[发明专利]一种高温高压气水两相可视及测量试验方法

说明书

本发明公开了一种高温高压气水两相可视及测量试验方法，该方法能够对试件在高温条件下加载轴压和围压，试件尺寸为Ф50×100mm，试件轴压与围压达70MPa，试件环境温度达250℃，能模拟煤层埋藏深度达1000m以深的地质环境条件。与现有的高温高压气水两相渗流方法相比，本发明充分考虑矿物地质赋存条件下的地应力条件，不仅是高温高压热解反应的试验方法及试验装置的重要革新，更为大埋深不可开采矿物的原位溶浸采矿提供了可行的试验方法。

技术领域

本发明涉及一种高温高压气水两相可视及测量试验方法，属于高温高压渗流技术领域。

背景技术

原位注热开采属于原位溶浸采矿的范畴，它是通过在开采目标矿层上覆地表布置井网，将热解流体注入目标矿层，利用注入流体与矿层有用组分之间发生的物理、化学、热、力等耦合作用原理，对矿层进行热解并将其中有用组分转变为流体，流动传输至目标井，而后排采至地面的一种采矿方法。与露天开采或井工开采相比，具有安全、高效、节能、环保等方面的巨大优势，由于不破坏地表、不污染环境，在地下矿产资源开采、尤其是深部矿产资源开采中具有极为广阔的发展应用前景，因此，对原位注热开采进行理论研究，具有十分重要的意义与价值。

已有的研究提出注过热水加热煤层，以达到提高煤层渗透性的技术方案是可行的，现有的煤层气领域研究主要侧重气井开发技术等方面，由于煤岩力学特性与实验条件等方面的限制，研究进展比较缓慢，针对煤层气井排水产气过程渗流特性及渗透率变化的实验理论研究较少，在一定程度上制约了煤层气资源高效开发。需要通过实验研究应力、温度作用下，解吸气体与煤层水两相渗流规律，目前由于高温对加热方式、渗透装置密封性能的限制，相关的实验研究大部分集中在100℃以下，对于高温应力条件下煤体气水两相渗流的研究很少。其试验条件与地下注热条件相距甚远，不能体现深部矿物赋存的地应力条件。为更加真实模拟深部地下矿物的赋存条件，进行高温高压渗流实验研究，需要对试验方法及试验装置进行重要革新。

发明内容

本发明旨在提供一种高温高压气水两相可视及测量试验方法，根据开采煤层赋存条件下的地应力条件，公开提供一种能够满足在试验室内对地下深部煤层进行注热强化瓦斯抽采的两相渗流研究的先进、高效、直观、可靠的试验方法。

本发明主要用于对低渗透煤层进行注热强化煤层气开采的气水两相渗流试验研究，通过对高温高压条件下试件进行渗透性试验、进行产水产气分析，为原位注热开采提供理论依据。

本发明提供了一种高温高压气水两相可视及测量试验方法，该方法能够对试件在高温条件下加载轴压和围压，试件尺寸为Ф50×100mm，试件轴压与围压达70MPa，试件环境温度达250℃，可模拟煤层埋藏深度达1000m以深的地质环境条件。

以上试验方法的实施采用一种高温高压气水两相可视及测量试验装置，该试验装置包括高精度计量装置、气液两相注入装置、流体产物排出装置、测试控制装置及岩心夹持器。

高精度计量装置是装置的重要组成部分，主要对实验注入与产出流体进行计量；包括金属外壳、带刻度耐高压石英管、毛细管、密封垫、流体收集容器、阀门；

岩心夹持器包括耐高温硅胶套筒、球形座、绝缘片及外壳。试件四周由耐高温硅胶套筒密封，试件流体流入端放置球形座，将试件和硅胶套筒放入夹持器内，流体流出端堵头位置包裹厚度0.5mm聚四氟乙烯（PTFE）绝缘片，将夹持器做绝缘处理，可测量不同流体含量下试件的电阻率。

气液两相注入装置包括气相装置和液相装置，气相装置将高压气体注入到岩心夹持器，给试件加载不同的孔隙压力；液相装置将高压液体注入到岩心夹持器，给试件加载不同的轴压、围压、孔隙压力，以模拟矿物的真实埋藏地质环境。

气相装置包括气瓶、调压阀、进气阀和流体进入孔，气体通过调压阀进行加压，通过流体进入孔进入夹持器内腔。液相装置包含加压手摇泵、压力表、稳压器、进液阀、流体进入孔，加压手摇泵将带压力的液体注入稳压器稳压，由流体进入孔进入夹持器腔内。