一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，包括岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统及与岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统分别连接的轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统，还包括计算机数据记录与控制系统；所述轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统均与计算机数据记录与控制系统连接；本实用新型专利技术最大程度上模拟二氧化碳钻井、压裂、驱替、埋存等过程中地下储层岩石与二氧化碳直接接触过程中的三轴岩石力学参数测试，能够得到最接近真实储层环境和工程条件下的二氧化碳与岩石直接接触作用过程中的岩石力学参数。过程中的岩石力学参数。过程中的岩石力学参数。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置


[0001]本技术涉及一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置。

技术介绍

[0002]随着我国油气对外依存度不断增加，如何在“双碳”背景下加大油气勘探开发的力度，保证我国能源安全，是目前亟需解决的重要问题。通过超临界二氧化碳对页岩油气等非常规资源进行高效、低碳开采，尤其通过二氧化碳这一清洁流体进行钻完井、储层压裂改造、油气驱替置换，提高油气单井产量和油气藏采收率，同时实现二氧化碳地质埋存，具有重要意义。
[0003]二氧化碳对油气储层岩石力学性质的影响显是进行超临界二氧化碳钻完井、压裂、驱油气及地层埋存等最为关键的影响因素之一。室内实验测试是最为直接有效的方式，但目前国内外进行的二氧化碳对岩石力学参数影响实验均无法实现二氧化碳直接接触岩石条件下三轴力学参数实验测试，从而最大程度上模拟二氧化碳钻完井、压裂、驱替、埋存等过程中二氧化碳与地下储层岩石相互作用下的岩石三轴力学性质变化，这一局限问题一直未能解决。

技术实现思路

[0004]本技术旨在针对上述问题，提出一种用于实验室，在一定温压条件下二氧化碳与岩心直接接触浸泡，并在直接接触浸泡条件下测试三轴岩石力学参数的装置及方法。
[0005]本技术的技术方案在于：
[0006]本技术提出一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置。
[0007]一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，包括岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统及与岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统分别连接的轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统，还包括计算机数据记录与控制系统；所述轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统均与计算机数据记录与控制系统连接；
[0008]其中，所述岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统包括一腔体，腔体内设有应变测试装置，应变测试装置连接计算机数据记录与控制系统；腔体分为岩心室和液压油腔室，岩心室内放置有岩心；液压油腔室充满液压油；所述岩心室的上端设有上岩心夹持器，上岩心夹持器从下至上依次设有上凹槽、第一孔道及上二氧化碳腔室，上二氧化碳腔室顶端连接至轴压控制系统；所述岩心室的下端设有下岩心夹持器，下岩心夹持器从上至下依次设有下凹槽、第一孔道、下二氧化碳腔室及第二孔道，第二孔道连接至二氧化碳压力控制系统；上岩心夹持器与腔体顶端动密封，下岩心夹持器与腔体底端固定连接；
[0009]还包括一上下开口的软套筒，所述软套筒裹设于岩心外侧，软套筒的上限高于上凹槽，软套筒的下限低于下凹槽；通过软套筒分隔岩心室和液压油腔室；上二氧化碳腔室及下二氧化碳腔室内存有二氧化碳。
[0010]所述二氧化碳压力控制系统包括依次连接的二氧化碳气瓶、二氧化碳增压系统及二氧化碳缓冲罐；二氧化碳缓冲罐的输出端分别连接有二氧化碳回收装置及抽真空装置；二氧化碳缓冲罐的输出端还连接至第二孔道；二氧化碳缓冲罐的输出端与第二孔道的连接管路上设有二氧化碳压力传感器，所述二氧化碳压力传感器及二氧化碳增压系统分别连接至计算机数据记录与控制系统。
[0011]所述轴压控制系统包括分别轴压加载系统及载荷传感器；载荷传感器连接至上二氧化碳腔室顶端；轴压加载系统一端连接至上二氧化碳腔室，另一端连接计算机数据记录与控制系统；所述围压控制系统包括围压加载系统及围压传感器；围压传感器位于液压油腔室，围压加载系统一端连接至液压油腔室，另一端连接计算机数据记录与控制系统；所述温度控制系统包括加热系统及温度传感器，温度传感器位于液压油腔室，加热系统一端连接至液压油腔室，另一端连接计算机数据记录与控制系统；载荷传感器、围压传感器及温度传感器均与计算机数据记录与控制系统连接。
[0012]所述应变测试装置包括引伸计或者应变片；引伸计位于液压油腔室内，且附着于软套筒外壁；应变片位于岩心室内，且粘附于岩心。
[0013]所述围压加载系统包括增压泵，所述增压泵与液压油之间通过进油管线及回油管线连接；所述加热系统包括外部电阻加热带，外部电阻加热带裹设于腔体外；所述二氧化碳增压系统为电动柱塞泵；所述二氧化碳回收装置包括依次连接的减压阀及回收罐；所述抽真空装置包括依次连接的针阀和真空泵。
[0014]所述第一孔道有5个，且第一孔道的直径与上凹槽/下凹槽的截面直径相等；上凹槽/下凹槽的截面为半圆；第二孔道的直径为第一孔道的直径的1.5
‑
2.5倍。
[0015]所述第二孔道与二氧化碳缓冲罐的输出端、二氧化碳回收装置及抽真空装置之间通过四通连接。
[0016]本技术提出一种二氧化碳接触条件下的岩石三轴力学参数测试方法。
[0017]一种二氧化碳接触条件下的岩石三轴力学参数测试方法，使用如上所述二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，过程如下：
[0018]步骤1：将岩心放置于上岩心夹持器及下岩心夹持器之间，并施加轴压对岩心进行固定；软套筒套设于岩心室外侧，软套筒的上限高于上凹槽，软套筒的下限低于下凹槽；安装应变测试装置；向液压油腔室内充液压油施加围压并保持轴压继续加载，保持岩心稳定平衡；
[0019]步骤2：关闭二氧化碳缓冲罐和二氧化碳回收装置，通过抽真空装置对岩心室抽真空；
[0020]步骤3：关闭抽真空装置、打开二氧化碳缓冲罐，通过计算机数据记录与控制系统控制二氧化碳增压系统依次通过二氧化碳缓冲罐、第二孔道、下二氧化碳腔室及第一孔道向岩心室充入二氧化碳，将二氧化碳与岩石直接接触；二氧化碳压力始终低于围压5
‑
10MPa；同时，通过加热系统对液压油进行加热；
[0021]步骤4：继续向岩心室充入二氧化碳，直至达到预设的二氧化碳压力及二氧化碳温度；开始接触浸泡；
[0022]步骤5：达到预设的接触浸泡时间后，进行岩石三轴压缩实验，通过计算机数据记录与控制系统控制轴压加载系统对岩心进行轴向加压，并记录轴向加压的实验过程中载荷
及应变变化；
[0023]步骤6：岩石三轴压缩实验结束后，关闭二氧化碳缓冲罐和二氧化碳增压系统，打开二氧化碳回收装置对岩心室的二氧化碳进行回收，待岩心室的二氧化碳全部排入二氧化碳回收装置，卸载岩心室围压。
[0024]其中，所述步骤1中轴压为100
‑
1000N，围压0
‑
80MPa；步骤4中二氧化碳压力为0
‑
60MPa，二氧化碳温度为0
‑
100℃；步骤5中预设的接触浸泡时间为0
‑
120h。
[0025]更优选地，所述步骤1中轴压为500N，围压15MPa；步骤4中二氧化碳压力为10MPa，二氧化碳温度为45℃；步骤5中预设的接触浸泡时间为2h。
[0026]本技术的技术效果在于：
[0027]1、 本技术最大程度上模拟二氧化碳钻井、压裂、驱替、埋存等过程中地下储层岩石与二氧化碳直接接触过程中的三轴岩石力学参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，其特征在于，包括岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统及与岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统分别连接的轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统，还包括计算机数据记录与控制系统；所述轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统均与计算机数据记录与控制系统连接；其中，所述岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统包括一腔体，腔体内设有应变测试装置，应变测试装置连接计算机数据记录与控制系统；腔体分为岩心室(2)和液压油腔室(1)，岩心室(2)内放置有岩心；液压油腔室(1)充满液压油；所述岩心室(2)的上端设有上岩心夹持器(3)，上岩心夹持器(3)从下至上依次设有上凹槽、第一孔道(5)及上二氧化碳腔室(6)，上二氧化碳腔室(6)顶端连接至轴压控制系统；所述岩心室(2)的下端设有下岩心夹持器(4)，下岩心夹持器(4)从上至下依次设有下凹槽、第一孔道(5)、下二氧化碳腔室(9)及第二孔道(7)，第二孔道(7)连接至二氧化碳压力控制系统；上岩心夹持器(3)与腔体顶端动密封，下岩心夹持器(4)与腔体底端固定连接；还包括一上下开口的软套筒(8)，所述软套筒(8)裹设于岩心外侧，软套筒(8)的上限高于上凹槽，软套筒(8)的下限低于下凹槽；通过软套筒(8)分隔岩心室(2)和液压油腔室(1)；上二氧化碳腔室(6)及下二氧化碳腔室(9)内存有二氧化碳。2.根据权利要求1所述二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，其特征在于：所述二氧化碳压力控制系统包括依次连接的二氧化碳气瓶、二氧化碳增压系统及二氧化碳缓冲罐；二氧化碳缓冲罐的输出端分别连接有二氧化碳回收装置及抽真空装置；二氧化碳缓冲罐的输出端还连接至第二孔道(7)；二氧化碳缓冲罐的输出端与第二孔道(7)的连接管路上设有二氧化碳压力传感器，所述二氧化碳压力传感器及二氧化碳增压系统分别连接至计算机数据记录与控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兴，孙晓，穆景福，申峰，吴金桥，谢亚男，乔红军，张锋三，罗攀，郭庆，梁小兵，高志亮，李珮，王卫刚，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：