[发明专利]一种水溶气运移模拟实验方法

权利要求书

1.一种水溶气运移模拟实验方法，该方法使用自生自储向斜构造盆地水溶气运移模拟装置进行实验，其中，

所述的自生自储向斜构造盆地水溶气运移模拟装置包括：储层模拟系统、供水系统、气液回收系统、样品采集系统、饱和与抽真空系统、起吊控制系统和恒温控制系统，其中：储层

模拟系统包括模拟管路，模拟管路上设置有4个采样点，该储层模拟系统放置在恒温控制系统中，恒温控制系统为储层模拟系统提供预定的工作温度；供水系统与储层模拟系统通过管路连接，为储层模拟系统供水；气液回收系统和样品采集系统均与储层模拟系统通过管路连接，收集储层模拟系统流出的气体和液体；饱和与抽真空系统通过管路与储层模拟系统连接，对储层模拟系统中充填的样品抽真空和进行高压气体饱和处理；

起吊控制系统用于悬吊储层模拟系统，以将其放入恒温控制系统中或从恒温控制系统中吊出；

储层模拟系统包括第一模拟管路、第二模拟管路和第三模拟管路，第一模拟管路和第二模拟管路下端通过第三模拟管路相互连通，第一模拟管路和第二模拟管路的上端分别设置第四采样点和第一采样点，所述第四采样点和第一采样点分别通过连接管路连接样品采集系统和气液回收系统,第四采样点通过连接管路连接供水系统；在第一模拟管路与第三模拟管路的连接处以及第二模拟管路与第三模拟管路的连接处分别设置第三采样点和第二采样点，第三采样点和第二采样点分别通过连接管路与样品采集系统和气液回收系统连接以及与饱和与抽真空系统连接；

供水系统包括供水泵、水压表、供水阀门、定压阀和储水箱；

供水泵与储层模拟系统通过供水管路连接，该供水管路与供水泵之间设置供水阀门和水压表，定压阀安装在连接器与第一采样点之间的连接管路上，配合供水泵设定储层模拟系统压力，储水箱为供水泵提供水源；

气液回收系统包括气压表、第一排泄管、阀门、第一气液分离器、气体回收容器、液体回收容器；第一气液分离器为一个带竖向中隔板的容器，中隔板从上向下把容器竖向一分为二，分为气液分离室和溢流室，中隔板除了其底边不与容器底部内壁连接外，中隔板的上边、两侧边均分别与容器顶部内壁，侧部内壁密闭连接，中隔板底沿与容器底部很接近，即距离容器底部的距离很小，呈一条缝隙状，气液分离室和溢流室在底部连通，溢流室顶部开有一个孔，与液体回收容器通过管路连接，气液分离室顶部开有两个孔，一个孔通过气体回收管路与气体回收容器连通，该管路上设有阀门，另一孔通过第一排泄管与连接器的出端口连接，第一排泄管上设置有阀门，第一排泄管管端插于气液分离室中距气液分离室底部不大于气液分离室的1/2高度，且距气液分离室底部不小于2～3倍中隔板底部距离气液分离室底部的距离；

所述的自生自储向斜构造盆地水溶气运移模拟装置还包括连接器；其中：所述连接器为具有多个进入端口和一个出端口的管路连接装置，连接器的四个进入端口分别通过第一采样管路～第四采样管路与储层模拟系统的模拟管路的第一采样点～第四采样点连接，每个采样管路上分别设有阀门；连接器的出端口通过第一排泄管连接气液回收系统，第一排泄管管路上设置有阀门；连接器的出端口还通过第二排泄管与样品采集系统相连，第二排泄管管路上设置有阀门；

样品采集系统包括样品采集管路和气液分离装置两部分，其中：

所述样品采集管路是连接器的进入端口与模拟管路的采样点之间的连接管路，每条管路上均设置气压表和阀门，样品采集管路根据储层模拟系统设置的采样点个数和位置配置相应的采样管路，所述样品采集管路用于采集储层模拟系统不同部位的气液混合样品，不同采样点的采集管路汇集至连接器，分别与连接器的对应的进入端口连接，然后由连接器的出端口通过第二排泄管路连接到气液分离装置；

所述气液分离装置包括阀门、第二气液分离器、气体压力平衡瓶、气体收集管和温度传感器；所述第二气液分离器为下部侧面开孔和顶部开孔的密闭透明容器，且侧面标画刻度，顶部开孔中的一个孔安装气体收集管，气体收集管上安装气体收集阀门，气体收集管管端与容器顶部齐平；另一个孔插第二排泄管，第二排泄管上设置有阀门，第二排泄管管端深插于第二气液分离器中液面之下距底部不大于1/3高度处；第三孔安装温度传感器；所述气体压力平衡瓶为侧面开2孔的透明敞口容器，一孔靠近上部，为溢流孔，溢流孔下沿高度与第二气液分离器顶部齐平；另一孔靠近容器底部，开孔位置与第二气液分离器底部侧面开孔高度相同，该另一孔与气体分离器底部侧面开孔通过管路连通，气体压力平衡瓶内放置供水管，供水管另一端连接储水箱，供水管上设置阀门；

饱和与抽真空系统包括真空泵、真空泵阀门、高压供气源、压力阀门、减压阀、气压表、气体质量流量计、三通；其中：三通第一端与高压供气源之间的主供气管路上设置有压力阀门、减压阀、气压表和气体质量流量计；三通第二端通过管路与真空泵连接，该管路上也设有阀门；三通第三端连接供气管路的一端，该供气管路另一端分出两条支路即第一供气支路和第二供气支路，第一供气支路与第二采样点连接，第二供气支路与第三采样点连接，两条支路上分别设置有一个阀门；

其特征在于该实验方法包括模拟实验步骤，该步骤包括：

1)开始实验前，将模拟装置的所有阀门关闭；

2)打开真空泵阀门和真空泵，对储层模拟系统持续抽真空直到储层模拟系统内装样品不存在残余气体，进入下一步；

3)打开高压待测气瓶的压力阀门，调节减压阀，设定供气压力P，持续供气直至全部气压表读数稳定，关闭压力阀门，进入下一步；同时记录气体质量流量计和气压表的数值；

4)打开供水阀门，调节定压阀，打开供水泵，供水泵以略高于原型盆地储层静水压力p的压力向储层模拟系统的模拟管路中稳定注水，第一排泄管中的液体到达第一气液分离器，在第一气液分离器中实现气液分离，气体通过气体回收管路上的阀门排出，由回收容器收集，液体流经溢流室，由液体回收容器收集；

5)气样采集：依次采集多个采样点处的气样；

6)待到下一次采样时间，重复步骤5)进行采样，如此循环，直至采样结束；

实验前准备步骤中的各步骤具体是：

1)根据地层原型剖面，划分剖面分段长度与坡度，确定剖面类型：提取表征剖面特征的主要坡度类型、长度及组合关系，确定各主要坡度类型长度；

2)计算模拟管路分段长度、模拟管路间距及组合关系：确定模拟几何相似比，由模拟几何相似比确定储层模拟系统相对应的模拟管路的分段长度和模拟管路间距，具体计算由公式(1)～(3)确定：

s＝l_i/l_原i＝L_i/L_原i＝b/B_原 (1)

sinα_i＝h_i/l_i (2)

sinβ_i＝H_j/L_j (3)

式中：s为模型与原型的几何相似比；

l_原i、L_原i分别为原型盆地补给侧和排泄侧的分段长度；

b、B_原分别为向斜盆地模型与原型核部近水平段长度；

α_i、β_i分别为原型盆地补给侧和排泄侧的分段坡度统计中位数；

h_i、l_i分别为盆地补给侧按相似比确定模拟管路间距和分段长度；

H_j、L_j为代表盆地排泄侧按相似比确定的模拟管路间距和分段长度；

i，j为自然数，分别代表盆地补给侧模拟管路和盆地排泄侧模拟管路的分段数；

3)制作剖面模拟管路并连接模拟管路：制作完成对应长度及坡度的第一模拟管路～第三步模拟管路后，按照剖面类型组合关系，连接模拟管路，将其分别固定在两个垂直固定架和一个水平固定架上，其中第一模拟管路和第二模拟管路分别固定在两个垂直固定架上，第三模拟管路固定在一个水平固定架上，水平固定架的两端分别与两个垂直固定架的底部连接，将两个垂直固定架与起吊横梁组合后，将起吊横梁悬挂在起吊装置上，然后依次把储层模拟系统与其他系统连接；

4)调试样品采集系统和气液回收系统:打开供水管上的阀门，将样品采集系统的第二气液分离器和气体压力平衡瓶的容器内注满水，第二气液分离器充水后顶部不留空隙，关闭供水管阀门；在气液回收系统的第一气液分离器中预先装满水，或装水高度至少淹没第一排泄管管端；

5)气密性检查：首先在高压供气源中选择氮气，打开供气阀门，调节减压阀，设定储层模拟系统模拟管路内的压力为测试压力W(测试压力W＝(1.5～2)p，系统压力p按原型盆地储层静水压力p＝γh，其中γ为水的重度，h为储层埋深)，检查装置的密封性；

6)模拟管路装样：由起吊装置把模拟管路起吊至恒温箱的液面以上，选择预先制备好的煤岩样品，分段充填第一模拟管路、第二模拟管路和第三模拟管路，充填完煤岩样品后，重新连接模拟管路接口及连接管路，保证密封完好，然后由起吊装置把第一模拟管路～第三模拟管路全部浸没在保温箱的液面以下，开始模拟实验。