[发明专利]一种三轴渗透率测试方法有效

专利信息
申请号: 201810097034.5 申请日: 2018-01-31
公开(公告)号: CN108414418B 公开(公告)日: 2020-08-25
发明(设计)人: 刘世奇;黄华州;杜艺;周效志;桑树勋;王恬;方辉煌;王冉 申请(专利权)人: 中国矿业大学
主分类号: G01N15/08 分类号: G01N15/08
代理公司: 北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙) 32205 代理人: 尹清静
地址: 221000*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明公开了一种三轴渗透率测试方法,属于煤层气开采领域,由模型系统(1)盛装岩样和施加压力脉冲,由气体控制系统(2)向模型系统(1)提供试验气体,由温度控制系统(3)控制模型系统(1)温度,由三轴加载系统(4)向模型系统(1)岩心夹持器施加围压和轴压,由抽真空系统(5)对试验装置抽真空,由气体样品采集系统(6)检测试验后气体组分,由电气控制及监控系统对试验过程进行监控;具体步骤为:试样装罐、气密性检查、进行渗透率测试、试验系统清理。本发明能够在实验室内模拟深部地层高温高压环境,通过在岩样入口端施加压力脉冲,计算压力脉冲的衰减数据得到岩样渗透率。本发明测试效率高、受外界干扰小,测试结果更加准确。
搜索关键词: 一种 渗透 测试 方法
【主权项】:
1.一种三轴渗透率测试方法,其特征在于,所使用的试验装置包括:用于盛装岩样和施加压力脉冲的模型系统(1)、用于向模型系统(1)提供试验用气体的气体控制系统(2)、用于控制模型系统(1)温度并使其保持恒温的温度控制系统(3)、用于向模型系统(1)内岩心夹持器施加围压和轴压的三轴加载系统(4)、用与对试验装置抽真空的抽真空系统(5)、用于收集并检测试验后气体组分的气体样品采集系统(6)和电气控制及监控系统;具体步骤如下:a)试样装罐:对岩样进行平衡水分或平衡油分处理;接通模型系统(1)、气体控制系统(2)、温度控制系统(3)、三轴加载系统(4)、抽真空系统(5)、气体样品采集系统(6)和电气控制及监控系统的管路和线路;打开岩心夹持器(1.1),将用游标卡尺测量过的岩样放入岩心夹持器(1.1)的样品室内,放入前,在岩样上放置应变片,放置好后,将密封好的岩心夹持器(1.1)放置在温度控制系统(3)内的电加热套内;b)气密性检查:由环压跟踪泵(4.2)对岩心夹持器(1.1)加围压至2MPa;打开除阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)之外的所有阀门,向试验装置内注入高纯氦气,将装置内部的空气替换出去;关闭所有阀门,打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)外的所有阀门,启用真空泵(5.1)对装置进行抽真空;关闭所有阀门,运行控制软件,对岩心夹持器(1.1)加热至试验温度;打开阀门六(2.81)、阀门十(2.85)、阀门十三(2.88)、阀门十六(2.91)和阀门一(1.61),向上游参考缸(1.21)内注入高纯氦气,使上游参考缸(1.21)内的压力高于试验最高压力1MPa,关闭阀门十六(2.91),打开阀门二(1.62),使上游参考缸(1.21)和岩心夹持器(1.1)的样品室之间压力平衡,同时增加围压和轴压,保证注入压力和围压、轴压同时升高至试验要求压力,关闭阀门一(1.61);打开阀门十六(2.91)、阀门三(1.63)和阀门四(1.64),向下游参考缸(1.22)内注入高纯氦气,使下游参考缸(1.22)内的压力高于试验最高压力1MPa,关闭阀门十六(2.91),使下游参考缸(1.22)和岩心夹持器(1.1)的样品室之间压力平衡,同时增加围压和轴压,保证注入压力和围压、轴压同时升高至试验要求压力,关闭阀门二(1.62)、阀门三(1.63)和阀门四(1.64);采集上游参考缸(1.21)、下游参考缸(1.22)和岩心夹持器内的压力数据,观察压力是否平稳;若压力平稳,将装置内的气体泄放掉,同时卸掉围压,若压力不平稳,重复步骤a);c)进行渗透率测试:①由环压跟踪泵(4.2)向岩心夹持器(1.1)加围压至2MPa,打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)外的所有阀门,启用真空泵(5.1)对装置进行抽真空;运行控制软件,打开阀门八(2.83),向装置内注入少量纯度为99.99%的高纯甲烷,清洗管路;再抽真空,注入甲烷清洗管路,重复3‑5次,确保装置内的氦气清洗干净;②关闭所有阀门,设置并调节温度控制系统的温度,使岩心夹持器(1.1)的温度稳定在试验设计温度;③打开阀门十(2.85)、阀门十三(2.88)、阀门十六(2.91)、阀门二(1.62)、阀门三(1.63)、阀门四(1.64),再打开阀门八(2.83)或阀门七(2.82)或阀门六(2.81),向下游参考缸(1.22)内注入甲烷或CO2或氦气,使其压力达到试验设计压力,关闭阀门十六(2.91)和阀门二(1.62),使下游参考缸(1.22)和岩心夹持器(1.1)样品室二者压力平衡,同时增加围压和轴压;④停止注入气体,待岩心夹持器(1.1)内的压力和围压、轴压稳定;若岩心夹持器(1.1)内的压力下降,重复步骤③,直至岩心夹持器(1.1)样品室内的压力及围压、轴压稳定在试验设计压力;⑤打开阀门十六(2.91)和阀门一(1.61),向上游参考缸(1.21)内注入甲烷或CO2或氦气,使其内的气体注入压力高于岩心夹持器(1.1)和下游参考缸(1.22)内的气体压力,使其达到试验设计入口压力;⑥关闭阀门十六(2.91),停止注入气体,打开阀门二(1.62),使上游参考缸(1.21)、岩心夹持器(1.1)样品室和下游参考缸(1.22)之间连通;⑦启动控制软件采集时间、岩心夹持器(1.1)样品室内的压力、温度、应力‑应变、两个参考缸内的压力及压差等相关数据,并形成数据文件;按照下式计算岩样的渗透率值:式中,K为测试渗透率,md;c为岩样孔隙中流体压缩系数,1/MPa;μ为流体粘度,mPs·s;为岩样孔隙度;L为岩样长度,m;s为上、下游参考缸压差△p与时间t在半对数坐标中的斜率;a、b分别为岩样孔隙体积与上、下游参考缸容积的比值,当a=b=1时,f(a,b)=1.71;d)试验系统清理:试验结束后,打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)和阀门八(2.83)之外的所有阀门,对装置内的气体进行泄放,同时将岩心夹持器(1.1)内的围压及轴压卸掉;解除管路及线路连接,冷却降温;取出岩心夹持器(1.1)样品室内的岩样,将装置的各元件归类放好。
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