[发明专利]一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置及其实验方法，包括：抽真空系统、气体注入系统、液体注入系统和加热系统。所述加热系统控制实验温度；所述装置通过抽真空系统排出空气干扰；所述气体注入系统从样品罐上部内腔注入气体，当样品罐中压力稳定不变，即样品孔隙压力与样品罐中压力达到平衡；所述液体注入系统从样品罐下部内腔注入液体，而液体注入引起样品罐中压力升高，使用调压阀调节使得样品罐中压力保持不变。当注入的液体与样品接触，进行高压下自发渗吸；当注入液体没有与样品接触，则进行高压下扩散吸附。所述装置可以实现模拟储层高温高压条件下渗吸和扩散吸附对油气藏压裂改造具有重要意义。

技术领域

本发明涉及水力压裂在油气藏开发技术领域，特别是涉及一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置及其实验方法。

背景技术

多级水力压裂技术在常规和非常规油气藏中广泛应用。这一技术在储层中形成微裂缝，减小油、气、水的流动阻力，沟通油、气、水的流动通道，从而可以大大提高生产效率。但对于非常规油气藏来说，水力压裂液的返排率往往低于40％，大量压裂液滞留在储层中将影响其产能。

自发渗吸是指多孔介质在毛细管力驱动下吸入某种润湿液体的过程。由于非常规油气藏具有低孔隙度、低渗透率的特性，水力压裂液会在较大毛细力作用下进入储层孔隙中且不容易返排，进而堵塞气体运移通道降低其产能。自发渗吸可能是造成大量压裂液滞留在储层中而返排率低的重要机理，研究自发渗吸特征和机理有利于非常规油气藏的成功开发。

目前，大多数渗吸实验是在常温常压下进行，样品在常温常压下的渗吸规律已经得到很好研究。但在高温高压条件下的渗吸实验研究很少，驱动渗吸发生的毛细力在高温高压条件下会有很大变化，有必要研究和掌握在实际储层条件下的渗吸特征和机理。此外，水力压裂液通过水汽扩散吸附进入储层的量也少有研究分析，滞留在储层中的压裂液通过扩散作用能否消除水锁效应也有待进一步研究分析。

因此，设计一种模拟储层高温高压条件下的渗吸、扩散吸附实验装置，记录渗吸、扩散吸附过程样品质量变化，对研究储层的自发渗吸、扩散吸附特征和机理具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置，利用该装置可以定量、定性地模拟实际储层条件下渗吸过程或者扩散吸附中样品质量随时间变化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置，包括：抽真空系统、气体注入系统、液体注入系统和加热系统。所述加热系统控制实验温度；所述装置通过抽真空系统排出空气干扰；所述气体注入系统从样品罐上部内腔注入气体，当样品罐中压力稳定不变，即样品孔隙压力与样品罐中压力达到平衡；所述液体注入系统从样品罐下部内腔注入液体，而液体注入引起样品罐中压力升高，使用调压阀调节使得样品罐中压力保持不变；注入的液体与样品接触，进行高压下自发渗吸；注入液体没有与样品接触，则进行高压下扩散吸附。

本发明提供了一种多孔介质渗吸、扩散吸附实验装置关于渗吸实验的实验方法，包括如下步骤：

(1)样品制备：将采集到的岩心制备成直径为2.5cm,长度为1-2cm的圆柱形样品，样品侧面使用环氧树脂进行密封，防止液体或液体蒸发形成水汽从侧面进入样品。样品上表面覆盖一层聚乙烯薄膜，从而尽可能减小水汽从上表面进入。然后，样品放入105℃的烘箱中持续烘干，直到24小时或更长的时间其重量变化不超过0.001g，认为样品完全干燥，称其重量为m₀。之后，样品放入真空干燥器中冷却直至实验开始之前。

(2)检测实验仪器气密性：通过气体注入系统向样品罐注入5MPa的甲烷压力，观测样品罐中压力在48小时之后变化情况。若样品罐中压力变化小于0.01MPa，认为实验装置气密性良好。