[发明专利]一种测量多孔介质气水两相相对渗透率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及多孔介质渗流特性的测试技术领域，尤其涉及页岩、煤岩等低渗透岩石的气水两相渗流特性测试领域，更具体涉及一种测量多孔介质气水两相相对渗透率的装置。

背景技术

随着人类社会对能源的需求日益增大，不仅煤、石油、天然气这些常规油气资源被开发出来加以利用，煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源也越来越受到人们的重视，纷纷开展研究和开发利用。和煤炭和石油不一样，天然气通常是以自由或者吸附的方式储藏在多孔结构的岩层中，岩层中除了有天然气同时也存在大量的水份。在天然气开采过程中，通常是水和气同时被开采出来。这个过程中气水的运移与气水两相各自的相对渗透率有关，并且气相相对渗透率的大小是决定天然气开采效率的关键参数。因此，准确测量相对渗透率对于天然气资源的开采具有重要意义。

岩石（页岩、煤岩、砂岩等）的相对渗透率测量中最关键的是测量岩石中的水饱和度。相对渗透率测量目前主要有两种方法：稳态法和非稳态法。简单来讲，稳态法是同时向岩石中注入水和气，待岩石中流体流动平衡后，根据注入和流出岩石的水量计算岩石中的水饱和度；而非稳态法先将岩石用水饱和，之后向岩石中注入被水饱和的气体，待流体在岩石中流动平衡后，通过计量流出岩石的水量计算岩石中水的饱和度。对于像砂岩这样孔隙率比较大的岩石，其中的水饱和度在测试过程中变化比较大，对测试精度的要求相对要低些；但是对于像页岩、煤岩这些致密的岩石，孔隙度很小，相对渗透率测试过程中从岩石中驱替出来的水量属于微量，因此，对测量的精度要求必须要高一些。甚至从岩石出水端到水量计量装置之间的管路、设备的死体积中残留或者吸附的水份都会大大影响测试结果。而目前报道的一些相对渗透率测试装置往往都没有考虑这些影响因素。

因此，要提高相对渗透率的测量精度，必须设法提高水饱和度的测量精度，必须减少设备本身对水份计量的影响。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种测量多孔介质气水两相相对渗透率的装置，结构简单，操作方便，该装置提高了岩石尤其页岩、煤岩等低渗透岩石相对渗透率测量中水饱和度的测量精度。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量多孔介质气水两相相对渗透率的装置，该装置包括流体源子系统、流体注入与控制子系统、岩芯夹持子系统、气水分离系统、数据采集子系统和温控子系统。其特征在于：流体源子系统通过不锈钢管与流体注入与控制子系统内的第一过滤器连接，为流体注入与控制子系统提供流体源；流体注入与控制子系统通过不锈钢管与岩芯夹持子系统内的第一端部垫块连接，给试样注流体；岩芯夹持子系统内的第二端部垫块通过疏水内衬不锈钢管与气水分离子系统内的气水分离装置连接；气水分离子系统内的气水分离装置通过不锈钢管与流体注入与控制子系统内的第九三通连接；流体注入与控制子系统中的管路部分、岩芯夹持子系统以及气水分离子系统放在温控子系统中的恒温水槽中保持恒温；温控子系统中的恒温水槽通过外接循环水管分别与流体注入与控制子系统中的流体注入计量泵温控腔和气体计量泵温控腔连接，对流体注入计量泵内的流体和气体计量泵内的气体实现温控；流体注入与控制子系统中的流体注入计量泵、气体计量泵、压力计、差压计、岩芯夹持子系统中的压力计以及气水分离子系统中的差压计通过电缆与数据采集子系统内的采集卡连接。其中，流体源子系统包括盛水容器、气瓶、减压阀、阀门、三通；流体注入与控制子系统包括不锈钢管、流体注入计量泵、气体计量泵、流体注入计量泵温控腔、气体计量泵温控腔、过滤器（共2个）、阀门（共7个）、三通（共9个）、压力计（共2个）、差压计、真空泵、真空表；岩芯夹持子系统包括压力室、围压液体、第一多孔垫片、第二多孔垫片、第一端部垫块、第二端部垫块、第一多孔垫片流体孔、第二多孔垫片流体孔、第一端部垫块流体孔、第二端部垫块第一流体孔、第二端部垫块第二流体孔、疏水内衬不锈钢管、围压泵、压力计、三通、阀门、试样、密封材料；气水分离子系统包括气水分离装置、差压计、三通；数据采集子系统包括计算机、USB数据线、采集卡、电缆（共7条）；温控子系统包括恒温水槽、外接循环水管。各部件具体结构连接关系如下：

流体源子系统：气瓶与减压阀连接，用于调节从气瓶出来的气体压力；减压阀与三通一端连接；盛水容器通过阀门与三通另一端连接；三通第三端与流体注入与控制子系统中的不锈钢管连接。