一种高温三轴孔渗测试装置及方法制造方法及图纸

一种高温三轴孔渗测试装置及方法，属于三轴孔渗实验的测试装置及方法。包括压力控制系统、三轴岩芯或煤芯夹持器、颗粒体积夹持器、气体质量流量计、数据采集处理系统、温度控制系统、抽真空系统。能够在实验室模拟真实油气藏温度压力条件，对芯料的渗透率和孔隙度进行计算，同时也可以确定当量气相渗透率和孔隙体积。优点在于(1)装置可以控制温度从常温～180℃；(2)装置在测量孔隙度时，芯料直径规格可以选择为25mm或50mm。高度可以选择；(3)装置在测量渗透率时，芯料直径规格可以选择为25mm或50mm；(4)装置在测量孔隙度时，可以选择不同高度的标准件；(5)装置流量计位于上游；(6)在装试样时，能利用气体实现自动推入试样。

【技术实现步骤摘要】
一种高温三轴孔渗测试装置及方法
本专利技术涉及一种三轴孔渗测试装置及方法，尤其是一种适用于岩石的孔隙度、渗透率实验的高温三轴孔渗测试装置及方法。
技术介绍
岩石的孔隙度、渗透率是评价油气藏和计算储量的重要参数，一般是在常温、常压下测得的，这种常温常压下测出的参数数据并不能够真正的代表油藏储层物性的真实特征。理论表示：温度和压力的变化对岩石的孔隙度和渗透性有着重要的影响。目前，岩石孔隙度和渗透率的测量方面，国外测量精度很高，但只能变压不能变温；国内专利号为CN105259092A公开的高温三轴压力岩石孔渗测量装置，虽然可以变压也能够变温但是在测量孔隙度时，由于装置器夹持器固定高度，不能测量不同高度的芯料，也不能自动推入芯料。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种能够在高温、三轴应力条件下对岩石孔隙度、渗透率测试实验的高温三轴孔渗测试装置及方法，用以解决高温以及三轴压力条件下对芯料孔隙度和渗透率测试的问题。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术包括高温三轴孔渗测试装置以及实验方法。所述的装置包括：压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器和颗粒体积夹持器置于恒温箱中。所述的压力控制系统包括：调压阀、气瓶减压阀、第二气瓶、第一气瓶、真空泵、五号阀、六号阀、一号阀、四号阀、储液罐、九号阀、十号阀、环压泵、恒压泵、恒压阀、十一号阀、轴压泵、第一轴压阀、第二轴压阀、油缸、第一卸样阀、第二卸样阀、二号阀、三号阀、第一环压阀、第二环压阀；第一气瓶通过调压阀同时与测量渗透率系统的渗透率测阀和测量孔隙度系统的孔隙度测量阀连接；第二气瓶通过气瓶减压阀同时与一号阀和三号阀连接；一号阀的另一端同时与四号阀、五号阀和储液罐的上端连接；三号阀的另一端同时与二号阀、第一卸样阀和第二卸样阀连接；五号阀的另一端同时与六号阀和真空泵连接；第二卸样阀与油缸的一端连接；储液罐的下端通过九号阀同时与十号阀、十一号阀和恒压阀连接；恒压阀的另一端与恒压泵连接；十一号阀的另一端同时与第一轴压阀、第二轴压阀和轴压泵连接，第二轴压阀的另一端与油缸的另一端连接；十号阀的另一端同时与环压泵、第一环压阀和第二环压阀连接；第二环压阀连接的另一端与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接；油缸的液压杆与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接。所述的测量渗透率系统包括：岩芯夹持器、十七号阀、十四号阀、十八号阀、十九号阀、气体流量计和渗透率测阀；岩芯夹持器与压力控制系统的油缸液压杆之间同时连接有十八号阀和十九号阀，十八号阀的另一端同时与十四号阀和岩芯夹持器连接；十四号阀的另一端通过气体流量计与渗透率测阀的另一端连接；岩芯夹持器与十七号阀连接；十七号阀同时与测量孔隙度系统的十二号阀、十三号阀、测试压力泵和定容器连接；岩芯夹持器同时与测量孔隙度系统的颗粒体积夹持器和温度控制系统的风机、加热器、温度测量计、计算机连接。所述的测量孔隙度系统包括：孔隙度测量阀、十六号阀、定容器、测试压力泵、十三号阀、十二号阀和颗粒体积夹持器；孔隙度测量阀的另一端与十六号阀、定容器、十二号阀和颗粒体积夹持器串联连接；测试压力泵和十三号阀连接在定容器和十二号阀之间。所述的三轴芯料夹持器包括：上压头、下压头、上台面、下台面、加载框架、液压升降台、围压加载器、缸体、轴压加载器、胶套、轴压加载管、进气孔和出气孔；在上压头和下压头之间有缸体、围压加载器和胶套，在胶套内部放置试样，围压加载器负责对试样加围压；上压头上有进气孔；上台面、下台面与加载框架构成整个支撑结构，支撑整个夹持器的结构，在下台面上有在支撑结构内有液压升降台，轴压加载器位于液压升降台之上，在轴压加载器上有轴压加载管；下台面处有出气孔；负责对缸体内部的试样施加轴压。所述的颗粒体积夹持器装置包括：堵头、进气孔、上压头、外部支撑器、缸体、底座、试样和密封舱；其连接方式为底座支撑外部支撑器，在外部支撑器上有上压头21和密封舱，在密封舱上端有堵头；在密封舱有进气孔；底座和上压头之间有缸体，上压头负责将缸体压实，密封舱对舱体进行密封，堵头防止进气之后泄露。所述温度控制系统包括：风机、加热器、温度测量计、恒温箱和计算机；风机、加热器和温度测量计的信号输出端与计算机连接；风机、加热器和温度测量计的另端均连接在恒温箱内。实验方法包括：高温三轴受压下芯料孔隙度测量方法和高温三轴受压下芯料渗透率测量方法；高温三轴受压下岩芯或煤芯孔隙度测量：根据气体法测定，测量介质为氮气或氦气，用已知体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下的芯料室作等温膨胀，气体扩散到岩芯或煤芯孔隙之中，利用压力的变化和已知体积，依据气态方程，即可求出被测芯料的有效孔隙体积和颗粒体，则可算芯料的孔隙度。所用计算公式如下：式中：Φ表示芯料的孔隙度；V孔表示芯料的有效孔隙体积；V颗表示芯料的颗粒体积。高温三轴受压下岩芯或煤芯渗透率测量：以氮气为标准测试气体，当氮气在一定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，用质量流量计精确计量气体流量，结合其他参数计算岩芯或煤芯渗透率。所用公式如下：式中：K表示芯料的渗透率；Q表示气体流量，单位为cm3/s；μ表示气体粘度系数单位为Pa·s；L表示芯料的长度，单位为cm；A表示煤柱断面积，单位为cm2，P1，P2分别表示进口端、出口端的气体压力，单位为MPa。有益效果，由于采用了上述方案，解决了在高温条件下三轴应力孔隙度和渗透率测试的问题，尤其是在目前国内测试孔隙度时不能测量不同高度芯料的问题。达到了本专利技术的目的。高温三轴孔渗测试装置采用的是(a)先进技术，符合设备功能专业化、精巧化、技术密度、低碳化、可维护/维修化的国际发展趋势；(b)零部件材料及电子元器件都经过严格的质量的筛选，并采用独特的三轴向芯料夹持器，各个部件布局合理，方便维修和保养；(c)高性价比：可测的参数有上覆压力下气体渗透率、上覆压力下孔隙体积和孔隙度；(d)可选用卡尺来测量柱塞尺寸并输入计算机；(e)所有采集的数据包括原始测试数据存入EXCEL文件中，可随时查看；(f)系统采用三轴向芯料夹持器，对不同类型的岩芯或煤芯进行测量，而且加载简单、易行；(g)由于特殊的夹持器设计，使孔隙度测试也可在上覆压力下完成；(h)配合颗粒体积舱，还可以直接确定颗粒的体积和密度；(i)系统采用电子控制的流体注射泵来调节覆压。优点：高温三轴孔渗测试装置是通过在实验室模拟油藏温度压力条件下，测量岩芯或煤芯孔隙度和渗透率性质的一套研究型仪器；仪器采用气体流量计法进行测量；设备结构精巧、操作简便、维护方便、故障率低。高温三轴孔渗测试装置具有以下突出特点：(1)系统符合设备功能专业化、精巧化、技术密集、低碳化、可维护、维修化的国际发展趋势。(2)采用独特的三轴向芯料夹持器，可以对两种不同芯料进行测量，使得孔隙度测试也可在上覆压力下完成，而且加载简便、易行。各个部件布局合理，方便维修与保养。(3)采用独特的颗粒体积夹持器，可以对不同高度的芯料进行测量，改变了目前不能对不同高度的芯料进行孔隙度测量的问题。(4)高性价比：可测的参数有：上覆压力下气体渗透率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：装置包括：压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器和颗粒体积夹持器置于恒温箱中。

【技术特征摘要】
1.一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：装置包括：压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器和颗粒体积夹持器置于恒温箱中。2.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的压力控制系统包括：调压阀、气瓶减压阀、第二气瓶、第一气瓶、真空泵、五号阀、六号阀、一号阀、四号阀、储液罐、九号阀、十号阀、环压泵、恒压泵、恒压阀、十一号阀、轴压泵、第一轴压阀、第二轴压阀、油缸、第一卸样阀、第二卸样阀、二号阀、三号阀35、第一环压阀、第二环压阀；第一气瓶通过调压阀同时与测量渗透率系统的渗透率测阀和测量孔隙度系统的孔隙度测量阀连接；第二气瓶通过气瓶减压阀同时与一号阀和三号阀连接；一号阀的另一端同时与四号阀、五号阀和储液罐的上端连接；三号阀的另一端同时与二号阀、第一卸样阀和第二卸样阀连接；五号阀的另一端同时与六号阀和真空泵连接；第二卸样阀与油缸的一端连接；储液罐的下端通过九号阀同时与十号阀、十一号阀和恒压阀连接；恒压阀的另一端与恒压泵连接；十一号阀的另一端同时与第一轴压阀、第二轴压阀和轴压泵连接，第二轴压阀的另一端与油缸的另一端连接；十号阀的另一端同时与环压泵、第一环压阀和第二环压阀连接；第二环压阀连接的另一端与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接；油缸的液压杆与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接。3.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的测量渗透率系统包括：岩芯夹持器、十七号阀、十四号阀、十八号阀、十九号阀、气体流量计和渗透率测阀；岩芯夹持器与压力控制系统的油缸液压杆之间同时连接有十八号阀和十九号阀，十八号阀的另一端同时与十四号阀和岩芯夹持器连接；十四号阀的另一端通过气体流量计与渗透率测阀的另一端连接；岩芯夹持器与十七号阀连接；十七号阀同时与测量孔隙度系统的十二号阀、十三号阀、测试压力泵和定容器连接；岩芯夹持器同时与测量孔隙度系统的颗粒体积夹持器和温度控制系统的风机、加热器、温度测量计、计算机连接。4.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的测量孔隙度系统包括：孔隙度测量阀、十六号阀、定容器、测试压力泵、十三号阀、十二号阀和颗粒体积夹持器；孔隙度测量阀的另一端与十六号阀、定容器、十二号阀和颗粒体积夹持器串联连接；测试压力泵和十三号阀连接在定...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠洪盛，屠世浩，杨振乾，郝定溢，朱德福，纪欣卓，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32