聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置及其方法，涉及非常规油气资源开发领域。本装置是：CO2基纳米聚能混相流体生成单元、矿物存储流体模拟生成单元、气固液分离单元、温度‑渗流测量单元和电火花点火控制单元分别与常规三轴应力加载单元接，进行CO2基纳米聚能混相流体与储层岩体高温裂解反应‑流动‑应力耦合实验。本方法是：①岩心安装；②预应力加载；③矿物流体注入；④CO2基纳米聚能混相流体注入；⑤气固液分离；⑥温度、渗透率测量；⑦点燃CO2基纳米聚能混相流体；⑧数据采集；⑨重复试验。本发明专利技术自身能够反应产生高温高压环境促进矿物流体裂解；可以完成反应‑流动‑应力耦合试验；能够促进岩心内矿物流体分解成小分子物质，从而提高驱替效果。

Device and method for testing flow of reaction of shaped charge mixed phase fluid and rock mass

The invention discloses an experimental device and a method for the flow reaction of a shaped mass multiphase fluid and a rock mass cracking reaction, relating to the unconventional oil and gas resources development field. This device is: CO2 based nano energy miscible fluid generating unit, mineral storage fluid simulation generation unit and solid-liquid separation unit, gas temperature flow measuring unit and spark ignition control unit is respectively connected with the conventional three axis stress loading unit connected, CO2 based nano shaped mixed phase fluid and reservoir rock pyrolysis reaction flow stress coupling experiment. This method is the core of the installation; prestressed loading; mineral fluid injection; the CO2 based nano shaped miscible fluid injection; the gas temperature and the solid-liquid separation; permeability measurement; the light of CO2 based nano shaped miscible fluid; the data acquisition; to repeat the test. The invention can produce high temperature and high pressure environment to promote the reaction of mineral fluid cracking; can complete the reaction flow stress coupling test; can promote the mineral fluid core is decomposed into small molecules, thereby improving the displacement effect.

【技术实现步骤摘要】
聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置及其方法
本专利技术涉及非常规油气资源开发领域，尤其涉及一种聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置及其方法。
技术介绍
我国致密油资源非常丰富，但是致密油的勘探开发及相关研究仍处于准备阶段。因此，有必要进行提高致密油开发效果的实验研究。对于深部难开采的重油、致密油等矿产资源，原地高温裂解采矿成为一种很有潜力的开采方式，其过程涉及化学反应、流体流动及物质迁移和应力场耦合，岩体反应-流动-应力耦合机理十分复杂。当前用来开展致密油开采的基础试验和理论研究的试验装置功能单一，以及高温裂解方法主要以热蒸汽为主，其裂解效率不高，因此有待新技术的开发。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置及其方法。本专利技术目的是这么实现的：将不同级配纳米聚能颗粒和二氧化碳经CO2纳米聚能混相流体生成器和增压泵注入受载(轴压、围压)岩心，通过渗流测量子单元可对岩心进行渗透率测量；开启电火花点火装置，引燃岩心孔隙内的CO2纳米聚能混相流体，并发生激烈氧化还原反应，瞬间释放大量热量；反应热使得岩心内温度急剧升高导致储层矿物流体在高温条件下产生裂解反应，通过反应后气固液分离单元可以对燃烧反应和裂解反应产生的混合物进行分离、收集和分析。具体地说：一、聚能混相流体与岩体裂解反应实验装置由CO2基纳米聚能混相流体生成单元、矿物存储流体模拟生成单元、常规三轴应力加载单元、气固液分离单元、温度-渗流测量单元和电火花点火控制单元组成；CO2基纳米聚能混相流体生成单元、矿物存储流体模拟生成单元、气固液分离单元、温度-渗流测量单元和电火花点火控制单元分别与常规三轴应力加载单元连接，进行CO2基纳米聚能混相流体与储层岩体高温裂解反应-流动-应力耦合实验。二、聚能混相流体与岩体裂解反应实验方法①岩心安装根据试验条件准备标准岩心，并将温度传感器、位移传感器在预定位置安装好，并使用岩心密封胶套将岩心包裹密封安装好，关闭第1、4、7阀门，并打开第3阀门和真空泵预抽真空；②预应力加载初始预应力加载，经过常规三轴加载单元的加载，施加围压和轴向应力至预定初始值，并记录应力、变形数据；③矿物流体注入将配制好的矿物流体置入矿物流体模拟生成器，打开第4阀门，经过第2流量泵加压注入岩心，直至平衡；④CO2基纳米聚能混相流体注入关闭第7阀门，镁基纳米颗粒、铝基纳米颗粒和纳米过氧化物颗粒按照预定级配注入CO2基纳米聚能混相流体生成器中的颗粒罐中，CO2气体经过第1流量泵进入CO2基纳米聚能混相流体生成器中与镁基纳米颗粒、铝基纳米颗粒和纳米过氧化物颗粒混合生成CO2基纳米聚能混相流体；打开第1、3阀门将CO2基纳米聚能混相流体注入到岩心中；⑤气固液分离打开第7阀门，开启气固液分离单元，分离渗流出气、固、液混合物，并收集，保存，分析；⑥温度、渗透率测量开启温度-渗流测量单元，关闭第2、4、5、6阀门，打开第1、3、7阀门，CO2基纳米聚能混相流体沿着高压管路进入岩心，并驱替矿物流体，待驱替稳定后，打开第2、6阀门，待第1压力传感器和第3压力传感器数值稳定时，通过温度-渗流量测单元进行渗透率测量；⑦点燃CO2基纳米聚能混相流体待步骤⑤、⑥稳定，并结束测量后，关闭所有阀门，启动控制器，进入岩心渗流通道的CO2基纳米聚能混相流体在电火花起爆针作用下燃烧，产生瞬时高温高压的矿物流体（例如重度原油），在高温高压作用下发生裂解反应；⑧数据采集重新打开第1、3、7阀门，二氧化碳基纳米聚能混相流体重新注入岩心，并驱替反应后裂解的矿物流体，开启气固液分离单元，分离渗流出气、固、液混合物，并收集、保存和分析；⑨重复试验重复步骤③～⑧，直至实验达到预期实验效果。本专利技术具有下列优点和积极效果：1）本专利技术所使用的CO2基纳米聚能混相流体和以往的驱替溶液不同的是，CO2基纳米聚能混相流体能够在电火花起爆针的作用下，在岩石孔隙内燃烧，产生高温高压的环境，从而有利于矿物流体的裂解反应；而这种能够同时按照驱替要求，并且自身能够反应产生高温高压环境促进矿物流体（例如重油）裂解的CO2基纳米聚能混相流体是本专利技术中的最大特点。2）本专利技术增加了常规三轴加载单元可以施加围压和轴向应力，并记录应力、变形数据，从而可以完成反应-流动-应力耦合试验，增加了岩心地层应力环境和孔隙流体环境的模拟功能，能够模拟岩心的地应力条件，特别地，还能模拟岩心内部自然储存矿物形态；其他专利技术，往往只有岩心夹持器，能够满足反应-流动试验要求，但是不能进行常规三轴加载试验。3）由于CO2基纳米聚能混相流体发生氧化还原反应会有导致岩心温度变化，从而增加了温度测量单元。4）装置增加了CO2纳米聚能流体混合生成器以及电火花点火装置。5）调节纳米聚能材料的尺寸、级配和成分，能够控制生成物颗粒大小，从而达到调控岩心渗透率的功能。6）产生的高温高压环境，能够促进岩心内矿物流体（例如重油）裂解成小分子物质（例如轻质油），从而提高驱替效果。附图说明图1是本装置的结构示意图。图中：DY1—CO2基纳米聚能混相流体生成单元；DY2—矿物存储流体模拟生成单元；DY3—常规三轴应力加载单元；DY4—气固液分离单元；DY5—温度-渗流测量单元；DY6—电火花点火控制单元；1—CO2罐体；2—CO2纳米聚能混相流体生成器；3—真空泵；4—矿物流体模拟生成器；5—围压室；6—轴向压轴；7—岩心密封胶套；8—岩心；9—端部带孔隔板；10—位移传感器；11—密封接线板；12—过滤器；13—固体收集器；14—气液分离装置；15—气体收集器；16—液体收集器；17—压差计；18—温度传感器；19—电火花起爆针；20—控制器；A1、A2、A3—第1、2、3流量泵；B1、B2、B3—第1、2、3压力传感器；C1、C2—第1、2计算机；F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8—第1、2、3、4、5、6、7、8阀门。具体实施方式下面结合附图和实施例详细说明：一、装置1、总体本装置由CO2基纳米聚能混相流体生成单元DY1、矿物存储流体模拟生成单元DY2、常规三轴应力加载单元DY3、气固液分离单元DY4、温度-渗流测量单元DY5和电火花点火控制单元DY6组成；CO2基纳米聚能混相流体生成单元DY1、矿物存储流体模拟生成单元DY2、气固液分离单元DY4、温度-渗流测量单元DY5和电火花点火控制单元DY6分别与常规三轴应力加载单元DY3连接，进行CO2基纳米聚能混相流体与储层岩体高温裂解反应-流动-应力耦合实验；1）所述的CO2基纳米聚能混相流体生成单元DY1包括依次连接的CO2罐体1、第1流量泵A1、CO2纳米聚能混相流体生成器2和第1阀门F1组成；2）所述的矿物存储流体模拟生成单元DY2包括依次连接第2流量泵A2、矿物流体模拟生成器4、第2压力传感器B2和第4阀门F4；3）所述的常规三轴应力加载子单元DY3包括真空泵3、第3阀门F3、围压室5、轴向压轴6、岩心密封胶套7、岩心8、端部带孔隔板9、位移传感器10、密封接线板11和第1计算机C1；岩心8置于围压室5内部中心，岩心8的垂直向两端分别连接有端部带孔隔板9，轴向压轴6压紧端部带孔隔板9和岩心8，岩心密封胶套7完全包裹岩心8、端部带孔隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：由CO2基纳米聚能混相流体生成单元（DY1）、矿物存储流体模拟生成单元（DY2）、常规三轴应力加载单元（DY3）、气固液分离单元（DY4）、温度‑渗流测量单元（DY5）和电火花点火控制单元（DY6）组成；CO2基纳米聚能混相流体生成单元（DY1）、矿物存储流体模拟生成单元（DY2）、气固液分离单元（DY4）、温度‑渗流测量单元（DY5）和电火花点火控制单元（DY6）分别与常规三轴应力加载单元（DY3）连接，进行CO2基纳米聚能混相流体与储层岩体高温裂解反应‑流动‑应力耦合实验。

【技术特征摘要】
1.一种聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：由CO2基纳米聚能混相流体生成单元（DY1）、矿物存储流体模拟生成单元（DY2）、常规三轴应力加载单元（DY3）、气固液分离单元（DY4）、温度-渗流测量单元（DY5）和电火花点火控制单元（DY6）组成；CO2基纳米聚能混相流体生成单元（DY1）、矿物存储流体模拟生成单元（DY2）、气固液分离单元（DY4）、温度-渗流测量单元（DY5）和电火花点火控制单元（DY6）分别与常规三轴应力加载单元（DY3）连接，进行CO2基纳米聚能混相流体与储层岩体高温裂解反应-流动-应力耦合实验。2.按权利要求1所述的聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：所述的CO2基纳米聚能混相流体生成单元（DY1）包括依次连接的CO2罐体（1）、第1流量泵（A1）、CO2纳米聚能混相流体生成器（2）和第1阀门（F1）组成。3.按权利要求1所述的聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：所述的矿物存储流体模拟生成单元（DY2）包括依次连接第2流量泵（A2）、矿物流体模拟生成器（4）、第2压力传感器（B2）和第4阀门（F4）。4.按权利要求1所述的聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：所述的常规三轴应力加载子单元（DY3）包括围压室（5）、轴向压轴（6）、岩心密封胶套（7）、岩心（8）、端部带孔隔板（9）、位移传感器（10）、密封接线板（11）和第1计算机（C1）；岩心（8）置于围压室（5）内部中心，岩心（8）的垂直向两端分别连接有端部带孔隔板（9），轴向压轴（6）压紧端部带孔隔板（9）和岩心（8），岩心密封胶套（7）完全包裹岩心（8）及轴向压轴（6）的端部，位移传感器（10）沿岩心（8）径向直接抵住岩心（8），温度传感器（18）穿过岩心密封胶套（7）和岩心（8）直接接触，围压室（5）通过管路与第3流量泵（A3）连接，位移传感器（10）通过密封接线板（11）和第1计算机（C1）连接。5.按权利要求1所述的聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：所述的气固液分离单元（DY4）包括第7阀门（F7）、过滤器（12）、固体收集器（13）、气液分离装置（14）、气体收集器（15）、第8阀门（F8）和液体收集器（16）；其连接关系是：第7阀门（F7）、过滤器（12）和气液分离装置（14）通过管路依次连接，固体收集器（13）与过滤器（12）单独连接，气体收集器（15）连接到气液分离装置（14）的上端，液体收集器（16）通过阀门（F8）连接到气液分离装置（14）的下端。6.按权利要求1所述的聚能混相流体与岩体裂解反应流动实验装置，其特征在于：所述的温度-渗流测量单元（DY5）包括温度计（19）、第1压力传感器（B1）、第2压力传感器（B2）、压差计（17）、第2阀门（F2）、第5阀门（F5）、第6阀门（F6）、第2计算机（C2）；其连接关系是：压差计（17）上端通过第2阀门（F2）与第1阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少斌，
申请(专利权)人：胡少斌，
类型：发明
国别省市：湖北,42