[发明专利]高温三轴岩石渗透性评价装置

说明书

技术领域

本发明涉及在高温状态下岩石渗透性评价实验装置，尤其涉及一种在高温三轴状态下评价岩石渗透性或开展岩石注入实验的装置。

背景技术

高温条件下测量岩心的渗透率或开展岩心注气实验难度很大，核心问题是如何在高温条件下密封岩心，岩心密封的效果决定了实验的成功率及实验结果的准确性。

目前，该类实验的密封装置主要由胶质等有机材料制成的密封筒和夹设在密封筒外的夹持器组成，实验时将岩心放置在密封筒内，采用气体或液体作为加压介质施加围压，从而实现在岩心夹持器内胶质等有机材料制成的密封筒对岩心侧表面的密封。还有一种是依靠机械加压的方式，通过千斤顶、丝扣或卡盘加压等方式机械压实厚壁橡胶套来密封岩心侧表面。以上这些密封方法受限于胶质等有机材料类密封材料，而耐温一般低于200℃，因此使用非常受限。

如果将胶质等有机材料制成的密封筒换为铜质或铅质等硬度较低、延展性较好的金属密封筒，耐温可以达到350℃左右，但由于金属高温时易变形，密封效果并不好，测量结果误差较大。由于一些特殊过程，实验温度达到350℃甚至更高，采用以上密封方法不能满足实验要求。

用固体盐作为围压加载介质受限于盐的熔融温度，只有当温度高于盐的熔融温度时才能实现岩心的密封并传递压力，且围压传递误差很大，因此更适用于超高温和超高压下的实验，如超深地层岩石的流变学研究等。

而对于一些过程，例如油页岩原位干馏或煤地下气化等，由于此类矿藏埋藏浅，压力低，实验过程需要了解从较低温度到高温同一岩心的渗透性变化过程，因此有必要设计出一种从室温到高温(600℃以上)条件下始终保持岩心有效密封的岩心密封装置及方法来解决这个问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高温三轴岩石渗透性评价装置，该评价装置能够在加载三轴应力状态下从室温到600℃连续实时在线测定岩石的渗透率或开展岩石注入实验，解决目前没有相关实验装置开展此类实验的问题。

为达上述目的，本发明提供一种高温三轴岩石渗透性评价装置，其包括：

岩心夹持系统，包括金属压块、上岩心塞以及下岩心塞，所述上岩心塞和下岩心塞分别放置于岩心的上下两端，并由金属压块压紧，金属压块与岩心之间涂覆高温密封胶；所述下岩心塞中贯穿设有入口管线，并且所述上岩心塞中贯穿设有出口管线；

轴压和围压加载系统，用于对所述岩心夹持系统加载轴压和围压；

控温系统，与所述下岩心塞的入口管线相连，用于对注入岩心的流体进行加热；

冷凝系统，与所述上岩心塞的出口管线相连，用于对离开岩心的流体进行冷却，并对该部分流体进行计量。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述轴压和围压加载系统，包括上支承板、下支承板、移动板、对应数量的承压螺母和双头螺柱，所述上支承板与下支承板通过双头螺柱连接，并由承压螺母紧固，而所述移动板能够移动地设于上支承板与下支承板之间；所述岩心夹持系统设置在所述上支承板与移动板之间；所述下支承板和移动板之间安装有轴向短程液压缸和轴压跟踪泵。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述金属压块包括凸形金属压块和凹形金属压块，其分别与左短程液压缸、右短程液压缸连接，并且左短程液压缸和右短程液压缸分别连接左围压跟踪泵和右围压跟踪泵。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述冷凝系统包括左侧进水口、左侧出水口、右侧进水口、右侧出水口、冷凝器以及计量装置，所述冷凝器和计量装置安装于上岩心塞的出口管线上，并且所述左侧进水口和左侧出水口设置在所述左短程液压缸的柱塞延长杆内，所述右侧进水口和右侧出水口设置在所述右短程液压缸的柱塞延长杆内。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述控温系统包括预热罐、半开式电热管支承套和电热管，所述预热罐与下岩心塞的入口管线相连，所述半开式电热管支承套包裹所述岩心夹持系统，并且所述电热管插入到所述半开式电热管支承套内。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，还包括安全保护系统，其包括压力传感器及安全阀，所述压力传感器和安全阀均安装于预热罐与下岩心塞之间的入口管线上。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述凸形金属压块与凹形金属压块对接的表面是相互配合的台阶面。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述凸形金属压块与凹形金属压块的内腔形状与岩心的外部形状相配合。

所述的高温三轴岩石渗透性评价装置，其中，所述上岩心塞内设有温度传感器。