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原文传递基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法

专利名称：	基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法
摘要：	本发明公开了基质‑裂缝系统气体流动模拟装置与方法，该装置包括依次连接的气体增压注入系统、模型系统、恒温控制系统和计量系统，气体增压注入系统包括：气源罐和对气源罐中流出的气体进行增压的增压机构；模型系统包括：串联的三级岩心夹持器、为每级岩心夹持器提供围压的围压泵，以及设置在每级岩心夹持器入口端的压力表；三级岩心夹持器中依次装有基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心；恒温控制系统设在模型系统外，用于模拟地层温度；计量系统包括设置在最后一级岩心夹持器出口端的流量计和温度传感器。本发明能够实现高温高压条件下气体在储层基质‑裂缝系统中的流动模拟。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国石油大学(北京)
发明人：	曲鸿雁;左洁;周福建;杨凯;胡佳伟;李奔;姚二冬;梁天博
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910353949.2
公开号：	CN110018105A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	侯玲玲;李辉
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	102249 北京市昌平区府学路18号
主权项：	1.基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，包括：依次连接的气体增压注入系统、模型系统、恒温控制系统和计量系统，所述气体增压注入系统包括：气源罐和对所述气源罐中流出的气体进行增压的增压机构；所述模型系统包括：串联的三级岩心夹持器、为所述岩心夹持器提供围压的围压泵，以及设置在每级岩心夹持器入口端的压力表；所述三级岩心夹持器中依次装有基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心；所述恒温控制系统设在所述模型系统外，用于模拟地层温度；所述计量系统包括设置在最后一级所述岩心夹持器出口端的流量计和温度传感器。 2.如权利要求1所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，所述气体增压注入系统还包括过滤罐，所述过滤罐内设置有活性炭和吸水硅胶。 3.如权利要求2所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，所述气源罐的出口设置有进气阀，所述进气阀与所述过滤罐之间设置有连接管线；所述增压机构包括：相互并联的第一活塞容器和第二活塞容器，以及增压泵，所述第一活塞容器和所述第二活塞容器具有上端并联节点和下端并联节点，所述上端并联节点包括第一管口和第二管口，所述第一管口通过设置有第一连通阀的管线与所述连接管线相连接，所述第二管口通过设置有第二连通阀的管线与所述连接管线相连接；所述下端并联节点的管口与所述增压泵相连接。 4.如权利要求3所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，所述基质-裂缝系统气体流动模拟装置中的所有气体管线的管口焊接有防爆接头。 5.如权利要求4所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，所述三级岩心夹持器分别为第一级岩心夹持器、第二级岩心夹持器、第三级岩心夹持器，所述第一级岩心夹持器的入口端设置有第一压力表，所述第二级岩心夹持器的入口端设置第二压力表，所述第三级岩心夹持器的入口端设置有第三压力表，所述围压泵同时向所述第一级岩心夹持器、第二级岩心夹持器和第三级岩心夹持器提供围压。 6.如权利要求5所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置，其特征在于，所述第一活塞容器的容积为2L，最大工作压力为50MPa；第二活塞容器的容积为500mL，最大工作压力为140MPa，所述第一压力表的量程为140MPa，所述第二压力表的量程为80MPa，所述第三压力表的量程为20MPa，所述恒温控制系统包括恒温箱，以及设置在所述恒温箱的侧面底部的循环风机。 7.基于权利要求5所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置的气体流动模拟方法，其特征在于，包括：根据基质岩心和天然裂缝岩心渗透率比值，选取基质岩心和天然裂缝岩心，与人工裂缝岩心放置于三级岩心夹持器中，形成基质-天然裂缝-人工裂缝系统；设定初始注入压力、有效应力、初始温度、实验目标压力和实验目标温度，基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心所对应的岩心夹持器的入口端分别为A节点、B节点、C节点，所述人工裂缝所对应的岩心夹持器的出口端为D节点，进行气体增压和注入；保持有效应力和温度不变，按照一定的压力间隔，增加注入压力至所述实验目标压力；改变所述温度，按照一定的温度间隔，重复上述气体增压和注入的步骤，逐步增加温度至所述实验目标温度；或者，保持所述初始注入压力和有效应力不变，按照一定温度间隔，增加温度至所述实验目标温度；改变所述初始注入压力，按照一定的压力间隔，重复上述气体增压和注入的步骤，逐步增加压力至所述实验目标压力；获取不同温度和压力条件下出口端流量以及A节点、B节点、C节点、D节点的压力。 8.基于权利要求5所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置的气体流动模拟方法，其特征在于，包括：根据基质岩心和天然裂缝岩心渗透率比值，选取基质岩心和天然裂缝岩心，与人工裂缝岩心放置于三级岩心夹持器中，形成基质-天然裂缝-人工裂缝系统；设定初始注入压力、有效应力、实验目标压力和实验目标温度，基质岩心、天然裂缝岩心、人工裂缝岩心所对应的岩心夹持器的入口端分别为A节点、B节点、C节点，所述人工裂缝所对应的岩心夹持器的出口端为D节点，进行气体降压和注入；保持有效应力和温度不变，按照一定的压力间隔，降低注入压力至所述实验目标压力；改变所述温度，重复上述气体降压和注入的步骤，逐步增加温度至所述实验目标温度；或者，保持所述初始注入压力和有效应力不变，按照一定温度间隔，增加温度至所述实验目标温度；改变所述初始注入压力，按照一定的压力间隔，重复上述气体降压和注入的步骤，降低压力至所述实验目标压力；获取不同温度和压力条件下，出口端流量以及A节点、B节点、C节点、D节点的压力。 9.如权利要求7或8所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置的气体流动模拟方法，其特征在于，所述实验目标温度从20摄氏度升高到150摄氏度，增压过程中所述实验目标压力从5Mpa增加到140Mpa，降压过程中所述实验目标压力从140Mpa降低到5MPa。 10.基于权利要求1至6任一所述的基质-裂缝系统气体流动模拟装置的气体流动模拟方法，其特征在于，气体流动方程中气体的性质均是温度和压力的函数关系，所述气体的性质包括密度、粘度，基质中气体滑脱效应以及裂缝岩心中非达西渗流也受到温度和压力的影响，所述方法还包括：改变温度和压力进行气体流动模拟，然后根据实验数据，拟合函数曲线，修正考虑温度和压力影响的气体流动方程。
所属类别：	发明专利