測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置。它的技術方案是這樣實現的：測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，它包括數據采集系統和實驗操作系統，它具體包括與三軸巖樣壓力室上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐和兩個測試試液儲罐、上流壓力變送器、上游柱塞泵，三軸巖樣壓力室下流依次連接下流模擬孔隙流體罐、下游柱塞泵、下流壓力變送器，上、下流壓力變送器之間連接差壓變送器，三軸巖樣壓力室連接圍壓泵、軸壓泵、回壓緩沖容器、氮氣瓶、回壓泵、油缸。本發明具有以下有益效果：本發明結構合理、操作簡單，能夠模擬地層條件測定不同流動在頁巖內的傳遞特征，研究流體對頁巖半滲透膜效率的影響。
【專利說明】測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及泥頁巖孔隙壓力傳遞分析技術，尤其涉及一種測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]泥頁巖壓力傳遞造成的井壁失穩是油氣井工程的一個研究難題，泥頁巖中流體濾失速率取決于井內液柱壓力與孔隙壓力的差值Λ P、鉆井液性能、井壁巖石的滲透率、鉆井液與巖石兩者之間的物化、力學作用等，這些控制因素的作用及機理是目前油氣勘探開發工程迫切需要解決的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，能有效的測試出泥頁巖滲透率和膜效率，從而分析它們對流體遷移所產生的影響。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，它包括數據采集系統和實驗操作系統，它具體包括與三軸巖樣壓力室9上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐2和兩個測試試液儲罐1，所述三軸巖樣壓力室9、上流模擬孔隙流體罐2之間的管路上連接著上流壓力變送器4，所述上流模擬孔隙流體罐2和兩個測試試液儲罐I通過三通閥連接上游柱塞泵3，所述三軸巖樣壓力室9下流依次連接下流模擬孔隙流體罐6、下游柱塞泵7，所述三軸巖樣壓力室9、下流模擬孔隙流體罐6之間的管路上連接著下流壓力變送器8，所述上流壓力變送器4、下流壓力變送器8之間連接差壓變送器5，所述三軸巖樣壓力室9環向壓力進口端連接圍壓泵10，兩者之間連接圍壓變送器11，所述三軸巖樣壓力室9軸向壓力進口端連接軸壓泵12，兩者之間連接軸壓變送器13，所述三軸巖樣壓力室9上流回壓進口端連接回壓緩沖容器19、氮氣瓶16，在所述三軸巖樣壓力室9、回壓緩沖容器19之間連接回壓閥14、回壓變送器15，在回壓緩沖容器19的下流連接回壓泵17、油缸18。
[0005]進一步地，所述上流模擬孔隙流體罐2、下流模擬孔隙流體罐6均選用活塞式中間容器。
[0006]進一步地，上游柱塞泵3選用雙柱塞無脈沖泵；下游柱塞泵7選用單柱塞結構的電
動計量泵。
[0007]進一步地，所述三軸巖樣壓力室9使用內裝測溫探頭、位移傳感器的三軸巖樣夾持器。
[0008]進一步地,所述三軸巖樣壓力室9中的三軸巖樣夾持器爸體米用油缸升降。
[0009]進一步地，所述圍壓泵10為單柱塞結構。
[0010]進一步地，所述軸壓泵12為單柱塞結構。
[0011]本發明具有以下有益效果:本發明結構合理、操作簡單，能夠模擬地層條件測定不同流動在頁巖內的傳遞特征，研究流體對頁巖半滲透膜效率的影響。【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的實驗裝置流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0014]參照附圖1標記說明:1、測試試液儲罐，2、上流模擬孔隙流體罐，3、上游柱塞泵，
4、上流壓力變送器，5、差壓變送器，6、下流模擬孔隙流體罐，7、下游柱塞泵，8、下流壓力變送器，9、三軸巖樣壓力室，10、圍壓泵，11、圍壓變送器，12、軸壓泵，13、軸壓變送器，14、回壓閥，15、回壓變送器，16、氮氣瓶，17、回壓泵，18、油缸，19、回壓緩沖容器。
[0015]本發明測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，它包括數據采集系統和實驗操作系統，它具體包括與三軸巖樣壓力室9上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐2和兩個測試試液儲罐1，所述三軸巖樣壓力室9采用內裝測溫探頭、位移傳感器，釜體采用油缸升降的三軸巖樣夾持器，所述三軸巖樣夾持器的工作原理:軸壓、圍壓為50MPa ;最高工作溫度:150°C ;軸壓、圍壓同時載，互不干擾；上下游兩路試驗液獨立循環工作，保壓精度高；釜體采用油缸升降，拆卸安裝方便。所述測試試液儲罐1、上流模擬孔隙流體罐2選用活塞式中間容器。所述三軸巖樣壓力室9、上流模擬孔隙流體罐2之間的管路上連接著上流壓力變送器4，所述上流壓力變送器4量程40MPa，精度0.25%F *S。所述上流模擬孔隙流體罐2和兩個測試試液儲罐I通過三通閥連接上游柱塞泵3，上游柱塞泵3選用雙柱塞無脈沖泵。所述三軸巖樣壓力室9下流依次連接下流模擬孔隙流體罐6、下游柱塞泵7，所述下流模擬孔隙流體罐6選用活塞式中間容器，下游柱塞泵7選用單柱塞結構的電動計量泵。所述三軸巖樣壓力室9、下流模擬孔隙流體罐6之間的管路上連接著量程40MPa，精度0.25%F.S的下流壓力變送器8。所述上流壓力變送器4、下流壓力變送器8之間連接差壓變送器5，所述差壓變送器5量程lOMPa，靜壓40MPa，精度0.25% F.S。所述三軸巖樣壓力室9環向壓力進口端連接圍壓泵10，所述圍壓泵10為單柱塞結構，具有壓力自動控制功能，能保持圍壓恒定。工作壓力:50MPa。兩者之間連接圍壓變送器11，所述圍壓變送器11量程60MPa，精度0.25% F-S0所述三軸巖樣壓力室9軸向壓力進口端連接軸壓泵12，所述軸壓泵12為單柱塞結構，具有壓力自動控制功能，能維持軸向壓力的恒定，工作壓力:50MPa。兩者之間連接軸壓變送器13，所述軸壓變送器13量程60MPa，精度0.25% F.S。由回壓閥14、回壓泵17、回壓緩沖容器19、氮氣瓶16、回壓變送器15等組成上流壓力穩定系統。用于控制上流循環壓力，保持循環境污染壓力穩定。所述三軸巖樣壓力室9上流回壓進口端連接回壓緩沖容器19、氮氣瓶16，在所述三軸巖樣壓力室9、回壓緩沖容器19之間連接回壓閥14、回壓變送器15，所述回壓變送器15量程40MPa，精度0.25%F.S。在回壓緩沖容器19的下流連接回壓泵17、油缸18。
[0016]在做“化學位差誘導的滲透壓力傳遞實驗測定泥頁巖膜效率”實驗時:
1、在巖樣上、下游兩端用地層水建立ΛP=O (如P±=PT=3.5MPa)；
2、將上游用低活度試液替換地層水，關閉下游閥門形成封閉端；
3、上、下游兩端形成化學位差，通過壓力傳感器和差壓傳感器實時檢測巖樣下游封閉端壓力動態變化，下游壓力大幅度減少時結束試驗；4、測得化學勢誘導最大壓差Λ Pnd (上、下游最大壓差)計算頁巖膜效率 在做“泥頁巖水力壓差傳遞實驗測定泥頁巖滲透率”實驗時:
1、建立初始壓差ΛP，
P上為Pm，
P下為P。
Δ P = Pffl-P0
2、Pm用回壓閥14控制，實驗過程中上游柱塞泵3不斷的打，維護Pm恒定；
3、Po用傳感器上限控制，達到Po下游柱塞泵7停，關閥門封閉下游；
4、實時檢測巖樣下游封閉端壓力動態變化。
[0017]用t2時刻下游壓力P (L, t2) t!時刻下游壓力P (Ut1)
計算泥頁巖滲透率
式中:K——滲透率；μ——鉆井液流體粘度；β——流體靜態壓縮率；v——下游封閉體積；A——巖樣橫截面積；L——巖樣長度。
[0018]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案`所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，它包括數據采集系統和實驗操作系統，其特征在于，它具體包括與三軸巖樣壓力室(9)上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐(2)和兩個測試試液儲罐(1)，所述三軸巖樣壓力室(9)、上流模擬孔隙流體罐(2)之間的管路上連接著上流壓力變送器(4 )，所述上流模擬孔隙流體罐(2 )和兩個測試試液儲罐(I)通過三通閥連接上游柱塞泵(3)，所述三軸巖樣壓力室(9)下流依次連接下流模擬孔隙流體罐(6)、下游柱塞泵(7)，所述三軸巖樣壓力室(9)、下流模擬孔隙流體罐(6)之間的管路上連接著下流壓力變送器(8)，所述上流壓力變送器(4)、下流壓力變送器(8)之間連接差壓變送器(5)，所述三軸巖樣壓力室(9)環向壓力進口端連接圍壓泵(10)，兩者之間連接圍壓變送器(11)，所述三軸巖樣壓力室(9)軸向壓力進口端連接軸壓泵(12)，兩者之間連接軸壓變送器(13)，所述三軸巖樣壓力室(9)上流回壓進口端連接回壓緩沖容器(19)、氮氣瓶(16)，在所述三軸巖樣壓力室(9)、回壓緩沖容器(19)之間連接回壓閥(14)、回壓變送器(15)，在回壓緩沖容器(19)的下流連接回壓泵(17)、油缸(18)。
2.根據權利要求1所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，所述上流模擬孔隙流體罐(2)、下流模擬孔隙流體罐(6)均選用活塞式中間容器。
3.根據權利要求1所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，上游柱塞泵(3 )選用雙柱塞無脈沖泵；下游柱塞泵(7 )選用單柱塞結構的電動計量泵。
4.根據權利要求1所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，所述三軸巖樣壓力室(9)使用內裝測溫探頭、位移傳感器的三軸巖樣夾持器。
5.根據權利要求1或4所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，所述三軸巖樣壓力室(9 )中的三軸巖樣夾持器釜體采用油缸升降。
6.根據權利要求1所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，所述圍壓泵(10)為單柱塞結構。
7.根據權利要求1所述的測定極低泥頁巖滲透率和膜效率的實驗裝置，其特征在于，所述軸壓泵(12)為單柱塞結構。
【文檔編號】G01N15/08GK103868841SQ201410122368
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】金雪松, 王永明 申請人:海安縣石油科研儀器有限公司