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原文传递一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统及方法

专利名称：	一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统及方法
摘要：	本发明公开一种水力‑化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统及方法，包括双泵流体控制系统和三轴室、围压增压系统；所述三轴室包括轴向增压缸、三轴室支座、三轴室腔体、气泵；所述三轴室腔体上设有与三轴室腔体内腔相通的气管接头、轴向穿设的顶端支撑压头，内部设有流体循环压头、岩心；所述三轴室支座具有向上的轴向凸起部，所述顶端支撑压头、流体循环压头、岩心依次压在所述三轴室支座的轴向凸起部上；所述岩心侧面设有测量岩心内部压力的孔隙压力传感器。本发明可以模拟地层条件下循环的钻井液在水力压差单独作用、化学势差单独作用以及水力压差和化学势差耦合作用下的孔隙压力传递实验，得到各因素对孔隙压力的影响程度和变化规律。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	马天寿;彭念;陈平;刘阳;付建红;任海涛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910705023.5
公开号：	CN110308085A
代理机构：	北京中索知识产权代理有限公司
代理人：	房立普
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，包括双泵流体控制系统和三轴室、围压增压系统；所述三轴室包括轴向增压缸(23)、放置于轴向增压缸(23)上的三轴室支座(22)、设置于三轴室支座(22)上的三轴室腔体(18)、气泵(11)；所述三轴室腔体(18)上设有与三轴室腔体(18)内腔相通的气管接头(13)、轴向穿设的顶端支撑压头(14)，内部设有流体循环压头(15)、岩心(19)；所述三轴室支座(22)具有向上的轴向凸起部，所述顶端支撑压头(14)、流体循环压头(15)、岩心(19)依次压在所述三轴室支座(22)的轴向凸起部上；所述岩心(19)侧面设有测量岩心内部压力的孔隙压力传感器(21)；所述双泵流体控制系统包括增压泵A(1)、增压泵B(2)、通过进液管线A与增压泵A(1)连通上的溶液缸A(4)、通过进液管线B与增压泵B(2)连通的溶液缸B(9)；所述三轴室支座(22)内设有L形的进液流道、出液流道、进出油流道，所述流体循环压头(15)底面设有液体流道，侧面设有进液接头(16)、出液接头(17)；所述进液流道一端通过管线与进液接头(16)连通，另一端通过管线分别与增压泵A(1)、增压泵B(2)连通；所述出液流道的一端通过管线与出液接头(17)连通，另一端的出口处设有排液管线，所述排液管线上设有自动调节阀门开度大小的调节阀(24)、流量计(25)；所述进出油流道一端与三轴室腔体(18)的内腔相通，另一端通过管线与围压增压系统相通。 2.根据权利要求1所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，所述围压增压系统包括与进出油流道连通的围压增压缸(30)和与围压增压缸(30)连通的液压油缸(27)。 3.根据权利要求2所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，所述围压增压缸(30)上设有出油管线，所述出油管线上设有出油阀(29)，所述围压增压缸(30)与液压油缸(27)、进出油流道之间分别设有进油阀(28)、手动阀D(26)。 4.根据权利要求1所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，所述进液管线A上设有进液阀A(5)、出液管线A，所述出液管线A上设有出液阀A(3)；所述进液管线B上设有进液阀B(8)、出液管线B，所述出液管线B上设有出液阀B(10)；所述增压泵A(1)、增压泵B(2)的出液端分别设有手动阀A(6)、手动阀B(7)。 5.根据权利要求1所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，所述岩心(19)的外圆周面上设有热缩套(20)。 6.根据权利要求1所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验系统，其特征在于，还包括信号传输处理系统，所述信号传输处理系统包括控制台(32)、信号接收处理器A(31)、信号处理器B(33)；所述信号处理器A(31)分别与增压泵A(1)、增压泵B(2)、孔隙压力传感器(21)、轴向增压缸(23)、控制台(32)电连接，所述信号处理器B(33)分别与围压增压缸(30)、自动调节阀(24)、流量计(25)、控制台(32)电连接。 7.一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、实验材料的准备：向液压油缸(27)中灌装液压油；向溶液缸A(4)中灌装人工配制的模拟地层水；向溶液缸B(9)中灌装钻井液滤液；制备φ50×100mm的天然岩心或人造岩心； S2、岩心安装及管路连接：打开三轴室，安装岩心(19)、孔隙压力传感器(21)、进液管汇、出液管汇，连接传感器信号线，关闭密封三轴室； S3、加载到初始地层条件：启动系统，孔隙压力传感器(21)开始工作，通过控制台分别控制轴向增压缸(23)、围压增压缸(30)和增压泵A(1)的压力，使实验岩心的轴向应力、围压和孔隙压力达到初始地层状态； S4、利用该实验系统分别开展地层条件下循环的钻井液在水力压差单独作用下的孔隙压力传递实验，地层条件下循环的钻井液在化学势差单独作用下的孔隙压力传递实验，地层条件下循环的钻井液在水力压差和化学势差耦合作用下的孔隙压力传递实验。 8.根据权利要求7所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验方法，其特征在于，所述步骤S4中开展地层条件下循环的钻井液在水力压差单独作用下的孔隙压力传递实验的具体步骤为: A、保持轴向应力、围压为初始状态； B、保持自动调节阀阀门开度不变； C、通过控制台改变增压泵A(1)中的压力并使其压力保持恒定； D、观察控制台上三个孔隙压力传感器记录的数据； E、当三个孔隙压力传感器记录的数据相同且等于增压泵A(1)的压力后停止记录数据； F、通过控制台分别降低增压泵A(1)的压力、围压、轴向应力至0； G、打开三轴室，拆卸实验岩心； H、从控制台数据库中拷贝实验数据进行处理分析，实验结束。 9.根据权利要求7所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验方法，其特征在于，所述步骤S4中开展地层条件下循环的钻井液在化学势差单独作用下的孔隙压力传递实验的具体步骤为: a、保持轴向应力、围压为初始状态； b、保持自动调节阀(24)的阀门开度不变； c、通过控制台启动增压泵B(2)并使其压力等于初始地层条件增压泵A(1)的压力； d、打开手动阀B(7)、关闭手动阀A(6)、停止增压泵A(1)； e、观察控制台上三个孔隙压力传感器记录的数据； f、当三个孔隙压力传感器各自记录的数据趋于稳定不变后停止记录数据； g、通过控制台分别降低增压泵B(2)的压力、围压、轴向应力至0； h、打开三轴室，拆卸实验岩心； i、从控制台数据库中拷贝实验数据进行处理分析，实验结束。 10.根据权利要求7所述的一种水力-化学耦合作用下的孔隙压力传递实验方法，其特征在于，所述步骤S4中开展地层条件下循环的钻井液在水力压差和化学势差耦合作用下的孔隙压力传递实验的具体步骤为: (1)保持轴向应力、围压为初始状态； (2)保持自动调节阀(24)的阀门开度不变； (3)通过控制台启动增压泵B(2)，并使其压力大于或小于初始地层条件增压泵A(1)的压力； (4)打开手动阀B(7)、关闭手动阀A(6)、停止增压泵A(1)； (5)观察控制台三个孔隙压力传感器记录的数据； (6)当三个孔隙压力传感器各自记录的数据趋于稳定不变后停止记录数据； (7)通过控制台分别降低增压泵B(2)的压力、围压、轴向应力至0； (8)打开三轴室，拆卸实验岩心； (9)从控制台数据库中拷贝实验数据进行处理分析，实验结束。
所属类别：	发明专利