一种岩石-流体交互作用模拟实验系统

专利主权项内容

1.一种岩石-流体交互作用模拟实验方法，其特征在于：岩石-流体交互作用模拟实验方法利用岩石-流体交互作用模拟实验系统实现，所述实验系统包括岩心室、溶液进出管汇、气体进出管汇和抽真空管汇，所述岩心室包括罐体(6)、设置于罐体(6)的盖体(23)、放置于盖体(23)顶部的多个测重仪(10)，所述罐体(6)的内壁上设置有加热仪(7)，罐体(6)的外侧壁上设置有用于测量罐体(6)内温度的温度计(8)，温度计(8)的输出端口与加热仪(7)的输入端口经信号线连接，所述测重仪(10)的底部固设有细线(21)，细线(21)向下贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内，细线(21)的底部悬挂有岩心(15)；所述溶液进出管汇包括进液管线和出液管线，所述进液管线包括气泵(17)、手动阀A(16)、封闭式溶液缸(14)和进液阀(11)，封闭式溶液缸(14)的侧壁上设置有刻度尺，气泵(17)的出气口处连接有手动阀A(16)，手动阀A(16)的末端从上往下伸入于封闭式溶液缸(14)中，进液阀(11)的一端从上贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内，进液阀(11)的另一端从上往下伸入于封闭式溶液缸(14)中，所述出液管线包括顺次连接的压力表A(24)和出液阀(12)，压力表A(24)的另一端贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内；所述气体进出管汇包括进气管线和出气管线，所述进气管线包括顺次连接的气瓶(1)、增压泵(2)和进气阀(4)，进气阀(4)的另一端贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内，所述出气管线包括顺次连接的压力表B(5)和出气阀(3)，压力表B(5)的另一端贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内；所述抽真空管汇包括顺次连接的真空泵(9)、手动阀B(19)、真空表(18)和手动阀C(20)，手动阀C(20)的另一端贯穿盖体(23)且伸入于罐体(6)内；所述进液阀(11)的另一端连接有分流接头A(13)，分流接头A(13)的末端从上往下伸入于封闭式溶液缸(14)中；所述实验系统模拟岩石-流体交互作用的方法，它包括以下步骤：S1、实验材料的准备：向封闭式溶液缸(14)中灌装溶液，溶液为人工配制的模拟地层水；准备用于实验的气瓶(1)，气瓶(1)内盛装气体的类型可根据设计的实验方案自行确定，气体类型为甲烷、二氧化碳或氮气；天然岩心或人造岩心；S2、实验管路连接：实验前，检查岩心室、溶液进出管汇、气体进出管汇和抽真空管汇上的所有阀门是否都处于关闭状态，确认所有阀门关闭之后，将气瓶(1)放置在合适位置后，将其出口与增压泵(2)的入口端相连；S3、利用该实验系统模拟以下之任意一项或多项实验：岩石-流体正压饱和交互作用实验；岩石-流体负压饱和交互作用实验；岩石-流体两相饱和交互作用实验；岩石-流体自吸交互作用实验；不同流体多次饱和的岩石-流体交互作用实验；所述岩石-流体正压饱和交互作用实验，包括以下子步骤：S41、将岩心(15)悬挂于罐体(6)内，并密封盖体(23)；S42、确定溶液的用量；S43、将封闭式溶液缸(14)内的溶液压入罐体(6)内，随后关闭溶液进出管汇和抽真空管汇上的阀门；S44、根据实验要求确定是否需要对罐体(6)进行升温，如果需要则打开加热仪(7)，待温度稳定后关闭出气阀(3)，打开进气阀(4)，并将气瓶(1)中的气源和增压泵(2)相连通；S45、打开气瓶(1)，调节增压泵(2)，使罐体(6)内的压力达到实验设定值，待压力稳定之后，关闭进气阀(4)；S46、实验时间到达后，打开进气阀(4)并调节增压泵(2)以降低罐体(6)内压力，关闭加热仪(7)，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)以将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)处排出；S47、拆卸掉罐体(6)上的盖体(23)，并取出岩心，结束实验；模拟岩石-流体正压饱和交互作用实验的具体实施步骤为：S41、选用2个半径×高为25mm×50mm的标准岩心作为实验样品，打开罐体(6)的盖体(23)并将2个岩心(15)悬挂在罐体(6)中，罐体(6)的半径×高为100mm×200mm，调整岩心(15)高度，使岩心(15)底面距罐体(6)底面的相对高度H为50mm，调整岩心(15)浸泡深度h为30mm，岩心(15)悬挂完毕之后，将盖体(23)密封于罐体(6)顶部；S42、确定溶液的用量V : V＝πR(h+H)-nπrh22式中：R为罐体半径，mm；r为岩心半径，mm；n为岩心个数；将H、h、n、r的具体数值代入公式V＝πR(h+H)-nπrh中得到：22V＝π×100(30+50)-2×π×12.5×30＝2483.8cm；223S43、打开出气阀(3)、进液阀(11)、手动阀A(16)和气泵(17)，气泵(17)对封闭式溶液缸(14)加压，封闭式溶液缸(14)内的溶液压入罐体(6)内，同时观察刻度，当读取到压入罐体(6)内的溶液体积V为2483.8cm时立即关闭进液阀(11)和气泵(17)；3S44、打开加热仪(7)，使罐体(6)内温度升高，使温度升高到设定温度40℃后，通过温度计(8)判断罐体(6)内的温度是否为40℃恒定不变；S45、待温度稳定后关闭出气阀(3)，并打开进气阀(4)；S46、打开气瓶(1)并调节增压泵(2)，气瓶(1)内的气体在增压泵(2)的加压下经进气阀(4)进入罐体(6)内，使罐体(6)内的压力达到实验设定值10Mpa，观察压力表B(5)上的压力是否恒定不变，待压力稳定之后，关闭进气阀(4)，从此时设定为实验开始时间；S47、将岩石-流体正压饱和交互作用模拟实验时间设置为10小时，实验过程中，每间隔30min从测重仪(10)上记录一次岩心的重量；S48、当实验时间到达后，打开进气阀(4)，然后通过增压泵(2)降低罐体(6)内压力，待压力下降至常压后，打开出气阀(3)和出液阀(12)，并关闭进气阀(4)和关闭加热仪(7)，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)，气泵(17)将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)排出到罐体(6)外部；S49、待罐体(6)冷却至室温后，打开盖体(23)取出岩心(15)，并关闭所有阀门；S50、对从出液阀(12)处排出的溶液进行元素和成分分析；对岩心进行孔隙度、渗透率、饱和度、力学性能等分析；所述岩石-流体负压饱和交互作用实验，包括以下子步骤：S51、将岩心(15)悬挂于罐体(6)内，并密封盖体(23)；S52、确定溶液的用量；S53、将溶液压入罐体(6)内，随后关闭溶液进出管汇上的阀门；S54、根据实验要求确定是否需要对罐体(6)进行升温，如果需要则打开加热仪(7)以对罐体(6)内溶液进行加热；S55、通过温度计(8)判断罐体(6)内温度是否稳定，温度稳定后关闭进气阀(4)和出气阀(3)；S56、启动真空泵(9)，并打开手动阀B(19)和手动阀C(20)，真空泵(9)对罐体(6)未充液部分进行抽真空操作，当真空表(18)上压力值达到设定的负压值后关闭手动阀B(19)；S57、当实验时间到达后，关闭真空泵(9)，打开出气阀(3)恢复罐体(6)内压力，同时关闭加热仪(7)，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)，气泵(17)将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)处排出，拆卸掉罐体(6)上的盖体(23)，并取出岩心，结束实验；模拟岩石-流体负压饱和交互作用实验的具体实施步骤为：S51、选用2个半径×高为25mm×50mm的标准岩心作为实验样品，打开罐体(6)的盖体(23)并将2个岩心(15)悬挂在罐体(6)中，罐体(6)的半径×高为100mm×200mm，调整岩心(15)高度，使岩心(15)底面距罐体(6)底面的相对高度H为50mm，调整岩心(15)浸泡深度h为30mm，岩心(15)悬挂完毕之后，将盖体(23)密封于罐体(6)顶部；S52、确定溶液的用量V : V＝πR(h+H)-nπrh22式中：R为罐体半径，mm；r为岩心半径，mm；n为岩心个数；将H、h、n、r的具体数值代入公式V＝πR(h+H)-nπrh中得到：22V＝π×100(30+50)-2×π×12.5×30＝2483.8cm；223S53、打开出气阀(3)、进液阀(11)、手动阀A(16)和气泵(17)，气泵(17)对封闭式溶液缸(14)加压，封闭式溶液缸(14)内的溶液压入罐体(6)内，同时观察刻度，当读取到压入罐体(6)内的溶液体积V为2483.8cm时立即关闭进液阀(11)和气泵(17)；3S54、打开加热仪(7)，使罐体(6)内温度升高，使温度升高到设定温度50℃后，通过温度计(8)判断罐体(6)内的温度是否为50℃恒定不变；S55、待温度稳定后，关闭出气阀(3)并关闭进气阀(4)；S56、打开手动阀B(19)和手动阀C(20)，启动真空泵(9)，对罐体(6)中未充液部分进行抽真空操作，当压力值达到5000Pa后关闭手动阀B(19)，并从此时设定实验开始时间；S57、将岩石-流体负压饱和交互作用模拟实验时间设置为5小时，实验过程中，每间隔20min从测重仪(10)上记录一次岩心的重量；S58、实验时间到达后，关闭真空泵(9)和加热仪(7)，打开出液阀(12)，并打开出气阀(3)以恢复罐体(6)内压力，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)，气泵(17)将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)处排出；S59、待罐体(6)冷却至室温后，打开盖体(23)取出岩心(15)，并关闭所有阀门；S60、对从出液阀(12)处排出的溶液进行元素和成分分析；对岩心进行孔隙度、渗透率、饱和度、力学性能等分析；所述岩石-流体两相饱和交互作用实验，包括以下子步骤：S61、将岩心(15)悬挂于罐体(6)内，并密封盖体(23)；S62、将溶液压入罐体(6)内直至溶液充满罐体(6)，充满后关闭溶液进出管汇和抽真空管汇上的阀门；S63、根据实验要求确定是否需要对罐体(6)进行升温，如果需要则打开加热仪(7)；S64、通过温度计(8)判断罐体(6)内温度是否稳定，待温度稳定后打开进气阀(4)，将气瓶(1)中的气源和增压泵(2)相连通；S65、调节增压泵(2)，使进入到罐体(6)内的气体和罐体(6)内原有的溶液相混合，并使罐体(6)内的压力达到实验设定值，待压力稳定后关闭进气阀(4)；S66、当实验时间到达后，打开出液阀(12)和出气阀(3)以降低罐体(6)内压力，同时关闭加热仪，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)，气泵(17)将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)处排出；S67、拆卸掉罐体(6)上的盖体(23)，并取出岩心，结束实验；模拟岩石-流体两相饱和交互作用实验的具体实验步骤为：S61、重复步骤S(41)～S(45)；S62、打开气瓶(1)并调节增压泵(2)，气瓶(1)内的气体在增压泵(2)的加压下经进气阀(4)进入罐体(6)内，使气体和罐体(6)内的溶液相混合，并确保罐体(6)内的压力达到6MPa，观察压力表B(5)上的压力是否恒定不变，待压力稳定之后，关闭进气阀(4)，从此时设定为实验开始时间；S63、将岩石-流体两相饱和交互作用模拟实验时间设置为5小时，实验过程中，每间隔20min从测重仪(10)上记录一次岩心重量；S64、实验时间到达后，打开出液阀(12)和出气阀(3)以降低罐体(6)内压力，关闭加热仪(7)，随后将气泵(17)连接到出气阀(3)接口处，打开气泵(17)，气泵(17)将罐体(6)内的溶液从出液阀(12)处排出；S65、待罐体(6)冷却至室温后，打开盖体(23)取出岩心(15)，并关闭所有阀门；S66、对从出液阀(12)处排出的溶液进行元素和成分分析；对岩心进行孔隙度、渗透率、饱和度、力学性能等分析；所述岩石-流体自吸交互作用实验，包括以下子步骤：在模拟岩石-流体正压饱和交互作用实验、模拟岩石-流体负压饱和交互作用实验、模拟岩石-流体两相饱和交互作用实验的过程中，通过实时测量测重仪(10)上的数据来反应岩石-流体自吸交互作用的情况；所述不同流体多次饱和的岩石-流体交互作用实验，包括以下子步骤：在模拟岩石-流体正压饱和交互作用实验和模拟岩石-流体负压饱和交互作用实验的基础上，增加以下步骤：在第一次模拟岩石-流体自吸交互作用实验后，首先排出罐体(6)内的流体，然后关闭进气阀(4)、出气阀(3)、进液阀(11)和出液阀(12)；打开抽真空管汇上的所有阀门，启动真空泵(9)以对罐体(6)抽真空，抽真空结束后关闭真空泵(9)；再次按照模拟岩石-流体正压饱和交互作用实验或者模拟岩石-流体负压饱和交互作用实验的操作步骤，对岩心进行第二次实验，直至实验结束。