CN114034597B - 页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 - Google Patents
页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114034597B CN114034597B CN202111497789.2A CN202111497789A CN114034597B CN 114034597 B CN114034597 B CN 114034597B CN 202111497789 A CN202111497789 A CN 202111497789A CN 114034597 B CN114034597 B CN 114034597B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- imbibition
- cabin
- pressure
- fracturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 87
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 60
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 13
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 13
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims description 3
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 abstract description 15
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 108010066114 cabin-2 Proteins 0.000 description 11
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N2015/0866—Sorption
- G01N2015/0873—Dynamic sorption, e.g. with flow control means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0001—Type of application of the stress
- G01N2203/0003—Steady
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/003—Generation of the force
- G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
- G01N2203/0048—Hydraulic means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明涉及一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及其实验方法，属于页岩油开采领域，包括加压舱，加压舱外部套设有加热套，加压舱的内部设有饱和渗吸舱，岩心上部的压裂管与一二通开关相连，二通开关与一三通开关相连，三通开关上部连接一可视化玻璃管，三通开关右端连接有加压泵；压裂管管体上缠绕有悬挂线，悬挂线上部穿过万分之一天平，用于测量饱和前后的页岩岩心重量；饱和渗吸舱底部通过连接一六通阀，六通阀上连接多个中间容器、真空泵和平流泵。本发明能够对页岩岩心进行抽真空高压饱和，并在不转移岩心的情况下进行压裂和渗吸，且一系列实验均在高温高压下进行，可以真实反映地层条件下页岩油储层的渗吸规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法，属于页岩油开采技术领域。
背景技术
随着我国常规油气的大量开采，非常规能源的开发利用已刻不容缓。页岩油作为非常规能源的主要构成部分，其开采早已提上勘探开发日程。页岩油储层由于其源储一体的成藏特点，储层极其致密且脆性矿物含量较高，压裂技术成为页岩油开采的必要手段。
脆性矿物含量高为页岩油储层提供了良好的可压性，目前页岩油常用的压裂方法为直井缝网压裂、水平井体积压裂等压裂技术手段，压裂后页岩油储层可以获得工业油流，但采收率往往低于10%。充分利用页岩油储层大量发育的纳米级孔喉及微裂缝，结合压裂后形成的复杂缝网，可以提高采收率，其中渗吸作用在页岩油储层开发中起着极其重要的作用。
为提高采收率，对页岩渗吸现象进行了大量室内实验研究，通常采用传统的Amott吸水仪进行常压常温静态自发渗吸，但此方法无法模拟地层高温高压条件。近年来，也出现了部分高温高压渗吸仪，但都是不锈钢等非透明材质制成，无法进行观测，或是在外部对岩心进行饱和油后转移至渗吸仪中进行实验，可能造成饱和油的损失或岩心表面的污染，亦或是整块岩心进行渗吸实验，无法还原实际开发过程中的压裂后渗吸的情况。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是设计一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及其实验方法，该装置能够对页岩岩心进行抽真空高压饱和，并在不转移岩心的情况下进行压裂和渗吸，且一系列实验均在高温高压下进行，可以真实反映地层条件下页岩油储层的渗吸规律。
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，包括加压舱，所述加压舱为一钢制容器，其上下均带有法兰盖形成密封容器，上部法兰盖两边各有一孔，分别用于放置温度计和排气阀，温度计用于检测系统温度，排气阀用于排出加压过程中加压舱内的多余气体；
所述加压舱外部套设有加热套，通过加热套为整个系统加热，以模拟高温环境，所述加压舱的上部法兰盖连接有饱和渗吸舱，饱和渗吸舱内用于放置设计规格的页岩岩心，岩心尺寸略小于饱和渗吸舱，岩心上部加工有与压裂管配合的沉孔，压裂管插入沉孔内，压裂管通过密封螺纹与加压舱上部法兰盖相连；
所述压裂管伸出加压舱后与一二通开关相连，二通开关通过管线与一三通开关相连，三通开关上部与一带刻度耐高压的可视化玻璃管相连（可视化玻璃管的精度为0.01mL），三通开关右端通过管线连接有加压泵，该管线上设置有压力表A、用于盛放压裂液的中间容器A和一控制开关；
所述压裂管管体上缠绕有悬挂线，悬挂线上部穿过万分之一天平，用于测量饱和前后的页岩岩心重量；
所述饱和渗吸舱底部通过管线连接有一六通阀，该管线上设置有电动阀，用于控制六通阀与饱和渗吸舱、加压舱的通断，即控制液体进入加压舱还是饱和渗吸舱，电动阀所连管线通过密封连接穿过加压舱下部法兰盖与六通阀相连，所述六通阀上连接有装有不同液体的中间容器、用于对岩心抽真空的真空泵和用于推动中间容器活塞的平流泵。
优选的，所述饱和渗吸舱与加压舱的上部法兰盖通过钢制螺纹连接，钢制螺纹上部通过螺纹与加压舱的法兰盖连接，钢制螺纹下部通过过盈配合与加压渗吸舱连接。
优选的，所述饱和渗吸舱由耐高温耐高压的含氟橡胶制成。
优选的，所述六通阀包括有6个开关，分别为开关A、开关B、开关C、开关D、开关E和开关F，所述开关A连接装有渗吸液的中间容器B，开关B为六通阀的总开关，通过管线连接电动阀，开关C连接装有原油的中间容器C，开关D连接真空泵，开关E连接装有水或者清洗液的中间容器D，开关F连接平流泵。
优选的，开关D和真空泵连接的管线上设置有真空压力表，开关F与平流泵连接的管线上设置有压力表B。
真空压力表是以大气压为基准，用于测量小于大气压的仪表，一般用于负压的地方；压力表是指示高于环境压力的仪表。开关D和真空泵连接的管线采用真空压力表是为了给饱和渗吸舱中的页岩岩心抽真空，即在真空泵作用下，抽离出页岩岩心孔隙中的气体，避免在饱和油时油气两相存在较大阻力而出现饱和不进油的情况，采用真空压力表的作用就是检测真空泵工作时可以保证一直是负压状态，以防管线存在密闭性不好或堵塞的情况。
优选的，所述电动阀为一电动三通阀，包括电动销、一个入口和两个出口，即出口A、出口B，出口A连接加压舱，出口B连接饱和渗吸舱。电动销具有三挡，如图2所示，包括1挡、2挡和3挡，当电动销拨到1挡为关闭挡将管线堵死，当电动销拨到2挡时，液体进入加压舱，当电动销拨到3挡时，液体进入饱和渗吸舱。
优选的，所述万分之一天平上设置有一支撑架，支撑架用于支撑悬挂线。
本发明中在称量时，支撑架撑住悬挂线，避免悬挂线接触天平造成称重误差，悬挂线下部连接压裂管和干岩心，支撑架、悬挂线和压裂管质量都是已知且不变的，因此可以进行岩心质量的称量。
一种上述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置的实验方法，包括以下步骤：
（1）首先将烘干后的页岩岩心放入饱和渗吸舱内，断开二通开关，使用万分之一天平测量干岩心和压裂管重量M0，调节电动阀，使饱和渗吸舱与六通阀相连，打开开关B和开关D，其余开关关闭，并且关闭二通开关，打开真空泵对页岩岩心进行抽真空；
（2）抽真空结束后，打开六通阀开关B和开关C，关闭其余开关，使中间容器C中的原油在压力差作用下自发进入饱和渗吸舱，待自发吸油结束，关闭电动阀，打开开关B、开关E和开关F，中间容器D内的清洗液在平流泵作用下对管线进行清理，清理结束后将中间容器D中清洗液换为清水，调节电动阀使六通阀与加压舱连通，利用平流泵推动中间容器D中的清水对加压舱进行加压，通过压力表B检测压力，以保证压力高于设定饱和压力2MPa，高于设定饱和压力的原因是饱和渗吸舱为橡胶制造，此处加压舱起到围压作用，确保橡胶不会发生膨胀；
（3）调节电动阀使加压舱与六通阀断开，替换为饱和渗吸舱与六通阀连接，打开加热套，使系统到达指定温度，打开六通阀的开关B、开关C和开关F，利用平流泵推动中间容器C中的原油进入饱和渗吸舱达到设定压力，进行加压饱和两周，期间利用压力表B检测压力，若压力下降，则打开平流泵补充压力；
（4）待岩心饱和结束，打开六通阀的开关B和开关C，使饱和渗吸舱中多余原油流入中间容器C，静置1~2天后，利用万分之一天平称量压裂管和饱和油后岩心总重量，计算得饱和油量，打开六通阀的开关B、开关E和开关F，关闭其余六通阀开关调节电动阀使加压舱与六通阀连通，加压舱内液体在压差作用下流入中间容器D，起到清洗管线作用，更换中间容器D中脏水，并利用平流泵对加压舱进行加压，直到压力大于页岩岩心破裂压力2MPa，待压力到达指定压力，关闭六通阀所有开关，预备压裂页岩岩心；
（5）打开二通开关，转换三通开关使可视化玻璃管与管线断开连接，打开控制开关，利用加压泵推动中间容器A中的压裂液对页岩岩心进行压裂，利用压力表A对压力进行检测，此处压力对应岩心破裂压力，防止压力过大或过小，在压力突然从很大跌落到某一值时，说明岩心压裂成功；
（6）待压裂结束，关闭控制开关，打开电动阀使饱和渗吸舱通过管线和六通阀连通，打开六通阀的开关B和开关E，使多余压裂液流入中间容器D，关闭开关E，打开开关A、开关B和开关F，利用平流泵将中间容器B中的渗吸液注入饱和渗吸舱，利用压力表B检测注入压力，当压力达到实验压力（此处实验压力应为模拟油藏储层实际压力，如5、8、12MPa等，可根据实验需求设定），关闭六通阀的所有开关，使饱和完油并已经压裂后的页岩岩心在高温高压下进行自发渗吸，渗吸出油量在浮力作用下，通过压裂管上浮至可视化玻璃管，在不同时间段记录渗吸出油量，以便计算渗吸速度和最终渗吸采收率。
优选的，步骤（3）中加热套加热使系统温度可根据油藏储层实际温度，可为80~150℃，原油进入饱和渗吸舱时的设定压力应根据油藏实际压力确定，实验中优选为20-45MPa。
优选的，可视化玻璃管的精度为0.01mL。
优选的，假设万分之一天平称量压裂管和饱和油后岩心总重量为M00，则饱和油量M1=M00-M0；
渗吸速度根据一定时间内在可视化玻璃管中观测到的油量计算，例如前6h，可视化管中油量为0.01mL，此时渗吸速度为0.01mL/6h，再过6h后，可视化管中油量为0.03mL，此时渗吸速度为（0.03-0.01）=0.02mL/6h；
渗吸采收率，其中，V 1为渗吸结束后可视化玻璃管中的油体积，V 总为饱和油体积，/>，ρ为饱和油密度，已知。
本发明未详尽之处，均可参见现有技术。
本发明的有益效果为：
由于天然地层采出岩心极其珍贵，实验室大量重复实验岩心条件不能得到满足，并且在实验时往往对天然露头岩心进行油湿性处理以模拟储层条件。本发明考虑了页岩油储层的初始状态，即油湿状态，且在实验中无需人工接触岩心，避免了页岩岩心本就细小的孔喉受到外界条件污染。在烘干岩心后，将岩心放入饱和渗吸舱，打开抽真空泵对岩心进行抽真空，抽真空后在自吸和加压两种方式下对页岩岩心进行高压饱和，可使页岩岩心尽可能达到储层原始状态。饱和结束后，无需取出岩心，拆下压裂管上部二通开关便可测量压裂管和饱和油后岩心重量，可直接计算饱和油量，以便后续进行计算采收率。称重完毕后，可直接对页岩岩心进行压裂，以模拟现场情况，压裂完毕后便可进行高温高压下自发渗吸实验，并可在可视化玻璃管中观察到渗吸油量随时间的变化值，记录采收率及采出速度。
本发明整个装置很好的模拟了油藏条件下页岩油储层原始情况，并可以实现实验室内模拟现场压裂，闷井，渗吸置换采油情况，并对渗吸置换油量进行可视化计量，为高温高压环境下可视化页岩油储层压裂、渗吸实验提供了条件。
附图说明
图1为本发明页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置某一实施例的结构示意图；
图2为电动阀的结构示意图；
图3为万分之一天平的工作方式示意图；
附图标记说明：
1-页岩岩心，2-饱和渗吸舱，3-加压舱，4-加热套，5-电动阀，6-中间容器B，7-中间容器C，8-六通阀，9-压力表B，10-中间容器D，11-真空压力表，12-平流泵，13-真空泵，14-温度计，15-二通开关，16-悬挂线，17-三通开关，18-可视化玻璃管，19-万分之一天平，20-控制开关，21-压力表A，22-加压泵，23-压裂管，24-排气阀，25-中间容器A；
501-入口，502-出口A，503-出口B、504-电动销；
801-开关A，802-开关B，803-开关C，804-开关D，805-开关E，806-开关F；
1901-支撑架。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本说明书中的技术方案，下面结合本说明书实施中的附图，对本发明书实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如图1-3所示，包括加压舱3，加压舱3为一钢制容器，其上下均带有法兰盖形成密封容器，上部法兰盖两边各有一孔，分别用于放置温度计14和排气阀24，温度计14用于检测系统温度，排气阀24用于排出加压过程中加压舱内的多余气体；
加压舱3外部套设有加热套4，通过加热套4为整个系统加热，以模拟高温环境，加压舱3的上部法兰盖连接有饱和渗吸舱2，饱和渗吸舱2内用于放置设计规格的页岩岩心1，岩心尺寸略小于饱和渗吸舱，岩心上部加工有与压裂管23配合的沉孔，压裂管13插入沉孔内，压裂管13通过密封螺纹与加压舱上部法兰盖相连；
压裂管23伸出加压舱3后与一二通开关15相连，二通开关15通过管线与一三通开关17相连，三通开关17上部与一带刻度耐高压的可视化玻璃管18相连（可视化玻璃管的精度为0.01mL），三通开关17右端通过管线连接有加压泵22，该管线上设置有压力表A 21、用于盛放压裂液的中间容器A 25和一控制开关20；
压裂管23管体上缠绕有悬挂线16，悬挂线16上部穿过万分之一天平19，用于测量饱和前后的页岩岩心重量；
饱和渗吸舱2底部通过管线连接有一六通阀8，该管线上设置有电动阀5，用于控制六通阀8与饱和渗吸舱、加压舱的通断，即控制液体进入加压舱还是饱和渗吸舱，电动阀所连管线通过密封连接穿过加压舱下部法兰盖与六通阀相连，六通阀8上连接有装有不同液体的中间容器、用于对岩心抽真空的真空泵13和用于推动中间容器活塞的平流泵12。
实施例2：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如实施例1所示，所不同的是，饱和渗吸舱2与加压舱3的上部法兰盖通过钢制螺纹连接，钢制螺纹上部通过螺纹与加压舱的法兰盖连接，钢制螺纹下部通过过盈配合与加压渗吸舱连接。
实施例3：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如实施例1所示，所不同的是，饱和渗吸舱由耐高温耐高压的含氟橡胶制成。
实施例4：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如实施例1所示，所不同的是，六通阀8包括有6个开关，分别为开关A 801、开关B 802、开关C 803、开关D 804、开关E805和开关F 806，开关A 801连接装有渗吸液的中间容器B 6，开关B为六通阀的总开关，通过管线连接电动阀5，开关C 803连接装有原油的中间容器C 7，开关D 804连接真空泵13，开关E 805连接装有水或者清洗液的中间容器D 10，开关F 806连接平流泵12。
开关D 804和真空泵13连接的管线上设置有真空压力表11，开关F 806与平流泵12连接的管线上设置有压力表B 9。
真空压力表是以大气压为基准，用于测量小于大气压的仪表，一般用于负压的地方；压力表是指示高于环境压力的仪表。开关D和真空泵连接的管线采用真空压力表是为了给饱和渗吸舱中的页岩岩心抽真空，即在真空泵作用下，抽离出页岩岩心孔隙中的气体，避免在饱和油时油气两相存在较大阻力而出现饱和不进油的情况，采用真空压力表的作用就是检测真空泵工作时可以保证一直是负压状态，以防管线存在密闭性不好或堵塞的情况。
实施例5：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如实施例1所示，所不同的是，电动阀为一电动三通阀，包括电动销504、一个入口501和两个出口，即出口A 502、出口B503，出口A 502连接加压舱3，出口B 503连接饱和渗吸舱2。电动销具有三挡，如图2所示，包括1挡、2挡和3挡，当电动销拨到1挡为关闭挡将管线堵死，当电动销拨到2挡时，液体进入加压舱，当电动销拨到3挡时，液体进入饱和渗吸舱。
实施例6：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，如实施例1所示，所不同的是，如图3所示，万分之一天平19上设置有一支撑架1901，支撑架1901用于支撑悬挂线。
本发明中在称量时，支撑架撑住悬挂线，避免悬挂线接触天平造成称重误差，悬挂线下部连接压裂管和干岩心，支撑架、悬挂线和压裂管质量都是已知且不变的，因此可以进行岩心质量的称量。
实施例7：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置的实验方法，包括以下步骤：
（1）首先将烘干后的页岩岩心1放入饱和渗吸舱2内，断开二通开关15，使用万分之一天平19测量干岩心和压裂管重量M0，调节电动阀5，使饱和渗吸舱2与六通阀8相连，打开开关B 802和开关D 804，其余开关关闭，并且关闭二通开关15，打开真空泵13对页岩岩心进行抽真空；
（2）抽真空结束后，打开六通阀开关B 802和开关C 803，关闭其余开关，使中间容器C 7中的原油在压力差作用下自发进入饱和渗吸舱2，待自发吸油结束，关闭电动阀5，打开开关B 802、开关E 805和开关F 806，中间容器D 10内的清洗液在平流泵12作用下对管线进行清理，清理结束后将中间容器D 10中清洗液换为清水，调节电动阀使六通阀与加压舱连通，利用平流泵12推动中间容器D中的清水对加压舱进行加压，通过压力表B 9检测压力，以保证压力高于设定饱和压力2MPa，高于设定饱和压力的原因是饱和渗吸舱为橡胶制造，此处加压舱起到围压作用，确保橡胶不会发生膨胀；
（3）调节电动阀使加压舱3与六通阀8断开，替换为饱和渗吸舱2与六通阀8连接，打开加热套4，使系统达到100℃，打开六通阀的开关B 802、开关C 803和开关F 806，利用平流泵12推动中间容器C 7中的原油进入饱和渗吸舱达到设定压力30MPa，进行加压饱和两周，期间利用压力表B 9检测压力，若压力下降，则打开平流泵12补充压力；
（4）待岩心饱和结束，打开六通阀的开关B 802和开关C 803，使饱和渗吸舱中多余原油流入中间容器C 7，静置1~2天后，利用万分之一天平19称量压裂管和饱和油后岩心总重量，计算得饱和油量，打开六通阀的开关B 802、开关E 805和开关F 806，关闭其余六通阀开关调节电动阀使加压舱3与六通阀8连通，加压舱内液体在压差作用下流入中间容器D10，起到清洗管线作用，更换中间容器D 10中脏水，并利用平流泵12对加压舱3进行加压，直到压力大于页岩岩心破裂压力2MPa，待压力到达指定压力，关闭六通阀所有开关，预备压裂页岩岩心；
（5）打开二通开关15，转换三通开关17使可视化玻璃管18与管线断开连接，打开控制开关20，利用加压泵推动中间容器A中的压裂液对页岩岩心进行压裂，利用压力表A 21对压力进行检测，此处压力对应岩心破裂压力，防止压力过大或过小，在压力突然从很大跌落到某一值时，说明岩心压裂成功；
（6）待压裂结束，关闭控制开关20，打开电动阀使饱和渗吸舱2通过管线和六通阀连通，打开六通阀的开关B 802和开关E 805，使多余压裂液流入中间容器D 10，关闭开关E805，打开开关A 801、开关B 802和开关F 806，利用平流泵12将中间容器B 6中的渗吸液注入饱和渗吸舱2，利用压力表B 9检测注入压力，当压力达到实验压力（此处实验压力假设为8MPa），关闭六通阀的所有开关，使饱和完油并已经压裂后的页岩岩心在高温高压下进行自发渗吸，渗吸出油量在浮力作用下，通过压裂管上浮至可视化玻璃管18，在不同时间段记录渗吸出油量，以便计算渗吸速度和最终渗吸采收率。
实施例8：
一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置的实验方法，如实施例7所示，所不同的是，假设万分之一天平称量压裂管和饱和油后岩心总重量为M00，则饱和油量M1=M00-M0；
渗吸速度根据一定时间内在可视化玻璃管中观测到的油量计算，例如前6h，可视化管中油量为0.01mL，此时渗吸速度为0.01mL/6h，再过6h后，可视化管中油量为0.03mL，此时渗吸速度为（0.03-0.01）=0.02mL/6h；
渗吸采收率，其中，V 1为渗吸结束后可视化玻璃管中的油体积，V 总为饱和油体积，/>，ρ为饱和油密度，已知。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，包括加压舱，所述加压舱为一钢制容器，其上下均带有法兰盖形成密封容器，上部法兰盖两边各有一孔，分别用于放置温度计和排气阀；
所述加压舱外部套设有加热套，以模拟高温环境，所述加压舱的上部法兰盖连接有饱和渗吸舱，饱和渗吸舱内用于放置页岩岩心，岩心上部加工有与压裂管配合的沉孔，压裂管插入沉孔内，压裂管通过密封螺纹与加压舱上部法兰盖相连；
所述压裂管伸出加压舱后与一二通开关相连，二通开关通过管线与一三通开关相连，三通开关上部与一带刻度耐高压的可视化玻璃管相连，三通开关右端通过管线连接有加压泵，该管线上设置有压力表A、用于盛放压裂液的中间容器A和一控制开关；
所述压裂管管体上缠绕有悬挂线，悬挂线上部穿过万分之一天平，用于测量饱和前后的页岩岩心重量；
所述饱和渗吸舱底部通过管线连接有一六通阀，该管线上设置有电动阀，用于控制六通阀与饱和渗吸舱以及六通阀与加压舱的通断，所述六通阀上连接装有不同液体的中间容器、用于对岩心抽真空的真空泵和用于推动中间容器活塞的平流泵；
所述六通阀包括有6个开关，分别为开关A、开关B、开关C、开关D、开关E和开关F，所述开关A连接装有渗吸液的中间容器B，开关B为六通阀的总开关，通过管线连接电动阀，开关C连接装有原油的中间容器C，开关D连接真空泵，开关E连接装有水或者清洗液的中间容器D，开关F连接平流泵；
开关D和真空泵连接的管线上设置有真空压力表，开关F与平流泵连接的管线上设置有压力表B；
所述电动阀为一电动三通阀，包括电动销、一个入口和两个出口，即出口A、出口B，出口A连接加压舱，出口B连接饱和渗吸舱；
页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置的实验方法，包括以下步骤：
（1）首先将烘干后的页岩岩心放入饱和渗吸舱内，断开二通开关，使用万分之一天平测量干岩心和压裂管重量M0，调节电动阀，使饱和渗吸舱与六通阀相连，打开开关B和开关D，其余开关关闭，并且关闭二通开关，打开真空泵对页岩岩心进行抽真空；
（2）抽真空结束后，打开六通阀开关B和开关C，关闭其余开关，使中间容器C中的原油在压力差作用下自发进入饱和渗吸舱，待自发吸油结束，关闭电动阀，打开开关B、开关E和开关F，中间容器D内的清洗液在平流泵作用下对管线进行清理，清理结束后将中间容器D中清洗液换为清水，调节电动阀使六通阀与加压舱连通，利用平流泵推动中间容器D中的清水对加压舱进行加压，通过压力表B检测压力，以保证压力高于设定饱和压力2MPa；
（3）调节电动阀使加压舱与六通阀断开，替换为饱和渗吸舱与六通阀连接，打开加热套，使系统到达指定温度，打开六通阀的开关B、开关C和开关F，利用平流泵推动中间容器C中的原油进入饱和渗吸舱达到设定压力，进行加压饱和两周，期间利用压力表B检测压力，若压力下降，则打开平流泵补充压力；
（4）待岩心饱和结束，打开六通阀的开关B和开关C，使饱和渗吸舱中多余原油流入中间容器C，静置1~2天后，利用万分之一天平称量压裂管和饱和油后岩心总重量，计算得饱和油量，打开六通阀的开关B、开关E和开关F，关闭其余六通阀开关调节电动阀使加压舱与六通阀连通，加压舱内液体在压差作用下流入中间容器D，起到清洗管线作用，更换中间容器D中脏水，并利用平流泵对加压舱进行加压，直到压力大于页岩岩心破裂压力2MPa，待压力到达指定压力，关闭六通阀所有开关，预备压裂页岩岩心；
（5）打开二通开关，转换三通开关使可视化玻璃管与管线断开连接，打开控制开关，利用加压泵推动中间容器A中的压裂液对页岩岩心进行压裂，利用压力表A对压力进行检测；
（6）待压裂结束，关闭控制开关，打开电动阀使饱和渗吸舱通过管线和六通阀连通，打开六通阀的开关B和开关E，使多余压裂液流入中间容器D，关闭开关E，打开开关A、开关B和开关F，利用平流泵将中间容器B中的渗吸液注入饱和渗吸舱，利用压力表B检测注入压力，当压力达到实验压力，关闭六通阀的所有开关，使饱和完油并已经压裂后的页岩岩心在高温高压下进行自发渗吸，渗吸出油量在浮力作用下，通过压裂管上浮至可视化玻璃管，在不同时间段记录渗吸出油量，以便计算渗吸速度和最终渗吸采收率。
2.根据权利要求1所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，所述饱和渗吸舱与加压舱的上部法兰盖通过钢制螺纹连接，钢制螺纹上部通过螺纹与加压舱的法兰盖连接，钢制螺纹下部通过过盈配合与加压渗吸舱连接。
3.根据权利要求1所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，所述饱和渗吸舱由耐高温耐高压的含氟橡胶制成。
4.根据权利要求1所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，所述万分之一天平上设置有一支撑架，支撑架用于支撑悬挂线。
5.根据权利要求1所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，步骤（3）中加热套加热使系统温度达到80~150℃，原油进入饱和渗吸舱时的设定压力为20-45MPa。
6.根据权利要求5所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，可视化玻璃管的精度为0.01mL。
7.根据权利要求6所述的页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置，其特征在于，假设万分之一天平称量压裂管和饱和油后岩心总重量为M00，则饱和油量M1=M00-M0；
渗吸速度根据一定时间内在可视化玻璃管中观测到的油量计算；
渗吸采收率 ，其中，V 1为渗吸结束后可视化玻璃管中的油体积，V 总为饱和油体积，/>，ρ为饱和油密度，已知。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111497789.2A CN114034597B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111497789.2A CN114034597B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114034597A CN114034597A (zh) | 2022-02-11 |
| CN114034597B true CN114034597B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=80146605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111497789.2A Active CN114034597B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114034597B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046755A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Mitsubishi Materials Corp | 岩石への割れ目検知薬浸透方法および浸透装置 |
| CN106370582A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-01 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院 | 一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置及其应用 |
| CN109138998A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-04 | 西南石油大学 | 一种低渗储层高温高压渗吸驱油采收率的实验测试方法 |
| CN109142163A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-04 | 中国石油大学(北京) | 一种饱和度与渗透率耦合检测的水锁解除能力评价方法 |
| CN109883917A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-06-14 | 西南石油大学 | 一种模拟基质-裂缝静动态渗吸排油的实验装置及方法 |
| CN209385105U (zh) * | 2018-10-12 | 2019-09-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种模拟页岩气井压后闷井动态实验装置 |
| CN110296926A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-01 | 长江大学 | 一种致密油岩心渗吸实验装置及其实验方法及其实验系统 |
| CN110806370A (zh) * | 2018-08-06 | 2020-02-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 岩样动态渗吸实验装置及方法 |
| CN111022009A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-17 | 延长油田股份有限公司志丹采油厂 | 一种脉冲作用下渗吸实验装置及实验方法 |
| CN111323359A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-06-23 | 广东石油化工学院 | 一种高压天然气-水系统岩心自发渗吸测量装置及方法 |
| RU2737455C1 (ru) * | 2019-10-03 | 2020-11-30 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ гидроразрыва пласта в условиях высокорасчлененного высокопроводимого коллектора с низким контрастом напряжений перемычек |
| CN112177608A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-05 | 大庆亿莱检验检测技术服务有限公司 | 高温高压页岩油藏渗吸评价装置 |
| CN112858133A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 西安石油大学 | 致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律评价方法 |
| CN113006759A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-22 | 中国石油大学(华东) | 页岩油压裂同步增能模拟实验装置与方法 |
| CA3115295A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-20 | Alchemy Sciences, Inc. | Method for selection of improved hydrocarbon recovery agents for hydrocarbon revervoirs |
| CN113670778A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-19 | 中国石油大学(华东) | 磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9896922B2 (en) * | 2012-12-21 | 2018-02-20 | Praxair Technology, Inc. | System and apparatus for creating a liquid carbon dioxide fracturing fluid |
-
2021
- 2021-12-09 CN CN202111497789.2A patent/CN114034597B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046755A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Mitsubishi Materials Corp | 岩石への割れ目検知薬浸透方法および浸透装置 |
| CN106370582A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-02-01 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院 | 一种模拟裂缝性特低渗油藏动态渗吸的实验装置及其应用 |
| CN110806370A (zh) * | 2018-08-06 | 2020-02-18 | 中国石油天然气股份有限公司 | 岩样动态渗吸实验装置及方法 |
| CN109138998A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-04 | 西南石油大学 | 一种低渗储层高温高压渗吸驱油采收率的实验测试方法 |
| CN209385105U (zh) * | 2018-10-12 | 2019-09-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种模拟页岩气井压后闷井动态实验装置 |
| CN109142163A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-04 | 中国石油大学(北京) | 一种饱和度与渗透率耦合检测的水锁解除能力评价方法 |
| CN109883917A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-06-14 | 西南石油大学 | 一种模拟基质-裂缝静动态渗吸排油的实验装置及方法 |
| CN110296926A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-01 | 长江大学 | 一种致密油岩心渗吸实验装置及其实验方法及其实验系统 |
| RU2737455C1 (ru) * | 2019-10-03 | 2020-11-30 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ гидроразрыва пласта в условиях высокорасчлененного высокопроводимого коллектора с низким контрастом напряжений перемычек |
| CN111022009A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-17 | 延长油田股份有限公司志丹采油厂 | 一种脉冲作用下渗吸实验装置及实验方法 |
| CN111323359A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-06-23 | 广东石油化工学院 | 一种高压天然气-水系统岩心自发渗吸测量装置及方法 |
| CA3115295A1 (en) * | 2020-04-20 | 2021-10-20 | Alchemy Sciences, Inc. | Method for selection of improved hydrocarbon recovery agents for hydrocarbon revervoirs |
| CN112177608A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-05 | 大庆亿莱检验检测技术服务有限公司 | 高温高压页岩油藏渗吸评价装置 |
| CN112858133A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 西安石油大学 | 致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律评价方法 |
| CN113006759A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-06-22 | 中国石油大学(华东) | 页岩油压裂同步增能模拟实验装置与方法 |
| CN113670778A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-11-19 | 中国石油大学(华东) | 磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| Estimation of Gas Hydrate Saturation Using Constrained Sparse Spike Inversion: Case Study from the Northern South China Sea;Xiujuan Wang etal.;Terr. Atmos. Ocean. Sci.;第17卷(第4期);第800-813页 * |
| Imbibition of hydraulic fracturing fluids into partially saturated shale;Daniel T. Birdsell etal.;Water Resources Research;第6787-6796页 * |
| 濮御等.一种电子式高精度静态渗吸测量装置的研究—有效预测致密储层的渗吸采收率.石油化工应用.2016,第35卷(第5期),第5-8页. * |
| 硅氧烷增稠CO2 压裂液高压流变性;李宾飞 等;中国石油大学学报( 自然科学版);第42卷(第6期);第114-120页 * |
| 页岩储层压裂液渗吸及返排机理研究进展;屈亚光 等;当代化工;第49卷(第11期);第2532-2535页 * |
| 高温低渗油藏表面活性剂裂缝动态渗吸研究;谢坤 等;油气藏评价与开发;第7卷(第03期);第39-43页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114034597A (zh) | 2022-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103776979B (zh) | 一种煤层注水抑制瓦斯解吸效应的模拟测试方法及装置 | |
| CN104897543A (zh) | 多相渗透仪及岩石渗透特性测定方法 | |
| CN103925950B (zh) | 一种多功能瓦斯参数测定装置及其使用方法 | |
| CN113504171B (zh) | 一种测量储层结盐伤害及溶盐剂效果评价的装置及方法 | |
| CN109932272B (zh) | 一种co2驱替实验系统及实验方法 | |
| CN104775809B (zh) | 一种水溶气藏开发模拟实验系统及方法 | |
| CN105588782A (zh) | 高低温高压吸附解吸试验装置与方法 | |
| CN109856172B (zh) | 固废中重金属污染物释放动态监控与分析模拟装置及应用 | |
| CN202562823U (zh) | 一种可压缩流体高温高压密度测试系统 | |
| CN103913279A (zh) | 利用氦气与空气混合测试油冷器密封性的方法及设备 | |
| CN114034597B (zh) | 页岩岩心高温高压饱和、压裂、渗吸一体化装置及方法 | |
| CN103206996B (zh) | 一种孔壁瓦斯流量测量装置及一种孔壁瓦斯流量测定方法 | |
| CN205449758U (zh) | 一种出口压力可调的煤岩渗流实验系统 | |
| CN108169098B (zh) | 煤层气直井单相流阶段合理排采速度模拟装置 | |
| CN208313766U (zh) | 一种应力条件下含甲烷水合物多孔介质渗透率测试装置 | |
| CN108152105B (zh) | 一种致密岩石的饱和装置及方法 | |
| CN207813597U (zh) | 煤系气储层改造中层间窜流的物理模拟装置 | |
| CN214584742U (zh) | 砂岩储气库气水渗流实验装置 | |
| CN111323359B (zh) | 一种高压天然气-水系统岩心自发渗吸测量装置及方法 | |
| CN108756991A (zh) | 一种煤层注co2置换驱替瓦斯的系统及方法 | |
| CN205844124U (zh) | 一种煤的解吸瓦斯规律测定装置 | |
| CN113109234A (zh) | 重水核磁束缚水探测的低含油饱和度渗流规律修正方法 | |
| CN109630087B (zh) | 可增压液氮溶浸煤体致裂增透装置及增透实验方法 | |
| CN210037534U (zh) | 一种超高温超高压稳态气水相渗测试装置 | |
| CN107132084A (zh) | 一种岩心解吸气的计量与收集装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |