[发明专利]一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置

说明书

本发明公开了一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其特征在于该装置可一体化实时监控、模拟真实深层环境下页岩岩心水化作用内部微裂缝扩展情况，研究其扩展机理，并分析其对页岩渗透率及页岩气采收率的影响。所述装置包括高温高压水化反应釜、变温注水循环装置及移动超声波检测装置三部分，高温高压水化反应釜模拟高温、高压条件下，液态水循环流动及其与试样充分接触的水化作用环境；变温注水循环装置精确控制影响页岩微裂缝扩展特性的温度、围压、流速、注水压力及注水时间等因素；移动超声波检测装置实时检测页岩岩心内部微裂缝扩展情况，实现岩心水化作用与裂缝扩展检测的同步进行。该装置操作简单，移动方便，便于研究高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性，对深层油气勘探开发具有重要意义。

技术领域：

本发明涉及一种检测页岩水化微裂缝扩展的实验装置，具体涉及一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，属于深层油气勘探开发领域。

背景技术：

页岩油气藏具有低孔、低渗的特性，页岩油气井几乎无自然产能，往往需要进行储层改造来提高油气产能。水力压裂是页岩储层改造的一种主要方式，通过水力压裂使储层形成复杂裂缝网络来实现页岩油气产能的提升。随着油气勘探开发技术的不断进步，页岩油气探勘开发已由浅层向深层发展，而深部页岩储层所处的高温高压环境，使得深部地层温度、压力及液态水等耦合作用增加，深部储层裂隙发育与扩展情况变得更加复杂。研究表明，页岩吸水后会发生水化，页岩的水化作用可以促进页岩次生裂缝的产生，进而形成较为复杂的裂缝网络。因此，高温高压条件下页岩在液态水循环作用下水化微裂缝扩展特性的研究十分必要。

然而，目前高温高压环境下模拟页岩水化作用检测微裂缝扩展情况的实验设备存在如下缺陷和不足：

(1)页岩水化实验大多在常温常压下或较低的围压下进行，无法模拟真实的深层地层环境，无法得出深部储层页岩水化作用对水力裂缝复杂程度的影响即页岩水化微裂缝扩展特性等问题。

(2)实验方法主要有表面观察分析、核磁共振技术和CT扫描技术等方法。其中表面观察分析法只能观测页岩岩心外侧裂缝扩展情况，无法对页岩内部微裂缝扩展情况进行判断分析；核磁共振技术和CT扫描技术测定页岩水化微裂缝实验方法需要在页岩岩心水化结束，对水进行排出处理后才能进行检测，无法对裂缝扩展情况进行实时监控及模拟深层页岩高温高压的水化作用环境。此外，核磁共振技术、CT扫描技术实验设备昂贵，操作步骤复杂。

(3)高温高压釜结构局限性大，普通的高温高压釜仅能提供高温高压环境，不能提供深部岩层液态水等流体作用的环境，无法模拟真实的深部地层环境下页岩在充满液态水时内部微裂缝的扩展情况。

(4)目前的页岩水化作用实验方法，将页岩岩心试样在一定条件下浸泡若干小时，费时费工，且不能满足实时测试页岩试样微裂缝扩展的要求。

为解决常规测试页岩试样水化作用微裂缝扩展的实验装置不能模拟深层真实环境、不能实时测试页岩试样微裂缝扩展情况以及实验的费时费工问题，本发明借助高温高压水化反应釜、变温注水循环装置、超声波检测装置，发明了一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，形成适用于检测高温高压液态水环境下页岩水化微裂缝扩展特性的一体化实时监控实验装置。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，该装置结构简单，操作方便，监测精度高，能够模拟真实深部页岩储层高温、高压环境并实时监测页岩岩心水化作用内部微裂隙扩展情况。

为达成上述目的，本发明采用以下技术方案：