[发明专利]高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法

权利要求书

1.高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置，其特征在于：它包括驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统、流体分析系统和残余流体处理系统（30），所述的驱替系统包括注入泵（20）、配样器（21）、真空泵（22）、高温高压反应釜和高压驱替泵（23），所述的高温高压反应釜包括油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）、水样高温高压反应釜（38），注入泵（20）通过管路与配样器（21）进样口连接，连接注入泵（20）与配样器（21）的管路上设置有阀门A（1），真空泵（22）和配样器（21）的出口均通过管路A分别与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，配样器（21）和真空泵（22）的出口分别设置有阀门B（2）和阀门C（3），油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口分别设置有阀门D（5）、阀门E（7）和阀门F（9），地层渗流模拟系统也通过管路A与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，高压驱替泵（23）通过管路与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的下端入口同时连接，油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的下端入口分别设置有阀门G（4）、阀门H（6）和阀门I（8）； 

地层渗流模拟系统包括岩心夹片（26）、回压阀（27）、回压泵（28）、节流阀（17）和多功能烘箱（35），高温高压反应釜、气样高温高压反应釜（37）、水样高温高压反应釜（38）和岩心夹片（26）均置于多功能烤箱内，岩心夹片（26）岩包括岩心薄片（39）、上抗高温薄膜（40）、上蓝宝石玻璃片（41）、下抗高温薄膜（42）、下蓝宝石玻璃片（43）、左中心短管（44）和右中心短管（45），上抗高温薄膜（40）和下抗高温薄膜（42）分别覆压于岩心薄片（39）的上表面和下表面，上蓝宝石玻璃片（41）和下蓝宝石玻璃片（43）分别覆压于上抗高温薄膜（40）和下抗高温薄膜（42）的外侧，左中心短管（44）的右端和右中心短管（45）的左端均嵌入岩心薄片（39）内，岩心薄片（39）的四周用高温高压橡胶密封，岩心夹片（26）的左中心短管（44）与分别与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，岩心夹片（26）的右中心短管（45）与回压阀（27）相连的入口端连接，左中心短管（44）上依次安装有压力表A（18）和阀门J（10），右中心短管（45）上依次安装有阀门K（11）和压力表B（19），回压阀（27）的出口端通过管路与节流阀（17）的入口端连接，回压阀（27）与回压泵（28）通过管路相连，且连接回压阀（27）与回压泵（28）的管路上设置有阀门L（12）；

微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜（24）、计算机（34）和绝热可视窗（25），多功能烘箱（35）的顶盖开有一圆孔，圆孔位于顶盖内层的部分为螺纹孔，长焦距高倍显微镜（24）置于多功能烘箱（35）上，下端物镜正对绝热可视窗（25），计算机（34）直接连接高倍显微镜；

所述绝热可视窗（25）包括顶盘（46）、底盘（47）和螺栓（48），顶盘（46）为顶部镶有抗压钢化玻璃（49）且直径略小于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘（46）下部开有一凹槽，顶盘（46）左右两端开有圆形小管道，凹槽大小与岩心夹片（26）一致，用于放置岩心夹片（26），岩心夹片（26）的左中心短管（44）和右中心短管（45）分别安装于顶盘（46）对应侧的圆形小管道内，底盘（47）为底部镶有抗压钢化玻璃（49）且直径大于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘（46）设置于底盘（47）上侧且通过螺栓（48）与底盘（47）连接，底盘（47）的外圆周设置有螺纹，底盘（47）通过螺纹与烘箱顶盖内层连接；

流体分析系统包括气液分离器（31）、气相色谱仪（32）、油相色谱仪（33），节流阀（17）的出口端连接有三通（29），气液分离器（31）左端与三通（29）的第二端口连接，且连接气液分离器（31）与三通（29）的管路上设置有阀门M（14），气液分离器（31）上端出口连接气相色谱仪（32），气液分离器（31）下端与油相色谱仪（33）连接，气液分离器（31）连接气相色谱仪（32）和油相色谱仪（33）的管路上分别设置有阀门N（15）和阀门O（16）；

残余流体处理系统（30）连接三通（29）的第三端口，连接残余流体处理系统（30）与三通（29）的管路上设置有阀门P（13）。

2.采用如权利要求1所述的高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置的实验方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、实验准备工作；

S11、岩心夹片（26）制作：测试取样真实岩心孔渗，并将岩心打磨成岩心薄片（39），并用抗高压的两片蓝宝石玻璃夹紧岩心片，嵌入短嘴管，岩心薄片（39）四周采用耐温耐压橡胶密封；

S12、对取样油气进行色谱分析；

S2、微观渗流实验；

S21、连接好实验装置，用酒精、石油醚清洗实验系统，用实验气体排除管线中残余空气；

S22、对高温高压反应釜抽真空，然后通过注入泵（20）将配样器（21）中样品气转入高温高压反应釜，用增压泵直接加到原始地层压力P_i；

S23、保持高温高压反应釜压力，升高温度，直至原始地层温度下，模拟气体在原始地层条件下的状态；

S24、通过回压阀（27）将岩心夹片（26）出口端压力控制在P₁，岩心夹片（26）入口端压力P₂由高压驱替泵（23）以恒压或恒速工作方式自适应，岩心夹片（26）两端压差为P₂-P₁，同时利用高倍显微镜和计算机（34）对流体在岩心夹片（26）的微观渗流现象进行监测和图像采集；

S25、流体流过岩心夹片（26）经节流阀（17）减压后，通过三通（29）并用气液色谱分析仪对残余流体组分和浓度进行测试，对比实验前流体样品； 

S26、恒定实验温度，多次改变岩心夹片（26）出口端压力，通过高压驱替泵（23）恒压或恒速驱替，模拟观察在不同压力条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S27、恒定实验压力，通过多功能烘箱（35）改变实验温度，温度梯度为△T，模拟观察观察在不同温度条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S28、利用残余流体处理系统（30）对残余流体吸收处理；

S29、待实验结束后，整理实验仪器，以备下次使用。