[发明专利]在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置及方法

权利要求书

1.在多孔介质气水界面测定堵水剂铺展性能的装置，由活塞筒(1)、出口泵(2)、填砂管(3)、传感器组(4)、计算机数据采集系统(5)、恒温箱(6)、中间容器(7)、入口泵(8)、入口流量计(9)、入口压力表(10)、出口压力表(11)、出口流量计(12)组成，其特征在于，所述填砂管(3)底部通过入口压力表(10)、入口流量计(9)与充满地层水的中间容器(7)相连，中间容器连接入口泵(8)，所述填砂管(3)顶部通过出口压力表(11)、出口流量计(12)与活塞筒(1)相连，活塞筒连接出口泵(2)，填砂管与传感器组(4)相连，传感器组连接计算机数据采集系统(5)，所述填砂管放置于恒温箱(6)中；所述填砂管(3)由密封盖(3-1)、导管(3-2)、高位测压管(3-3)、低位测压管(3-4)、筒体(3-5)组成，所述密封盖(3-1)中心开有通孔a，导管(3-2)通过通孔a旋进到填砂管中部A处，导管末端连接有一中空导体并与电极相连；所述筒体(3-5)的底端中心开有通孔b，筒体内部设置高位测压管(3-3)和低位测压管(3-4)，高位测压管和低位测压管成对放置，构成高低位测压管组，高位测压管在低位测压管以上的部分为导体且交替与正负电极相连；在填砂管下部B处的横截剖面作直角坐标系，以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，在x和y轴上等距分布测压点，每一个测压点x_i或y_i对应一个高低位测压管组。

2.利用权利要求1所述的装置测定堵水剂在多孔介质气水界面铺展性能的方法，依次包括以下步骤：

(1)填砂管填砂：取不同粒度的砂样和胶黏剂填制填砂管，使填砂管具有与原始地层相同的孔隙度与渗透率；

(2)封堵前测定初始压差和压力梯度：将填砂管抽真空，进而饱和地层水，同时测算填砂管孔隙体积V_P，最后用入口泵通过中间容器恒速水驱填砂管，测得入口压力P₆、出口压力P₁，通过ΔP₁＝P₆-P₁计算初始压差ΔP₁，并通过下式求得压力梯度ΔP_ot：

式中L——填砂管长度；

(3)建立气水界面：将填砂管烘干后，先用入口泵通过中间容器从填砂管底部注入的地层水，再用出口泵从填砂管顶部注入天然气达到测试所需压力，即在填砂管中部A点所在平面建立了气水界面；

(4)确定铺展速度：设定填砂管的温度和压力，将堵水剂通过导管注入到填砂管气水界面后封堵导管，同时开始计时，当高位测压管连接的电极监测到电阻值出现变化，说明堵水剂铺展到该高位测压管所在位置，设该高位测压管与气水界面的相交点离A点的距离为S，从计时开始到高位测压管连接的电极监测到电阻值发生变化的时间为t，由下式确定堵水剂的铺展速度v：

(5)确定铺展面积：当所有的高位测压管连接的电极监测的电阻值不再变化时，再次用入口泵通过中间容器以与步骤(2)中相同的驱替速度恒速水驱填砂管，由于堵水剂的分隔，高位测压管和低位测压管测得的铺展区域上下两端的压差比未铺展区域大，因此压差相对较小的为渗流区域，对应横截面积为渗流面积A₂，压差相对较大的为铺展区域，对应的横截面积为铺展面积A₁-A₂，A₁为填砂管横截面积；

(6)确定铺展厚度：通过下式确定x轴和y轴上不同测压点对应的铺展厚度H_xi、H_yi：

式中P_5xi——测压点x_i通过低位测压管所测的压力；

P_2xi——测压点x_i通过高位测压管所测的压力；

P_5yi——测压点y_i通过低位测压管所测的压力；

P_2yi——测压点y_i通过高位测压管所测的压力；

ΔP_ot——压力梯度；

x——高位测压管与低位测压管的垂向距离。