測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置。它的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)，它具體包括與三軸巖樣壓力室上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐、上流壓力變送器、上游柱塞泵，三軸巖樣壓力室下流依次連接下流模擬孔隙流體罐、下游柱塞泵、下流壓力變送器，上、下流壓力變送器之間連接差壓變送器，三軸巖樣壓力室連接圍壓泵、軸壓泵、回壓緩沖容器、氮?dú)馄俊⒒貕罕?、油缸。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單，能夠模擬地層條件測(cè)定不同流動(dòng)在頁(yè)巖內(nèi)的傳遞特征，研究流體對(duì)頁(yè)巖半滲透膜效率的影響。
【專利說(shuō)明】測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及泥頁(yè)巖孔隙壓力傳遞分析技術(shù)，尤其涉及一種測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]泥頁(yè)巖壓力傳遞造成的井壁失穩(wěn)是油氣井工程的一個(gè)研究難題，泥頁(yè)巖中流體濾失速率取決于井內(nèi)液柱壓力與孔隙壓力的差值Λ P、鉆井液性能、井壁巖石的滲透率、鉆井液與巖石兩者之間的物化、力學(xué)作用等，這些控制因素的作用及機(jī)理是目前油氣勘探開發(fā)工程迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，能有效的測(cè)試出泥頁(yè)巖滲透率和膜效率，從而分析它們對(duì)流體遷移所產(chǎn)生的影響。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)，它具體包括與三軸巖樣壓力室9上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐2和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐1，所述三軸巖樣壓力室9、上流模擬孔隙流體罐2之間的管路上連接著上流壓力變送器4，所述上流模擬孔隙流體罐2和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐I通過(guò)三通閥連接上游柱塞泵3，所述三軸巖樣壓力室9下流依次連接下流模擬孔隙流體罐6、下游柱塞泵7，所述三軸巖樣壓力室9、下流模擬孔隙流體罐6之間的管路上連接著下流壓力變送器8，所述上流壓力變送器4、下流壓力變送器8之間連接差壓變送器5，所述三軸巖樣壓力室9環(huán)向壓力進(jìn)口端連接圍壓泵10，兩者之間連接圍壓變送器11，所述三軸巖樣壓力室9軸向壓力進(jìn)口端連接軸壓泵12，兩者之間連接軸壓變送器13，所述三軸巖樣壓力室9上流回壓進(jìn)口端連接回壓緩沖容器19、氮?dú)馄?6，在所述三軸巖樣壓力室9、回壓緩沖容器19之間連接回壓閥14、回壓變送器15，在回壓緩沖容器19的下流連接回壓泵17、油缸18。
[0005]進(jìn)一步地，所述上流模擬孔隙流體罐2、下流模擬孔隙流體罐6均選用活塞式中間容器。
[0006]進(jìn)一步地，上游柱塞泵3選用雙柱塞無(wú)脈沖泵；下游柱塞泵7選用單柱塞結(jié)構(gòu)的電
動(dòng)計(jì)量泵。
[0007]進(jìn)一步地，所述三軸巖樣壓力室9使用內(nèi)裝測(cè)溫探頭、位移傳感器的三軸巖樣夾持器。
[0008]進(jìn)一步地,所述三軸巖樣壓力室9中的三軸巖樣夾持器爸體米用油缸升降。
[0009]進(jìn)一步地，所述圍壓泵10為單柱塞結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步地，所述軸壓泵12為單柱塞結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單，能夠模擬地層條件測(cè)定不同流動(dòng)在頁(yè)巖內(nèi)的傳遞特征，研究流體對(duì)頁(yè)巖半滲透膜效率的影響?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014]參照附圖1標(biāo)記說(shuō)明:1、測(cè)試試液儲(chǔ)罐，2、上流模擬孔隙流體罐，3、上游柱塞泵，
4、上流壓力變送器，5、差壓變送器，6、下流模擬孔隙流體罐，7、下游柱塞泵，8、下流壓力變送器，9、三軸巖樣壓力室，10、圍壓泵，11、圍壓變送器，12、軸壓泵，13、軸壓變送器，14、回壓閥，15、回壓變送器，16、氮?dú)馄浚?7、回壓泵，18、油缸，19、回壓緩沖容器。
[0015]本發(fā)明測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)，它具體包括與三軸巖樣壓力室9上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐2和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐1，所述三軸巖樣壓力室9采用內(nèi)裝測(cè)溫探頭、位移傳感器，釜體采用油缸升降的三軸巖樣夾持器，所述三軸巖樣夾持器的工作原理:軸壓、圍壓為50MPa ;最高工作溫度:150°C ;軸壓、圍壓同時(shí)載，互不干擾；上下游兩路試驗(yàn)液獨(dú)立循環(huán)工作，保壓精度高；釜體采用油缸升降，拆卸安裝方便。所述測(cè)試試液儲(chǔ)罐1、上流模擬孔隙流體罐2選用活塞式中間容器。所述三軸巖樣壓力室9、上流模擬孔隙流體罐2之間的管路上連接著上流壓力變送器4，所述上流壓力變送器4量程40MPa，精度0.25%F *S。所述上流模擬孔隙流體罐2和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐I通過(guò)三通閥連接上游柱塞泵3，上游柱塞泵3選用雙柱塞無(wú)脈沖泵。所述三軸巖樣壓力室9下流依次連接下流模擬孔隙流體罐6、下游柱塞泵7，所述下流模擬孔隙流體罐6選用活塞式中間容器，下游柱塞泵7選用單柱塞結(jié)構(gòu)的電動(dòng)計(jì)量泵。所述三軸巖樣壓力室9、下流模擬孔隙流體罐6之間的管路上連接著量程40MPa，精度0.25%F.S的下流壓力變送器8。所述上流壓力變送器4、下流壓力變送器8之間連接差壓變送器5，所述差壓變送器5量程lOMPa，靜壓40MPa，精度0.25% F.S。所述三軸巖樣壓力室9環(huán)向壓力進(jìn)口端連接圍壓泵10，所述圍壓泵10為單柱塞結(jié)構(gòu)，具有壓力自動(dòng)控制功能，能保持圍壓恒定。工作壓力:50MPa。兩者之間連接圍壓變送器11，所述圍壓變送器11量程60MPa，精度0.25% F-S0所述三軸巖樣壓力室9軸向壓力進(jìn)口端連接軸壓泵12，所述軸壓泵12為單柱塞結(jié)構(gòu)，具有壓力自動(dòng)控制功能，能維持軸向壓力的恒定，工作壓力:50MPa。兩者之間連接軸壓變送器13，所述軸壓變送器13量程60MPa，精度0.25% F.S。由回壓閥14、回壓泵17、回壓緩沖容器19、氮?dú)馄?6、回壓變送器15等組成上流壓力穩(wěn)定系統(tǒng)。用于控制上流循環(huán)壓力，保持循環(huán)境污染壓力穩(wěn)定。所述三軸巖樣壓力室9上流回壓進(jìn)口端連接回壓緩沖容器19、氮?dú)馄?6，在所述三軸巖樣壓力室9、回壓緩沖容器19之間連接回壓閥14、回壓變送器15，所述回壓變送器15量程40MPa，精度0.25%F.S。在回壓緩沖容器19的下流連接回壓泵17、油缸18。
[0016]在做“化學(xué)位差誘導(dǎo)的滲透壓力傳遞實(shí)驗(yàn)測(cè)定泥頁(yè)巖膜效率”實(shí)驗(yàn)時(shí):
1、在巖樣上、下游兩端用地層水建立ΛP=O (如P±=PT=3.5MPa)；
2、將上游用低活度試液替換地層水，關(guān)閉下游閥門形成封閉端；
3、上、下游兩端形成化學(xué)位差，通過(guò)壓力傳感器和差壓傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)巖樣下游封閉端壓力動(dòng)態(tài)變化，下游壓力大幅度減少時(shí)結(jié)束試驗(yàn)；4、測(cè)得化學(xué)勢(shì)誘導(dǎo)最大壓差Λ Pnd (上、下游最大壓差)計(jì)算頁(yè)巖膜效率 在做“泥頁(yè)巖水力壓差傳遞實(shí)驗(yàn)測(cè)定泥頁(yè)巖滲透率”實(shí)驗(yàn)時(shí):
1、建立初始?jí)翰瞀玃，
P上為Pm，
P下為P。
Δ P = Pffl-P0
2、Pm用回壓閥14控制，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中上游柱塞泵3不斷的打，維護(hù)Pm恒定；
3、Po用傳感器上限控制，達(dá)到Po下游柱塞泵7停，關(guān)閥門封閉下游；
4、實(shí)時(shí)檢測(cè)巖樣下游封閉端壓力動(dòng)態(tài)變化。
[0017]用t2時(shí)刻下游壓力P (L, t2) t!時(shí)刻下游壓力P (Ut1)
計(jì)算泥頁(yè)巖滲透率
式中:K——滲透率；μ——鉆井液流體粘度；β——流體靜態(tài)壓縮率；v——下游封閉體積；A——巖樣橫截面積；L——巖樣長(zhǎng)度。
[0018]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案`所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)，其特征在于，它具體包括與三軸巖樣壓力室(9)上流依次連通的上流模擬孔隙流體罐(2)和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐(1)，所述三軸巖樣壓力室(9)、上流模擬孔隙流體罐(2)之間的管路上連接著上流壓力變送器(4 )，所述上流模擬孔隙流體罐(2 )和兩個(gè)測(cè)試試液儲(chǔ)罐(I)通過(guò)三通閥連接上游柱塞泵(3)，所述三軸巖樣壓力室(9)下流依次連接下流模擬孔隙流體罐(6)、下游柱塞泵(7)，所述三軸巖樣壓力室(9)、下流模擬孔隙流體罐(6)之間的管路上連接著下流壓力變送器(8)，所述上流壓力變送器(4)、下流壓力變送器(8)之間連接差壓變送器(5)，所述三軸巖樣壓力室(9)環(huán)向壓力進(jìn)口端連接圍壓泵(10)，兩者之間連接圍壓變送器(11)，所述三軸巖樣壓力室(9)軸向壓力進(jìn)口端連接軸壓泵(12)，兩者之間連接軸壓變送器(13)，所述三軸巖樣壓力室(9)上流回壓進(jìn)口端連接回壓緩沖容器(19)、氮?dú)馄?16)，在所述三軸巖樣壓力室(9)、回壓緩沖容器(19)之間連接回壓閥(14)、回壓變送器(15)，在回壓緩沖容器(19)的下流連接回壓泵(17)、油缸(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上流模擬孔隙流體罐(2)、下流模擬孔隙流體罐(6)均選用活塞式中間容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，上游柱塞泵(3 )選用雙柱塞無(wú)脈沖泵；下游柱塞泵(7 )選用單柱塞結(jié)構(gòu)的電動(dòng)計(jì)量泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三軸巖樣壓力室(9)使用內(nèi)裝測(cè)溫探頭、位移傳感器的三軸巖樣夾持器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述三軸巖樣壓力室(9 )中的三軸巖樣夾持器釜體采用油缸升降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述圍壓泵(10)為單柱塞結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定極低泥頁(yè)巖滲透率和膜效率的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述軸壓泵(12)為單柱塞結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK103868841SQ201410122368
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】金雪松, 王永明 申請(qǐng)人:海安縣石油科研儀器有限公司