)存在。超臨界水(流體)具有較低的密度和動(dòng)力粘度，且具有更高的熱焓和壓縮系數(shù)，因此，超臨界地?zé)豳Y源開發(fā)具有極大的發(fā)電潛力，可以用來(lái)建設(shè)下一代地?zé)岚l(fā)電廠。

目前，全球超臨界地?zé)豳Y源勘探開發(fā)處于初步探索階段，僅冰島、意大利、美國(guó)、新西蘭、墨西哥、日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家開展了現(xiàn)場(chǎng)鉆探工作，并成功在冰島的Krafla和Reykjanes、美國(guó)的Geysers和Salton Sea、意大利的Larderello等多個(gè)地?zé)釄?chǎng)地鉆獲超臨界地?zé)豳Y源。值得注意的是，冰島基于Reykjanes地?zé)崽锏腎DDP-2井，成功開展了為期5個(gè)月的冷水注入刺激改造和對(duì)流循環(huán)測(cè)試作業(yè)，有望實(shí)現(xiàn)突破超臨界地?zé)豳Y源的試驗(yàn)性開發(fā)利用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)超臨界地?zé)豳Y源的持續(xù)項(xiàng)目投入和研究結(jié)果表明，超臨界地?zé)豳Y源是未來(lái)地下新能源開發(fā)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。我國(guó)目前雖沒(méi)有專門針對(duì)超臨界地?zé)豳Y源開展相關(guān)研究工作，但已有研究表明我國(guó)在青藏高原(如西藏羊八井和云南騰沖地?zé)崽?和長(zhǎng)白山等地區(qū)蘊(yùn)藏有潛在的超臨界地?zé)豳Y源。羊八井地?zé)崽锸堑湫偷膸r漿型熱田，地?zé)峋@探至950～1350m時(shí)，巖體溫度已達(dá)259℃；鉆探至1850m時(shí)，巖體溫度高達(dá)329℃。此外，大地電磁探測(cè)結(jié)果表明，在羊八井熱田北區(qū)深部約5km以下存在未完全冷卻的高溫熔融體，區(qū)內(nèi)超臨界地?zé)豳Y源開發(fā)潛力巨大。

超臨界地?zé)衢_發(fā)過(guò)程中，地?zé)崃黧w沿地層和井筒向上運(yùn)移過(guò)程中均伴隨著較大的溫度和壓力變化，將造成顯著的礦物溶解沉淀作用。尤其對(duì)于一些特殊的水解反應(yīng)，造成次生礦物體積明顯大于反應(yīng)前的原生礦物，如石英水解為高含水的沸石或粘土類礦物。此時(shí)，基質(zhì)和裂隙的孔隙度將直接受到礦物溶解沉淀作用的影響，并進(jìn)一步改變地層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性。實(shí)驗(yàn)研究超臨界地?zé)崃黧w在進(jìn)入亞臨界態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)過(guò)程中，溫度和壓力變化可能引發(fā)的劇烈流體流動(dòng)和水巖化學(xué)耦合作用，定量評(píng)價(jià)高溫高壓下流體-巖石水巖地球化學(xué)反應(yīng)對(duì)地層滲透性的影響，對(duì)準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)地殼深部流體運(yùn)移和超臨界地?zé)釀?dòng)態(tài)開采特征具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高溫高壓巖心滲流實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，其密封材料、密封方法和測(cè)試技術(shù)并不能滿足超臨界溫壓條件下的實(shí)驗(yàn)需求，因此還尚未開展超臨界溫壓條件下的滲流實(shí)驗(yàn)，無(wú)法探索超臨界地?zé)衢_發(fā)過(guò)程中可能出現(xiàn)的儲(chǔ)層堵塞和流體運(yùn)移特征，而這些基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題研究是保障超臨界地?zé)豳Y源可持續(xù)開發(fā)的關(guān)鍵。