[发明专利]一种气体驱替置换天然气模拟实验系统及方法

权利要求书

1.一种气体驱替置换天然气模拟实验系统，其特征在于，包括：

第二控温箱以及放置于第二控温箱内的岩心夹持器；

气体注入装置；通过第八压力表连接在所述岩心夹持器入口端；向所述岩心夹持器内输送气体；

气体计量装置；连接在所述岩心夹持器出口端，用于所述模拟实验系统末端混合气体计量；

轴压和回压控制装置；分别连接所述岩心夹持器和所述气体计量装置，调节轴压或回压；

抽真空装置；所述抽真空装置与所述岩心夹持器连接，将所述模拟实验系统抽真空。

2.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述气体注入装置包括注入烃类气体的第一条支路、注入氮气的第二条支路和注入CO₂的第三条支路；所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路末端均连接所述第八压力表。

3.根据权利要求2所述的模拟实验系统，其特征在于，所述第一条支路、所述第二条支路和所述第三条支路均设置有上下游依次连接的气瓶、过滤器、气泵、若干阀门和储罐；其中所述第一条支路和所述第二条支路上设置流量计连接在所述储罐下游；其中所述第三条支路上设置恒速恒压泵连接在所述储罐下游；所述第三条支路上的所述储罐放置在第一控温箱中。

4.根据权利要求3所述的模拟实验系统，其特征在于，其中所述过滤器和所述气泵之间上下游依次设置阀门和压力表；所述气泵和所述储罐之间上下游依次设置所述阀门和单向阀；所述第一条支路和所述第二条支路上所述储罐和所述流量计之间设置所述单向阀，所述流量计与所述第八压力表之间设置所述阀门；所述第三条支路所述储罐和所述恒速恒压泵之间上下游依次设置所述单向阀和所述阀门；所述恒速恒压泵和所述第八压力表之间上下游依次设置安全阀和所述阀门。

5.根据权利要求3或4所述的模拟实验系统，其特征在于，所述气泵一侧连接空压机；所述储罐顶部设置所述压力表和温度计，底部设置放空阀；所述恒速恒压泵上连接所述压力表。

6.根据权利要求1-4任一所述的模拟实验系统，其特征在于，所述气体计量装置包括上下游依次连接的第四过滤器、第七单向阀、回压阀、高精度减压阀、干燥器、CH₄红外线气体分析仪、CO₂红外线气体分析仪和气囊；所述第四过滤器和第七单向阀之间上下游依次设置所述压力表和阀门；所述CO₂红外线气体分析仪和所述气囊之间设置流量计；所述轴压和回压控制装置与所述回压阀连接。

7.根据权利要求6所述的模拟实验系统，其特征在于，所述轴压和回压控制装置包括手摇泵和缓冲罐；所述手摇泵和所述缓冲罐之间设置所述阀门；所述缓冲罐分别通过所述阀门与所述回压阀和所述岩心夹持器连接。

8.一种气体驱替置换天然气模拟实验的方法，其特征在于，利用上述模拟实验系统进行气体驱替置换天然气模拟实验，步骤如下：

(1)CH₄等温吸附、解吸实验：

a将岩样放入岩心夹持器，利用抽真空装置将所述模拟实验系统抽真空；

b利用手摇泵将水注入到所述岩心夹持器中，增加至实验所需的轴压；

c将回压阀的压力、温度调节至实验所需；同时调节第二控温箱至实验所需温度，使得岩心夹持器中岩样温度稳定到实验目标温度；

d将第一条支路上的CH₄注入到所述岩心夹持器中，使得CH₄在所述岩心夹持器内的岩心饱和后停止CH₄注入；

e调节回压，或者调节第二控温箱的实验温度，并在该所述回压、温度下完成CH₄解吸；

(2)N₂和/或CO₂气体驱替置换CH₄。