本发明专利技术公开了一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其特征在于该装置可一体化实时监控、模拟真实深层环境下页岩岩心水化作用内部微裂缝扩展情况，研究其扩展机理，并分析其对页岩渗透率及页岩气采收率的影响。所述装置包括高温高压水化反应釜、变温注水循环装置及移动超声波检测装置三部分，高温高压水化反应釜模拟高温、高压条件下，液态水循环流动及其与试样充分接触的水化作用环境；变温注水循环装置精确控制影响页岩微裂缝扩展特性的温度、围压、流速、注水压力及注水时间等因素；移动超声波检测装置实时检测页岩岩心内部微裂缝扩展情况，实现岩心水化作用与裂缝扩展检测的同步进行。该装置操作简单，移动方便，便于研究高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性，对深层油气勘探开发具有重要意义。开发具有重要意义。开发具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置
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[0001]本专利技术涉及一种检测页岩水化微裂缝扩展的实验装置，具体涉及一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，属于深层油气勘探开发领域。
技术介绍
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[0002]页岩油气藏具有低孔、低渗的特性，页岩油气井几乎无自然产能，往往需要进行储层改造来提高油气产能。水力压裂是页岩储层改造的一种主要方式，通过水力压裂使储层形成复杂裂缝网络来实现页岩油气产能的提升。随着油气勘探开发技术的不断进步，页岩油气探勘开发已由浅层向深层发展，而深部页岩储层所处的高温高压环境，使得深部地层温度、压力及液态水等耦合作用增加，深部储层裂隙发育与扩展情况变得更加复杂。研究表明，页岩吸水后会发生水化，页岩的水化作用可以促进页岩次生裂缝的产生，进而形成较为复杂的裂缝网络。因此，高温高压条件下页岩在液态水循环作用下水化微裂缝扩展特性的研究十分必要。
[0003]然而，目前高温高压环境下模拟页岩水化作用检测微裂缝扩展情况的实验设备存在如下缺陷和不足：
[0004](1)页岩水化实验大多在常温常压下或较低的围压下进行，无法模拟真实的深层地层环境，无法得出深部储层页岩水化作用对水力裂缝复杂程度的影响即页岩水化微裂缝扩展特性等问题。
[0005](2)实验方法主要有表面观察分析、核磁共振技术和CT扫描技术等方法。其中表面观察分析法只能观测页岩岩心外侧裂缝扩展情况，无法对页岩内部微裂缝扩展情况进行判断分析；核磁共振技术和CT扫描技术测定页岩水化微裂缝实验方法需要在页岩岩心水化结束，对水进行排出处理后才能进行检测，无法对裂缝扩展情况进行实时监控及模拟深层页岩高温高压的水化作用环境。此外，核磁共振技术、CT扫描技术实验设备昂贵，操作步骤复杂。
[0006](3)高温高压釜结构局限性大，普通的高温高压釜仅能提供高温高压环境，不能提供深部岩层液态水等流体作用的环境，无法模拟真实的深部地层环境下页岩在充满液态水时内部微裂缝的扩展情况。
[0007](4)目前的页岩水化作用实验方法，将页岩岩心试样在一定条件下浸泡若干小时，费时费工，且不能满足实时测试页岩试样微裂缝扩展的要求。
[0008]为解决常规测试页岩试样水化作用微裂缝扩展的实验装置不能模拟深层真实环境、不能实时测试页岩试样微裂缝扩展情况以及实验的费时费工问题，本专利技术借助高温高压水化反应釜、变温注水循环装置、超声波检测装置，专利技术了一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，形成适用于检测高温高压液态水环境下页岩水化微裂缝扩展特性的一体化实时监控实验装置。
技术实现思路
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[0009]本专利技术的目的在于提供一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，该装置结构简单，操作方便，监测精度高，能够模拟真实深部页岩储层高温、高压环境并实时监测页岩岩心水化作用内部微裂隙扩展情况。
[0010]为达成上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，可一体化实时监控、模拟真实深层环境下页岩岩心水化作用内部微裂缝扩展情况，研究其扩展特性。该装置包含高温高压水化反应釜、变温注水循环装置及超声波检测装置三部分，其中高温高压水化反应釜内设有水化反应装置，该装置由上部固定器、下部固定器固定，岩心试样位于水化反应装置中的注水套管内并由岩样左夹具及岩样右夹具固定。高温高压水化反应釜左、右侧设有水循环注水口、水循环出水口并分别与岩样左夹具、岩样右夹具连接。
[0012]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其中，高温高压水化反应釜内水化反应装置中，注水套管采用耐高温高压材料，具有传热速度快、流体流动空间大的特点，可使液态水与岩心试样充分接触作用。岩样左夹具、岩样右夹具上分别设有左侧螺栓孔、右侧螺栓孔，连接注水套管；岩样左夹具、岩样右夹具上分别设有岩样左夹具上部固定螺栓孔、岩样左夹具下部固定螺栓孔、岩样右夹具上部固定螺栓孔及岩样右夹具下部固定螺栓孔，并用螺栓与上部固定器、下部固定器固定。
[0013]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其中，岩样左夹具、岩样右夹具内设有控压注水通路，入水水流由岩样左夹具入水孔注入，后由均布四周的岩样左夹具出水孔注入注水套管内；出水水流通过均布四周的岩样右夹具出水孔，后经岩样右夹具入水孔流出。控压注水通路内设有流量计，水流返回水槽前，精确统计水流返回量，严格监控水流量。
[0014]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其中，变温注水循环装置设有水槽与高压泵连通，高压泵连接温度改变器，温度改变器下与加热装置相连后连接高温高压水化反应釜的水循环注水口；水循环出水口连接温度改变器，温度改变器上与冷却装置相连并连通背压调节器后与水槽连通。
[0015]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，移动超声波检测装置设有超声波探伤仪与计算机连接，可实现岩心内部裂缝扩展情况的自动分析。
[0016]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，高温高压水化反应釜进出水有水循环注水控制阀和水循环出水控制阀精确控制水流进出，保证实验准确性。
[0017]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，温度改变器与加热装置、冷却装置共同连通，可以预先调节注水温度，确保实验条件准确性，减少温度过快升高对实验设备的损坏。
[0018]本专利技术的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，装置内设有安全控制阀与背压调节器，精确调节注水压力。
[0019]与现有的实验装置相比，本专利技术的有益效果有：
[0020](1)与目前的高温高压釜及普通水化实验装置相比，高温高压水化反应釜既能满足深部页岩储层的高温高压真实环境，又能使岩心进行水化作用，且高温高压水化反应釜设置循环注水通路，能够实现循环液态水与岩心充分水化作用，模拟真实深部地层环境下页岩试样与水的水化作用并对水化作用情况进行评价；
[0021](2)该实验设有的变温注水循环装置，能够精确控制水流的不同注水温度、压力与反应时间，为研究水化作用下岩心试样内部微裂缝扩展特性影响因素提供更加可靠、稳固的实验方法；变温注水循环装置设有压力控制阀等安全控制装置，保证实验的安全性与操作简便性；变温注水循环装置还可实现液态水循环利用，节能环保。
[0022](3)与目前的实验方法表面观察分析、核磁共振技术和CT扫描技术等相比，超声波监测微裂缝效果具有显著优势，该实验装置设有移动超声波检测装置，可对页岩内部微裂缝扩展情况进行实时监控与记录，实现了核磁共振技术、CT扫描技术所无法实现的适用于现场工况，设备轻便，操作简单的优点。
[0023](4)超声波检测高温高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其特征在于可一体化实时监控、模拟真实深层环境下页岩岩心水化作用内部微裂缝扩展情况，研究其扩展特性。该装置包含高温高压水化反应釜、变温注水循环装置及超声波检测装置三部分，其中高温高压水化反应釜内设有水化反应装置，该装置由上部固定器(2)、下部固定器(7)固定，岩心试样(4)位于注水套管(3)内并由岩样左夹具(8)及岩样右夹具(6)固定。高温高压水化反应釜左、右侧设有水循环注水口(1)、水循环出水口(5)并分别与岩样左夹具(8)、岩样右夹具(6)连接。2.根据权利要求1所述的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其特征在于高温高压水化反应釜内水化反应装置中，注水套管(3)采用耐高温高压材料，具有传热速度快、流体流动空间大的特点，可使液态水与岩心试样(4)充分接触作用。岩样左夹具(8)、岩样右夹具(6)上分别设有左侧螺栓孔(8
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4)、右侧螺栓孔(6
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4)，连接注水套管(3)；岩样左夹具(8)、岩样右夹具(6)上分别设有岩样左夹具上部固定螺栓孔(8
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2)、岩样左夹具下部固定螺栓孔(8
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1)、岩样右夹具上部固定螺栓孔(6
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2)及岩样右夹具下部固定螺栓孔(6
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1)，并用螺栓与上部固定器(2)、下部固定器(7)固定。3.根据权利要求2所述的一种超声波检测高温高压水循环作用页岩水化微裂缝扩展特性的实验装置，其特征在于岩样左夹具(8)、岩样右夹具(6)内设有控压注水通路，入水水流由岩样左夹具入水孔(8
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3)注入，后由均布四周的岩样左夹具出水孔(8
【专利技术属性】
技术研发人员：李静，高雨，刘惠民，张学才，谢业统，王洪闪，陈朝阳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司，
类型：发明
国别省市：
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