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原文传递一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置及方法

专利名称：	一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，它包括气相注入系统、液相注入系统、第一三通阀（6）、驱替系统、测量系统和数据采集系统，所述气相注入系统和液相注入系统的注入管道分别与第一三通阀（6）的A口和B口相连，所述驱替系统与第一三通阀（6）的C口相连，所述测量系统与驱替系统相连，所述数据采集系统（26）与测量系统相连。本发明通过将产出水转化为水蒸气，用湿度仪测试混合气湿度从而换算得到产水量的方法，精确测量出页岩气水相渗实验中的产水量，实现对地层高温高压条件下页岩气水相渗曲线的在线检测，为页岩气藏的开发提供实验依据。
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：	刘建仪;蒋橹;余凡;刘淼
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910452613.1
公开号：	CN110411905A
代理机构：	成都金英专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	袁英
分类号：	G01N13/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：它包括气相注入系统、液相注入系统、第一三通阀(6)、驱替系统、测量系统和数据采集系统，所述气相注入系统和液相注入系统的注入管道分别与第一三通阀(6)的A口和B口相连，所述驱替系统与第一三通阀(6)的C口相连，所述测量系统与驱替系统相连，所述数据采集系统(26)与测量系统相连。 2.根据权利要求1所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述气相注入系统包括气相驱替泵(9)、中间容器A(10)、流量计(12)、气体加湿罐(13)和电磁阀(14)，所述气相驱替泵(9)与中间容器A(10)的进口端相连，所述流量计(12)的一端与中间容器A(10)的出口端相连，另一端与气体加湿罐(13)的进口管相连，所述电磁阀(14)的一端与气体加湿罐(13)的出口管相连，另一端连接至第一三通阀(6)的A口，所述中间容器A(10)和流量计(12)之间还设有第二三通阀(11)，第二三通阀(11)的A口和C口分别与中间容器A(10)和流量计相连，第二三通阀(11)的B口还连接有气瓶(8)。 3.根据权利要求1所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述液相注入系统包括液相驱替泵(1)、中间容器B(2)和过滤器(5)，所述液相驱替泵(1)与中间容器B(2)的进口端相连，所述过滤器(5)与中间容器B(2)的出口端相连，所述中间容器B(2)和过滤器(5)之间还设有第三三通阀(4)，第三三通阀(4)的A口和C口分别与中间容器B(2)和过滤器(5)相连，第三三通阀(4)的B口还连接有样品瓶(3)。 4.根据权利要求1所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述驱替系统包括烘箱(28)、岩心夹持器(27)、围压泵(16)、气体混合缸(21)和回压阀(17)，所述岩心夹持器(27)设置在烘箱(28)内，并与第一三通阀(6)的C口相连，所述围压泵(16)的出口管上安装有常开式四通阀(15)，常开式四通阀(15)的各出口均连有围压管，多根围压管分别连至岩心夹持器(27)的不同端面，所述回压阀(17)与岩心夹持器(27)相连，回压阀(17)的一侧连有加压泵(18)，所述气体混合缸(21)的一端与回压阀(17)相连，另一端连有尾气瓶(25)。 5.根据权利要求4所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述气体混合缸(21)和回压阀(17)之间设有第四三通阀(19)，第四三通阀(19)的A口和B口分别与回压阀(17)和气体混合缸(21)相连，第四三通阀(19)的C口还连有烧杯(20)。 6.根据权利要求4所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述测量系统包括插入式流量计(23)、湿度仪(24)和烘箱(28)内的温度仪，以及可供气体混合缸(21)放置的恒温箱(22)，所述插入式流量计(23)设置在恒温箱(22)内并与气体混合缸(21)相连，所述湿度仪(24)与气体混合缸(21)的首尾两端均相连。 7.根据权利要求6所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述插入式流量计(23)、湿度仪(24)、温度仪和恒温箱(22)分别均与数据采集系统(26)电连接。 8.根据权利要求1或7所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试装置，其特征在于：所述数据采集系统(26)为计算机。 9.一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试方法，其特征在于，包括以下步骤: S1：打开第二三通阀(11)的A口和C口，关闭B口，向中间容器中加气，注入一定气量后关闭第二三通阀(11)的C口，打开第三三通阀(4)的A口和C口，关闭B口，向中间容器中加水，加入一定水量后关闭第三三通阀(4)的C口； S2：准备页岩岩心，并将待测页岩岩心装入三轴应力岩心夹持器(27)； S3：关闭第一三通阀(6)的A口、第四三通阀(19)的A口，打开第一三通阀(6)的B口和C口，围压泵(16)加压至2MPa； S4：向中间容器中注水，控制围压始终比内压高出2MPa，同时控制回压阀(17)的压力比内压高出1～3MPa，分4～5次逐级加压至要求内压，然后增加围压至要求围压，防止岩心在加压过程中损坏，关闭第一三通阀(6)的C口，将烘箱(28)的温度调节至指定温度，饱和水12h； S5：恒温箱(22)温度调节至120℃，将中间容器A(10)加压至要求前端压力，回压阀(17)压力调节至指定尾端压力，打开实时采集软件，待内压稳定后，打开第一三通阀(6)的A口和C口、第二三通阀(11)的A口和C口、第三三通阀(4)的A口和C口、第四三通阀(19)的A口和C口，关闭第一三通阀(6)、第二三通阀(11)、第三三通阀(4)和第四三通阀(19)的B口，开始驱替实验； S6：实验结束后关闭第一三通阀(6)的C口、第四三通阀(19)的C口，打开第四三通阀(19)的B口，恒定围压和内压压差，同步降低围压泵(16)和回压阀(17)压力进行卸压操作。 10.根据权利要求9所述的一种高温高压页岩非稳态气水相渗测试方法，其特征在于：所述步骤S5还包括以下子步骤： S51：湿度仪(24)测得的t时刻的湿度为U，则t时刻下的累积产水量为：其中，V为气体混合缸(21)的标定体积，ρg为当前温度下干燥空气的密度，α为当前温度下饱和湿空气的含水率，ρw为当前温度下水蒸汽的密度，α与ρw均通过查表获得； S52：将岩样出口大气压力下、120℃测量的累积产量修正到岩样平均温度、压力下的值； Vi＝{ΔVwi+Vi-1+[2pa/(Δp+2pa)]ΔVgi}×{ZTpa/[Za(120+273.15)p]} (2) 其中，Vi为累积流体产量，Vi-1上一点的累积流体产量，ΔVwi某一时刻间隔的水增量，ΔVgi为插入式流量计(23)测得的某一时间间隔的气增量，Z为实验条件下的偏差因子； S53：绘制累计产气量∑Vg，累计产水量∑Vw，累计注入时间∑t的关系曲线； S54：在曲线上均匀取点，得到在一定时间间隔Δt内对应的产气量ΔVg、产水量ΔVwi，计算气水相对渗透率和平均含水饱和度；平均含水饱和度其中，Vw为累积出口水量气水相对渗透率其中，fw为含水率，fg为含气率，μg为实验条件下气体粘度，μw为实验条件下水相粘度； S55：绘制气水相对渗透率和含水饱和度的关系曲线。
所属类别：	发明专利