[发明专利]低渗煤岩CO2

说明书

本发明公开了一种低渗煤岩CO₂驱替过程动态可视化模拟试验系统与方法，包括；实验区、流体控制区、监控区、气液流量末端采集区和数据采集控制区；本发明克服现有技术的不足，在总结现有渗透率测试、驱替模拟与可视化试验系统设备的基础上，特别研发了本系统；该系统够在实验室内模拟深部低渗煤层高温高压环境，实现低渗煤岩甲烷吸附与多气体注入驱替的模拟多变量多场耦合试验过程，并能够通过在线监测的X射线、电阻率与超声数据，计算得到煤岩润湿性和低渗介质与流体的在线动态可视化监测。本试验装置计算结果误差小、变量控制精度高、测试结果可靠、结果数据展示直观、适用多种气源、安全可靠等特点。

技术领域

本发明涉及一种CO₂驱替模拟试验系统，更具体的说是涉及一种低渗煤岩CO₂驱替过程动态可视化模拟试验系统与方法。

背景技术

煤层气(煤矿瓦斯)是高效洁净能源，但低渗煤层广泛分布，必须进行储层改造才能商业化开发。目前已经商业应用的水力压裂等改造方式难以在低渗煤层取得有效突破。CO₂注入煤层提高煤层气采收率受到行业普遍关注。

碳中和背景下的煤层CO₂地质封存与煤层气强化开发技术是推动温室气体减排与新能源开发的重要推力，受到全球高度关注。然而，CO₂地质封存过程的CO₂可注性、封存机制与封存容量、甲烷增产效果、储层动态与渗流等诸多科学问题尚待进一步破解。

目前，前人针对煤层CO₂驱替、可视化方法等已开展了大量的试验研究，研制了一系列模拟试验装置。但存在以下问题：对于低渗孔隙介质的测试效率低，测试结果误差相对较大；仪器只能完成渗流、注介质驱替实验中的其中一项或两项，功能比较单一，不能形成一整套完整的实验系统；可视化装置与方法仅能实验孔隙介质或流体的单一监测，且分辨率低，观测效果不理想。

因此，非常有必要开展多变量多场耦合条件下，适合不同气体注入的低渗煤岩CO₂驱替过程动态可视化模拟试验系统，揭示三向应力状态下CO₂注入-运移-封存全周期过程中储层孔隙率-渗透率演化、多相流体与地质体长时耦合机制等，为非常规天然气开采、CO₂封存过程机制研究提供重要的实验研究手段。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低渗煤岩CO₂驱替过程动态可视化模拟试验系统与方法，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低渗煤岩CO₂驱替过程动态可视化模拟试验系统，包括：

实验区；所述实验区包括参考室和样品室；所述参考室和所述样品室均连接有轴压加载系统和围压加载系统；所述围压加载系统具有温度控制功能；

流体控制区；所述流体控制区包括与所述参考室和所述样品室的流体进口独立连通的液体注入系统，以及分别并联并与所述参考室和所述样品室的气体进口连通的CH₄注入系统、CO₂注入系统，He注入系统和其他气体注入系统；还包括与所述参考室和所述样品室连通的抽真空系统；

监控区；所述监控区包括安装在各管路流体出入口的气体流量监控系统、与所述样品室连通的应力应变控制系统、与所述参考室和所述样品室连通的温压控制系统、朝向所述样品室的CT可视控制系统、与所述样品室连通的电阻率监控系统、位移监控系统，以及与所述样品室连通的超声监测系统；

气液流量末端采集区；所述气液流量末端采集区与所述参考室和所述样品室的气体出口连通；

数据采集控制区；所述数据采集控制区与各电气元件和传感器电性连接。