本發(fā)明涉及油氣藏開(kāi)發(fā)，具體涉及一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

1、地層中油藏中的油氣組分可通過(guò)覆蓋層進(jìn)行擴(kuò)散，其擴(kuò)散效果能夠有效反應(yīng)油氣藏的保存條件，因此油氣藏的擴(kuò)散系數(shù)在地質(zhì)研究領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注，通過(guò)研究油氣藏中天然氣在不同條件下通過(guò)蓋層的擴(kuò)散能力，能夠?qū)ιw層封蓋性能和油氣藏的保存條件進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，對(duì)指導(dǎo)后續(xù)的油氣開(kāi)發(fā)工作提供有效幫助。

2、而co2在油氣開(kāi)發(fā)在目前的油氣開(kāi)發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用，其通常作為驅(qū)替手段引入開(kāi)發(fā)工藝中，因此，研究天然氣在co2和水等組成部分共同存在于地層的復(fù)雜條件下的擴(kuò)散效果就具有了充分的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)此通常采用相應(yīng)的天然氣-co2擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置進(jìn)行研究，基本結(jié)構(gòu)為：在巖心夾持器中設(shè)置兩側(cè)存在氣室的巖心，并施加相應(yīng)的圍壓和溫度用于模擬地層條件，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件分別在巖心中引入地層水，在氣室中分別引入各種組成的天然氣和co2等氣體，以此觀察天然氣在模擬地層的復(fù)雜條件下的擴(kuò)散狀態(tài)。然而，目前的實(shí)驗(yàn)裝置中主要存在以下問(wèn)題：一、巖心所受的圍壓通過(guò)一體成型的膠筒和圍壓腔提供，一體化的膠筒承壓能力有限，在高壓條件下容易出現(xiàn)破損，導(dǎo)致擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)的壓力上限較低，難以準(zhǔn)確模擬真實(shí)地層的高壓實(shí)驗(yàn)條件；二、測(cè)試的巖心尺寸必須符合夾持器的規(guī)格，導(dǎo)致測(cè)試巖心的尺寸無(wú)法根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，限制了測(cè)試范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，通過(guò)特定結(jié)構(gòu)提高測(cè)試裝置的承壓上限，使得測(cè)試裝置能夠模擬真實(shí)地層中的高壓條件，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)測(cè)試裝置還能夠適用于不同尺寸的巖心，具有較大的適用范圍。

2、為解決上述至少一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

3、提供一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，包括天然氣源、co2氣源、巖心夾持器、真空泵、圍壓泵，其中，巖心夾持器在其內(nèi)部的巖心兩側(cè)分別設(shè)置有兩組氣室，兩組氣室分別與天然氣源和co2氣源連通，真空泵連通至巖心夾持器內(nèi)部，圍壓泵用于向巖心夾持器提供圍壓。

4、所述巖心夾持器包括夾持器筒體和分別可拆卸設(shè)置在夾持器筒體兩端的活動(dòng)端蓋和固定端蓋，三者組成密閉的巖心夾持器，其中，固定端蓋上設(shè)置有伸入巖心夾持器內(nèi)部的一組筒型夾持件，活動(dòng)端蓋上設(shè)置有用于連通巖心夾持器內(nèi)外的活動(dòng)進(jìn)氣頭，活動(dòng)進(jìn)氣頭能夠相對(duì)活動(dòng)端蓋軸向運(yùn)動(dòng)，且活動(dòng)進(jìn)氣頭可拆卸地連接有另一組筒型夾持件。

5、兩組筒型夾持件用于同軸夾持巖心，且當(dāng)巖心處于夾持狀態(tài)時(shí)，巖心與同活動(dòng)進(jìn)氣頭相連的筒型夾持件之間形成密閉的活動(dòng)氣室，且活動(dòng)進(jìn)氣頭伸入活動(dòng)氣室內(nèi)部，巖心與同固定端蓋相連的筒型夾持件之間形成密閉的固定氣室，固定氣室通過(guò)固定進(jìn)氣頭連接至巖心夾持器外部。

6、當(dāng)巖心處于夾持狀態(tài)時(shí)，兩組筒型夾持件之間設(shè)置有多組隔離套圈，隔離套圈以相鄰兩組互相接觸的形式同軸鋪滿(mǎn)巖心表側(cè)面，其中，相鄰兩組隔離套圈之間還卡設(shè)有緊固環(huán)，緊固環(huán)包括環(huán)繞巖心的環(huán)狀部分和指向巖心的劈入部分，劈入部分為“v”型槽結(jié)構(gòu)，設(shè)置在環(huán)狀部分中部且沿環(huán)狀部分分布，劈入部分分別與相鄰的兩組隔離套圈的側(cè)面接觸，且環(huán)狀部分的兩端至少有部分為交疊重合。

7、夾持器筒與筒型夾持件和巖心之間的部分設(shè)置有圍壓腔，夾持器筒體上設(shè)置有圍壓進(jìn)口連通圍壓腔和圍壓泵。

8、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述隔離套圈的截面為長(zhǎng)邊與巖心接觸的梯形，其梯形側(cè)面與劈入部分接觸。

9、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述緊固環(huán)的環(huán)狀部分上設(shè)置有固定鉤和固定槽，位于交疊重合處遠(yuǎn)離軸心的環(huán)狀部分能夠?qū)⑵涔潭ㄣ^伸入位于交疊重合處接近軸心的環(huán)狀部分的固定槽中。

10、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述天然氣源和co2氣源連通均連通至氣體混合器上，氣體混合器分別連接至巖心兩側(cè)的活動(dòng)氣室和固定氣室。

11、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述巖心夾持器兩側(cè)分別設(shè)置有取樣器和壓力計(jì)。

12、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述巖心夾持器外表面套設(shè)有控溫套，其外部還設(shè)置有與控溫套相連的溫度控制器，控溫套能夠在溫度控制器的控制下對(duì)巖心夾持器進(jìn)行加熱。

13、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述筒型夾持件與巖心的接觸面上套設(shè)有密封圈。

14、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述活動(dòng)端蓋內(nèi)埋設(shè)置有密封套，密封套同軸貼合環(huán)繞活動(dòng)進(jìn)氣頭，且密封套經(jīng)同樣環(huán)繞活動(dòng)進(jìn)氣頭可拆卸設(shè)置在活動(dòng)端蓋表面的限位蓋固定在活動(dòng)端蓋中。

15、本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，所述隔離套圈為耐高溫高壓橡膠材料制成，緊固環(huán)為彈性金屬材料制成。

16、本發(fā)明起到的技術(shù)效果是：

17、1、本發(fā)明中巖心表面的承壓結(jié)構(gòu)為多組并排接觸分布的隔離套圈，且相鄰隔離套圈之間設(shè)置有緊固環(huán)用于提高承壓強(qiáng)度，相對(duì)于常規(guī)使用的承壓結(jié)構(gòu)中的一體化膠筒，本發(fā)明中的承壓結(jié)構(gòu)能夠更好地分散壓力，避免了常規(guī)的一體化膠筒在高壓條件下因局部受壓不均勻而導(dǎo)致的破損碎裂，同時(shí)還保證了巖心的密閉性，進(jìn)而提高了測(cè)試裝置的承壓上限，使得裝置能夠準(zhǔn)確模擬實(shí)際地層中的高壓條件，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

18、2、本發(fā)明中的夾持器的夾持結(jié)構(gòu)尺寸可調(diào)，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求適用于不同尺寸的巖心，提高了測(cè)試裝置的適用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，包括天然氣源(1)、co2氣源(2)、巖心夾持器(5)、真空泵(6)、圍壓泵(7)，其中，巖心夾持器(5)在其內(nèi)部的巖心(509)兩側(cè)分別設(shè)置有兩組氣室，兩組氣室分別與天然氣源(1)和co2氣源(2)連通，真空泵(6)連通至巖心夾持器(5)內(nèi)部，圍壓泵(7)用于向巖心夾持器(5)提供圍壓，其特征在于，所述巖心夾持器(5)包括夾持器筒體(501)和分別可拆卸設(shè)置在夾持器筒體(501)兩端的活動(dòng)端蓋(502)和固定端蓋(504)，三者組成密閉的巖心夾持器(5)，其中，固定端蓋(504)上設(shè)置有伸入巖心夾持器(5)內(nèi)部的一組筒型夾持件(508)，活動(dòng)端蓋(502)上設(shè)置有用于連通巖心夾持器(5)內(nèi)外的活動(dòng)進(jìn)氣頭(503)，活動(dòng)進(jìn)氣頭(503)能夠相對(duì)活動(dòng)端蓋(502)軸向運(yùn)動(dòng)，且活動(dòng)進(jìn)氣頭(503)可拆卸地連接有另一組筒型夾持件(508)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述隔離套圈(516)的截面為長(zhǎng)邊與巖心(509)接觸的梯形，其梯形側(cè)面與劈入部分(519)接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述緊固環(huán)(517)的環(huán)狀部分(518)上設(shè)置有固定鉤(520)和固定槽(521)，位于交疊重合處遠(yuǎn)離軸心的環(huán)狀部分(518)能夠?qū)⑵涔潭ㄣ^(520)伸入位于交疊重合處接近軸心的環(huán)狀部分(518)的固定槽(521)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述天然氣源(1)和co2氣源連通(2)均連通至氣體混合器(3)上，氣體混合器(3)分別連接至巖心(508)兩側(cè)的活動(dòng)氣室(506)和固定氣室(507)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述巖心夾持器(5)兩側(cè)分別設(shè)置有取樣器(4)和壓力計(jì)(9)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述巖心夾持器(5)外表面套設(shè)有控溫套(513)，其外部還設(shè)置有與控溫套(513)相連的溫度控制器(8)，控溫套(513)能夠在溫度控制器(8)的控制下對(duì)巖心夾持器(5)進(jìn)行加熱。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述筒型夾持件(508)與巖心(509)的接觸面上套設(shè)有密封圈(510)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述活動(dòng)端蓋(502)內(nèi)埋設(shè)置有密封套(515)，密封套(515)同軸貼合環(huán)繞活動(dòng)進(jìn)氣頭(503)，且密封套(515)經(jīng)同樣環(huán)繞活動(dòng)進(jìn)氣頭(503)可拆卸設(shè)置在活動(dòng)端蓋(502)表面的限位蓋(514)固定在活動(dòng)端蓋(502)中。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種co2-天然氣-地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于：所述隔離套圈(516)為耐高溫高壓橡膠材料制成，緊固環(huán)(517)為彈性金屬材料制成。

技術(shù)總結(jié)
一種CO<subgt;2</subgt;?天然氣?地層水三相共存擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試裝置，涉及油氣藏開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，包括天然氣源、CO<subgt;2</subgt;氣源、巖心夾持器、真空泵、圍壓泵，其中，巖心夾持器分別與天然氣源和CO<subgt;2</subgt;氣源連通，真空泵連通至巖心夾持器內(nèi)部，圍壓泵用于向巖心夾持器提供圍壓，巖心夾持器中的巖心處于夾持狀態(tài)時(shí)，多組隔離套圈以相鄰兩組互相接觸的形式同軸鋪滿(mǎn)巖心表側(cè)面，相鄰兩組隔離套圈之間還卡設(shè)有緊固環(huán)；本發(fā)明中巖心表面的承壓結(jié)構(gòu)為多組并排接觸分布的隔離套圈，且相鄰隔離套圈之間設(shè)置有緊固環(huán)用于提高承壓強(qiáng)度，提高了測(cè)試裝置的承壓上限，使得裝置能夠準(zhǔn)確模擬實(shí)際地層中的高壓條件，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：查玉強(qiáng),葉青,熊潤(rùn)福,趙楠,王攀榮,莫馮陽(yáng),張群,來(lái)榮輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中海石油（中國(guó)）有限公司海南分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23