一种微纳米管夹持装置和微纳米气液流动实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种微纳米管夹持装置和微纳米气液流动实验装置。所述微纳米管夹持装置包括常规实验管线、上游中空密封螺栓、密封环、上游密封腔、流体缓冲腔、下游密封腔、机械压实密封套环、耐高压微纳米管对接套管、下游中空密封螺栓、微纳米管、密封套。所述微纳米管夹持装置耐高压性能和密封性能突出，能够实现常规渗流实验与微纳米实验的无缝对接；同时，将本实用新型专利技术的微纳米管夹持装置设置于微纳米气液流动实验装置中，能够模拟真实地层高压条件，使得微纳米尺度气液相流动实验更加准确地反映真实地层非线性渗流机理。

A micro nanotube clamping device and a micro nano gas-liquid flow experimental device

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米管夹持装置和微纳米气液流动实验装置
本技术涉及石油勘探
，具体涉及一种微纳米管夹持装置和微纳米气液流动实验装置。
技术介绍
随着我国经济的稳定增长，石油需求不断增加。由于我国中、高渗透油藏后备石油储量不足，低渗透石油资源开发速度慢，使得石油供需矛盾不断加剧，严重依赖进口石油供给。在我国新探明的石油天然气资源地质储量中，低渗致密储层的资源量占有绝对比例。低渗透油气资源的高效开发，对保证我国的能源安全具有重要意义。与高渗透储层明显不同，低渗透油气藏渗流规律偏离经典流动规律，出现了非线性渗流特征。目前非线性渗流机理的研究绝大多数基于岩心渗流实验，但此类实验难以反映岩石中真正的渗流情况和渗流机理。只有正确认识低渗透油气藏的非线性渗流机理才能正确地指导油气的开采，并提高最终石油采收率，实现经济效益最大化。常规低渗透油藏储层的岩心孔隙喉道细小且结构复杂，研究流体流动时面临的影响因素多，不确定性大，通过流体在单根微米管内的流动来模拟真实地层的流动情况，可以研究其内在的渗流力学机制，更真实地反映低渗透致密油藏储层中流体非线性渗流的内在机理。目前，随着微电子机械系统(MEMS)的发展，微管在微米尺度的渗流实验中已经得到了广泛的应用。申请号为CN201620941960.2的技术专利公开了一种用于研究微尺度效应的实验装置，该装置中注入系统与气体过滤装置、储液罐、液体过滤装置依次相连；液体过滤装置所接出的导管上装有超声波气泡检测器，在一侧依次连接有开关一、压力传感器一、微管一、压力传感器二以及流量计量管一；在另一侧同样依次连接有对应的同种装置；上述的超声波气泡检测器及两侧所连接的装置均置于温控箱中；所用的压力传感器均与温控箱外的电脑相连，电脑同时连有电子显微镜，以观测所用的流量计量管。利用该装置，能够有效避免实验过程中气泡以及进出口效应所带来的影响，同时能够进行不同温度下微尺度效应的分析研究。但是目前的微管微观实验存在以下问题：1)由于微管细小，柔韧性差，强度低，在实验过程中不易夹持，容易折断和破碎；2)实验难以在高压差(>35MPa)下开展，微管夹持装置耐压性差；3)微管夹持密封性差，造成实验结果不精确；4)夹持装置灵活性差，无法灵活支持管径变化情况。
技术实现思路
针对上述不足，本技术的目的在于提供一种微纳米管夹持装置和微纳米气液流动实验装置，用以提高微纳米尺度流动实验的耐压范围以及测量结果精度，更加真实地反映多孔介质非线性渗流机理。为了实现上述技术目的，本技术提供了一种微纳米管夹持装置，包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流。优选的，所述入口管线组件包括常规实验管线、上游中空密封螺栓、密封环，所述常规实验管线穿过所述上游中空密封螺栓并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线的一端设置有密封环；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环、耐高压微纳米管对接套管、下游中空密封螺栓、微纳米管及密封套，所述耐高压微纳米管对接套管穿过所述下游中空密封螺栓，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套，所述微纳米管密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管内。优选的，所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔、流体缓冲腔及下游密封腔；所述上游密封腔与所述上游中空密封螺栓连接，并通过所述密封环密封，所述下游密封腔与所述下游中空密封螺栓连接，并通过所述机械压实密封套环密封。优选的，所述微纳米管通过密封胶密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管内。优选的，所述微纳米管2210的材质为石英，外径为0.3mm～0.7mm，长度为4cm～10cm，内径为0.2μm～200μm；所述耐高压微纳米管对接套管2208内径与所述微纳米管2210的外径相差在0.1mm内，所述耐高压微纳米管对接套管2208长度与微纳米管2210的长度差控制在5cm，所述耐高压微纳米管对接套管2210的壁厚为0.1mm～0.35mm。优选的，所述微纳米管夹持装置耐压达到40MPa，压力梯度达到800MPa/m。为了实现上述技术目的，本技术还提供了一种微纳米气液流动实验装置，包上述的微纳米管夹持装置。该微纳米气液流动实验装置包括气液供给系统、耐高压变管径微纳米管夹持系统和测量系统；所述气液供给系统包括由依次连接的高压氮气气源、压力表与减压阀组成的供气管路，以及由依次连接的ISCO泵、储液容器组成的供液管路，所述供气管路与所述供液管路通过六通阀一并联设置，所述六通阀一出口端通过流体过滤器与六通阀二连接；所述六通阀二的两端分别通过第四开关和第五开关连接高精度数字压力传感器和耐高压变管径微纳米管夹持系统；所述耐高压变管径微纳米管夹持系统包括所述微纳米管夹持装置和用于保持所述微纳米管夹持装置在恒温状态下的恒温装置；所述测量系统包括由电子天平、置于所述电子天平上的量筒及电子流量计组成的测液管路，以及由排水采气装置和湿式气体流量计组成的测气管路，所述测气管路与测液管路并联，并联后的管路与所述耐高压变管径微纳米管夹持系统的密封套连接。优选的，所述高精度数字压力传感器、恒温体系、电子流量计和湿式气体流量计均与计算机控制台连接；所述计算机控制台设有数据采集卡，测量时直接将数据输入电脑，完成自动读数。优选的，所述微纳米气液流动实验装置的管路上设置有用于开启和/或关闭所述气液供给系统、所述耐高压变管径微纳米管夹持系统和所述测量系统的多个开关，通过第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关之间的转换，可在所述装置上进行微纳米尺度气、液两相的流动实验。有益效果1、本技术提供的微纳米管夹持装置，在以蒸馏水为驱替流体，驱替速度为13mL/min，所夹持的微管长度为5cm、内径为75μm、外径为0.365mm的条件下，微管夹持装置耐压达到40Mpa，压力梯度达到800MPa/m，具备优异的耐高压性能；所述耐高压夹持装置通过逐级地缩小流体流通管径，能够实现常规渗流实验与微纳米实验的无缝连接。2、本技术提供的微纳米管夹持装置中微纳米管通过密封胶固定密封于耐高压微纳米管对接套管内，密封性能突出，还能够有效防止微纳米管折断和破碎。3、本技术提供的微纳米管夹持装置可以根据实验需求更换不同内径和长度的实验微纳米管。4、本技术提供的微纳米管夹持装置中设有流体缓冲腔，当流体压力巨增时，流体压力不会对流体通道造成破坏，流体缓冲腔可以对流体通道进行保护。5、本技术提供的微纳米气液流动实验装置，在很大程度上提高了微纳米尺度流动实验的耐压范围以及测量结果精度，更加真实地反映多孔介质非线性渗流机理；该装置中，通过开关间的转换可进行气液两相微纳米管渗流实验。6、本技术提供的微纳米气液流动实验装置设有流体过滤器，在流体进入微纳米管前将通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳米管夹持装置，其特征在于：包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流；所述入口管线组件包括常规实验管线(2201)、上游中空密封螺栓(2202)、密封环(2203)，所述常规实验管线(2201)穿过所述上游中空密封螺栓(2202)并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线(2201)的一端设置有密封环(2203)；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环(2207)、耐高压微纳米管对接套管(2208)、下游中空密封螺栓(2209)、微纳米管(2210)及密封套(2211)，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)穿过所述下游中空密封螺栓(2209)，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套(2211)，所述微纳米管(2210)密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内；所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔(2204)、流体缓冲腔(2205)及下游密封腔(2206)；所述上游密封腔(2204)与所述上游中空密封螺栓(2202)连接，并通过所述密封环(2203)密封，所述下游密封腔(2206)与所述下游中空密封螺栓(2209)连接，并通过所述机械压实密封套环(2207)密封。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微纳米管夹持装置，其特征在于：包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流；所述入口管线组件包括常规实验管线(2201)、上游中空密封螺栓(2202)、密封环(2203)，所述常规实验管线(2201)穿过所述上游中空密封螺栓(2202)并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线(2201)的一端设置有密封环(2203)；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环(2207)、耐高压微纳米管对接套管(2208)、下游中空密封螺栓(2209)、微纳米管(2210)及密封套(2211)，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)穿过所述下游中空密封螺栓(2209)，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套(2211)，所述微纳米管(2210)密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内；所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔(2204)、流体缓冲腔(2205)及下游密封腔(2206)；所述上游密封腔(2204)与所述上游中空密封螺栓(2202)连接，并通过所述密封环(2203)密封，所述下游密封腔(2206)与所述下游中空密封螺栓(2209)连接，并通过所述机械压实密封套环(2207)密封。


2.根据权利要求1所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管(2210)通过密封胶密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内；所述密封套(2211)为橡胶密封套。


3.根据权利要求2所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管(2210)的材质为石英，外径为0.3mm～0.7mm，长度为4cm～10cm，内径为0.2μm～200μm；所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内径与所述微纳米管(2210)的外径相差在0.1mm内，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)长度与微纳米管(2210)的长度差控制在5cm，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)的壁厚为0.1mm～0.35mm。


4.根据权利要求3所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管夹持装...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，李闽，梁彬，吴倩，曹江娜，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川;51