[发明专利]一种高温渗流实验装置及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种渗流实验装置及方法，尤其是一种适用于大煤岩试样渗透率测定的高温渗流实验装置及方法。

背景技术

渗透率是流体矿藏（石油、天然气、煤层气、地下水等）储集层评价与开采的重要参数，一直是地质学家、开发工程师、测井分析家等着力解决的问题。其影响因素复杂，如矿物成分、岩石结构、泥质含量、孔隙形状、孔隙度等，此外温度也是影响其大小的主要因素之一。为了测定渗透率，人们已进行了长期不懈的努力。目前，获得储层渗透率的途径主要有岩心实验室测量渗透率、地震解释渗透率、电缆地层测试渗透率、钻杆地层测试渗透率、试井渗透率以及测井解释渗透率等几种方法。通过岩心实验室测定渗透率是目前使用最多的一种测定渗透率的方法。该方法通过攫取具体地层处的煤岩试样，做成符合具体实验要求的形状和大小，然后通过相应的实验设备，进行相应的实验，以测定煤岩试样的渗透率，以便为各种科研和生产活动服务。

目前岩心实验室测定渗透率时主要研究了应力的变化对渗透率的影响，这方面的研究很多并出了很多研究成果，而对于温度对渗透率的影响方面的研究则相对较少。尽管岩心实验室测定渗透率作为一种非常有用的渗透率测定方法。但是仍然存在以下不足：

1）以往测定煤岩试样渗透率的岩心的尺寸普遍不大，通常为圆柱体，直径偏小，在5cm以内，长度都在10cm以内。由于煤岩试样过小，一个煤岩试样不可能包含有完整的层理结构，所以，无法正确反应该煤岩试样地层处的具体渗透情况。

2）温度是影响渗透率的主要因素之一。以往的岩心渗透率实验方法中，一般都是在常温下进行的，仅有少量实验设备可以在温度条件下测定渗透率，反映温度对煤岩试样渗透率的影响。所以，高温下煤岩试样的渗透率还有待进一步的研究。

3）进行渗透率测定时，以往使用的流体大多使用的是空气。由于空气成分复杂，在实验时可能出现一些不稳定因素，如发生显著的物理化学变化、燃烧等情况。而且，由于使用气体作为流体，在实验时，气体的渗漏也是实验必须解决的一个关键问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、渗流效果好的适用于大煤岩试样渗透率测定的高温渗流实验装置及方法。

技术方案：本发明的高温渗流实验装置，包括压力室，在所述的压力室上依次设有开有中心通孔的压力室盖板和主机盖板，主机盖板的侧面设有与压力室盖板中心孔相连通的通口，通口处经进气管连接有氮气瓶，进气管上设有压力控制阀，压力室内设有置于煤岩试样上下两端开有中心孔的上导气压头和下导气压头，压力室的下部设有与下导气压头中心孔相导通的轴压头，轴压头的下部设有与轴压头中心孔相通的主机轴压头，主机轴压头的外侧设有经管路相连的收集瓶，收集瓶的顶盖上设有装有气体流量计的排气管。

所述的上导气压头和下导气压头与煤岩试样的接触面上布有多个小盲孔和导流槽；所述的主机盖板与压力室盖板之间、压力室盖板与上导气压头之间、轴压头与主机轴压头之间均设有密封圈；所述的气体流量计为转子流量计、皂沫流量计或瓦斯流量。

本发明的高温渗流实验方法，包括如下步骤：

a．将待测的煤岩试样置于压力室内，向煤岩试样加压至设定压力10～12Mpa后加温至50℃； 

b．打开设在气管上的压力控制阀，向压力室内充入氮气，控制充入氮气的进气压力值为0.5MPa；

c．进入压力室的氮气经上导气压头的中心孔进入，在上导气压头下端面分布的小盲孔和导流槽中，均布从煤岩试样的上表面进入并穿过煤岩试样，经过下导气压头上的小盲孔和导流槽汇集流后进入下导气压头中心孔，再通过轴压头的中心孔进入主机轴压头的中心孔，通过主机轴压头的出口管路进入收集瓶，进入收集瓶内的气体经其顶盖的排气管排出，通过气体流量计记录此时排出气体的流量，完成一次数据采集；

d．增加充入压力室内的氮气，将充入氮气的压力升高0.5MPa，再次通过气体流量计记录此时排出气体的流量，完成下一次数据采集；

e．重复步骤d多次，完成多次数据采集，直至充入压力室内的氮气压力增加至4MPa时，关闭压力控制阀；

f．对压力室内的煤岩试样升高温度50℃，并保温半小时，每升高温度50℃后，重复步骤b、c、d、e，直至升高的温度达到600℃时，停止实验。