CN104100257B - 高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法，所述装置包括驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统和流体分析系统，驱替系统包括注入泵（20）、配样器（21）、真空泵（22）、高温高压反应釜和高压驱替泵（23），地层渗流模拟系统包括岩心夹片（26）、回压阀（27）、回压泵（28）、节流阀（17）和多功能烘箱（35），微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜（24）、计算机（34）和绝热可视窗（25）。本发明的有益效果是：能够表征复杂油气藏开采过程中驱替过程的平面渗流特征及驱油机理，实现对渗流过程的连续动态微观可视化观测，为地下油气藏微观渗流机理认识和油气藏动态储量的预测提供基础。

Description

高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别是高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法。

背景技术

一个完整油气藏的开发过程包括地质勘探、油气田开发工程、采油工程和地面储运过程，而对地层油气渗流的准确认识是成功开发油气田的关键。

油气资源在能源比例结构中占有重要地位，我国油气资源总量丰富，但油气藏类型复杂多样，致密低渗油气藏、稠油油藏、高含硫气藏、凝析气藏、煤层气、页岩气等油气藏的开发难度较大，且大部分常规油田开发进入中后期阶段，会出现含水率上升、产油量下降现象，其主要原因就是该类油气藏地下渗流机理复杂，油气性质随温度压力变化较大，加上边底水的浸入，导致油气地下流动阻力增加，油气藏采收率降低，如何实现油气藏的高效经济开发至关重要。

油气田开发实践表明，油气储层有着极其复杂的内部空间结构和不规则的外部几何形状，油气藏流体在其中的分布特征和流动情况复杂多变。因此，有必要清楚认识油气渗流的普遍规律，目前人们常基于现场岩心和取样流体的相关物性，建立相应的简化物理模型，转化成适应各种油气储层特征的数学模型进行相关研究，并产生了诸如CMG、ECLIPSE、COMSOL等数值模拟软件。但由于理论模型较固定，而实际地层条件和流体性质复杂，理论研究及预测与现场实际生产存在较大的误差性，所以，必要的实验技术研究是必不可少的。专利CN103161452提出了一种二维可视化模拟实验装置及其使用方法，但其使用范围局限于常温常压；而专利CN102053055介绍了一种高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法，但适用的流体类型较单一，不能用于复杂油气藏的地层渗流特征模拟，且摄像机不能透过岩心夹持器对岩心硫析出形态和硫晶体沉积长大过程进行微观可视化观察；现有的地下油气渗流实验方法大多还停留在宏观静态测试，例如驱替实验几乎都在密封的高温高压环境下完成，对油气性质的变化和渗流的机理的认识依据实验的宏观现象和一定理论推测完成，不能实现对地下油气微观渗流机理的准确认识和地下流体相态随温度压力变化的微观可视化观测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可视化程度高、耐高温高压、抗腐蚀的高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置，它包括驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统、流体分析系统和残余流体处理系统，所述的驱替系统包括注入泵、配样器、真空泵、高温高压反应釜和高压驱替泵，所述的高温高压反应釜包括油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜、水样高温高压反应釜，注入泵通过管路与配样器进样口连接，连接注入泵与配样器的管路上设置有阀门A，真空泵和配样器的出口均通过管路A分别与油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的上端出口同时连接，配样器和真空泵的出口分别设置有阀门B和阀门C，油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的上端出口分别设置有阀门D、阀门E和阀门F，地层渗流模拟系统也通过管路A与油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的上端出口同时连接，高压驱替泵通过管路与油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的下端入口同时连接，油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的下端入口分别设置有阀门G、阀门H和阀门I；

地层渗流模拟系统包括岩心夹片、回压阀、回压泵、节流阀和多功能烘箱，高温高压反应釜、气样高温高压反应釜、水样高温高压反应釜和岩心夹片均置于多功能烤箱内，岩心夹片岩包括岩心薄片、上抗高温薄膜、上蓝宝石玻璃片、下抗高温薄膜、下蓝宝石玻璃片、左中心短管和右中心短管，上抗高温薄膜和下抗高温薄膜分别覆压于岩心薄片的上表面和下表面，上蓝宝石玻璃片和下蓝宝石玻璃片分别覆压于上抗高温薄膜和下抗高温薄膜的外侧，左中心短管的右端和右中心短管的左端均嵌入岩心薄片内，岩心薄片的四周用高温高压橡胶密封，岩心夹片的左中心短管与分别与油样高温高压反应釜、气样高温高压反应釜和水样高温高压反应釜的上端出口同时连接，岩心夹片的右中心短管与回压阀相连的入口端连接，左中心短管上依次安装有压力表A和阀门J，右中心短管上依次安装有阀门K和压力表B，回压阀的出口端通过管路与节流阀的入口端连接，回压阀与回压泵通过管路相连，且连接回压阀与回压泵的管路上设置有阀门L；

微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜、计算机和绝热可视窗，多功能烘箱的顶盖开有一圆孔，圆孔位于顶盖内层的部分为螺纹孔，长焦距高倍显微镜置于多功能烘箱上，下端物镜正对绝热可视窗，计算机直接连接高倍显微镜；

所述绝热可视窗包括顶盘、底盘和螺栓，顶盘为顶部镶有抗压钢化玻璃且直径略小于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘下部开有一凹槽，顶盘左右两端开有圆形小管道，凹槽大小与岩心夹片一致，用于放置岩心夹片，岩心夹片的左中心短管和右中心短管分别安装于顶盘对应侧的圆形小管道内，底盘为底部镶有抗压钢化玻璃且直径大于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘设置于底盘上侧且通过螺栓与底盘连接，底盘的外圆周设置有螺纹，底盘通过螺纹与烘箱顶盖内层连接；

流体分析系统包括气液分离器、气相色谱仪、油相色谱仪，节流阀的出口端连接有三通，气液分离器左端与三通的第二端口连接，且连接气液分离器与三通的管路上设置有阀门M，气液分离器上端出口连接气相色谱仪，气液分离器下端与油相色谱仪连接，气液分离器连接气相色谱仪和油相色谱仪的管路上分别设置有阀门N和阀门O；

残余流体处理系统连接三通的第三端口，连接残余流体处理系统与三通的管路上设置有阀门P。

采用所述的高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置的实验方法，它包括以下步骤：

S1、实验准备工作；

S11、岩心夹片制作：测试取样真实岩心孔渗，并将岩心打磨成岩心薄片，并用抗高压的两片蓝宝石玻璃夹紧岩心片，嵌入短嘴管，岩心薄片四周采用耐温耐压橡胶密封。

S12、对取样油气进行色谱分析。

S2、微观渗流实验；

S21、连接好实验装置，用酒精、石油醚清洗实验系统，用实验气体排除管线中残余空气；

S22、对高温高压反应釜抽真空，然后通过注入泵将配样器中样品气转入高温高压反应釜，用增压泵直接加到原始地层压力P_i；

S23、保持高温高压反应釜压力，升高温度，直至原始地层温度下，模拟气体在原始地层条件下的状态；

S24、通过回压阀将岩心夹片出口端压力控制在P₁，岩心夹片入口端压力P₂由高压驱替泵以恒压或恒速工作方式自适应，岩心夹片两端压差为P₂-P₁，同时利用高倍显微镜和计算机对流体在岩心夹片的微观渗流现象进行监测和图像采集。

S25、流体流过岩心夹片经节流阀减压后，通过三通并用气液色谱分析仪对残余流体组分和浓度进行测试，对比实验前流体样品；

S26、恒定实验温度，多次改变岩心夹片出口端压力，通过高压驱替泵恒压或恒速驱替，模拟观察在不同压力条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S27、恒定实验压力，通过多功能烘箱改变实验温度，温度梯度为△T，模拟观察观察在不同温度条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S28、利用残余流体处理系统对残余流体吸收处理；

S29、待实验结束后，整理实验仪器，以备下次使用。

本发明具有以下优点：

本发明解决了现有装置无法完成在高温高压条件下真实岩心中流体的微观渗流模拟技术问题，能够表征复杂油气藏开采过程中地下油气的微观渗流特征、流体相态变化、以及注气、注水、注聚合物等驱替过程的平面渗流特征及驱油机理，该装置利用长焦距高倍显微镜和计算机测控技术对渗流过程中的流体相态变化、晶体结晶、固相颗粒沉积等特殊现象进行连续动态微观可视化观测，为地下油气藏微观渗流机理认识和油气藏动态储量的预测提供基础。

本发明提供了一种高温高压微观可视化地层渗流模拟实验测试方法，可用于研究普通油气藏在原始地层条件下的油气水多相流体微观渗流机理、凝析气藏的凝析与反凝析现象、水合物形成机理、高含硫气藏在地层硫沉积问题、地层沥青质与蜡沉积机理、流体在地层渗流过程中的泡点与露点测试以及注聚合物等化学剂提高采收率的机理等系列流体在地层多孔介质中的渗流问题，实现了复杂油气藏开采过程中地下油气的微观渗流特征模拟、流体相态变化微观可视化观测、以及注气、注水、注聚合物等驱替过程的平面渗流特征及驱油机理模拟，为地层条件下多相流微观渗流机理、凝析气藏的凝析与反凝析机理、水合物形成机理、高含硫气藏在地层硫沉积机理、沥青质与蜡沉积机理以及地层渗流过程中流体的泡点与露点测试等研究提供了可靠基础，适合各种复杂地下流体渗流机理分析，具有可视化程度高、耐高温高压、抗腐蚀等优点，最高温度和压力达到200℃和100MPa。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的绝热可视窗的结构示意图

图3为图2沿A-A截面的剖视图

图4为本发明的岩心夹片的结构示意图

图5为初始状态下岩心薄片图

图6为实验时间为10min时的岩心薄片图

图7为实验时间为20min时的岩心薄片图

图8为实验时间为30min时的岩心薄片图

图中，1-阀门A，2-阀门B，3-阀门C，4-阀门G，5-阀门D，6-阀门H，7-阀门E，8-阀门I，9-阀门F，10-阀门J，11-阀门K，12-阀门L，13-阀门P，14-阀门M，15-阀门N，16-阀门O，17-节流阀，18-压力表A，19-压力表B，20-注入泵，21-配样器，22-真空泵，23-高压驱替泵，24-长焦距高倍显微镜，25-绝热可视窗，26-岩心夹片，27-回压阀，28-回压泵，29-三通，30-残余流体处理系统，31-气液分离器，32-气相色谱仪，33-油相色谱仪，34-计算机，35-多功能烘箱，36-油样高温高压反应釜，37-气样高温高压反应釜，38-水样高温高压反应釜，39-岩心薄片，40-上抗高温薄膜，41-上蓝宝石玻璃片，42-下抗高温薄膜，43-下蓝宝石玻璃片，44-左中心短管，45-右中心短管，46-顶盘，47-底盘，48-螺栓，49-抗压钢化玻璃。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置，它包括驱替系统、地层渗流模拟系统、微观可视化系统、流体分析系统和残余流体处理系统30，所述的驱替系统包括注入泵20、配样器21、真空泵22、高温高压反应釜和高压驱替泵23，所述的高温高压反应釜包括油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37、水样高温高压反应釜38，注入泵20通过管路与配样器21进样口连接，连接注入泵20与配样器21的管路上设置有阀门A1，真空泵22和配样器21的出口均通过管路A分别与油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的上端出口同时连接，配样器21和真空泵22的出口分别设置有阀门B2和阀门C3，油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的上端出口分别设置有阀门D5、阀门E7和阀门F9，地层渗流模拟系统也通过管路A与油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的上端出口同时连接，高压驱替泵23通过管路与油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的下端入口同时连接，油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的下端入口分别设置有阀门G4、阀门H6和阀门I8；配样器21中的样品通过注入泵20转入高温高压反应釜；真空泵22用于在样品转入前对高温高压反应釜抽真空；高压驱替泵23可连续稳定为流体的驱动提供动力，包括恒速和恒压两种工作方式。

地层渗流模拟系统包括岩心夹片26、回压阀27、回压泵28、节流阀17和多功能烘箱35，高温高压反应釜、气样高温高压反应釜37、水样高温高压反应釜38和岩心夹片26均置于多功能烤箱内，岩心夹片26相当于简化的地层模型，用于观察油气水在岩心薄片39中的渗流现象；如图4所示，岩心夹片26岩包括岩心薄片39、上抗高温薄膜40、上蓝宝石玻璃片41、下抗高温薄膜42、下蓝宝石玻璃片43、左中心短管44和右中心短管45，上抗高温薄膜40和下抗高温薄膜42分别覆压于岩心薄片39的上表面和下表面，上蓝宝石玻璃片41和下蓝宝石玻璃片43分别覆压于上抗高温薄膜40和下抗高温薄膜42的外侧，左中心短管44的右端和右中心短管45的左端均嵌入岩心薄片39内，岩心薄片39的四周用高温高压橡胶密封，岩心夹片26中心为0.03~0.8mm岩心薄片39，两侧对称由内向外分别是用于缓冲压力的抗高温薄膜、蓝宝石玻璃片，中心嵌入短嘴管，四周用高温高压橡胶密封；

岩心夹片26夹在可视窗内，并置于多功能烘箱35内，岩心夹片26的左中心短管44与分别与油样高温高压反应釜36、气样高温高压反应釜37和水样高温高压反应釜38的上端出口同时连接，岩心夹片26的右中心短管45与回压阀27相连的入口端连接，左中心短管44上依次安装有压力表A18和阀门J10，右中心短管45上依次安装有阀门K11和压力表B19，回压阀27的出口端通过管路与节流阀17的入口端连接，回压阀27与回压泵28通过管路相连，且连接回压阀27与回压泵28的管路上设置有阀门L12；回压阀27和回压泵28用于控制岩心夹片26出口端压力，结合高压驱替泵23的使用便可设定岩心夹片26的工作制度；多功能烘箱35用于调控渗流实验的温度。

微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜24、计算机34和绝热可视窗25，多功能烘箱35的顶盖开有一圆孔，圆孔位于顶盖内层的部分为螺纹孔，用于固定绝热可视窗25和地层岩心夹片26，长焦距高倍显微镜24置于多功能烘箱35上，下端物镜正对绝热可视窗25，通过绝热可视窗25对岩心夹片26的流体渗流过程进行连续动态监测；计算机34直接连接高倍显微镜，用于传输和保存显微镜观察到的高清电子图像。

如图2、图3所示，所述绝热可视窗25包括顶盘46、底盘47和螺栓48，顶盘46为顶部镶有抗压钢化玻璃49且直径略小于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘46下部开有一凹槽，顶盘46左右两端开有圆形小管道，凹槽大小与岩心夹片26一致，用于放置岩心夹片26，岩心夹片26的左中心短管44和右中心短管45分别安装于顶盘46对应侧的圆形小管道内，底盘47为底部镶有抗压钢化玻璃49且直径大于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘46设置于底盘47上侧且通过螺栓48与底盘47连接，底盘47的外圆周设置有螺纹，底盘47通过螺纹与烘箱顶盖内层连接，四周用抗高温高压橡胶圈密封，岩心夹片26的四周与顶盘46和底盘47之间用高温高压橡胶密封。嵌入顶盘46的抗高压钢化玻璃用于显微镜对岩心片的观察；圆形小管道满足岩心夹片26的短嘴管与管线连接。

流体分析系统包括气液分离器31、气相色谱仪32、油相色谱仪33，节流阀17的出口端连接有三通29，气液分离器31左端与三通29的第二端口连接，且连接气液分离器31与三通29的管路上设置有阀门M14，气液分离器31上端出口连接气相色谱仪32，气液分离器31下端与油相色谱仪33连接，气液分离器31连接气相色谱仪32和油相色谱仪33的管路上分别设置有阀门N15和阀门O16；气液分离器31用于分离经节流阀17降压后流出的多相流体；气相色谱仪32用于对经过地层渗流模拟系统后的可能发生相态变化的气体组分及含量进行测试分析；油相色谱仪33用于对经过地层渗流模拟系统后的可能发生相态变化的液体组分及含量进行测试分析。

残余流体处理系统30采用含有苯、甲苯等化学药剂的吸收装置，其连接三通29的第三端口，连接残余流体处理系统30与三通29的管路上设置有阀门P13，对选用的不同流体采用苯等化学药剂吸收处理且连接。

本发明所述的高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置的管线中根据实验需求设计有调节阀门，用于辅助完成地下油气渗流实验以及驱替实验；由于色谱仪不能承受高温高压流体，所以在回压阀27与三通29之间管线设置了一个节流阀17，用于调节控制残余流体压力。

本发明提供了一种高温高压微观可视化地层渗流模拟实验测试方法，可用于研究普通油气藏在原始地层条件下的油气水多相流体微观渗流机理、凝析气藏的凝析与反凝析现象、水合物形成机理、高含硫气藏在地层硫沉积问题、地层沥青质与蜡沉积机理、流体在地层渗流过程中的泡点与露点测试以及注聚合物等化学剂提高采收率的机理等系列流体在地层多孔介质中的渗流问题，它包括以下步骤：

S1、实验准备工作；

S11、岩心夹片26制作：测试取样真实岩心孔渗，并将岩心打磨成长10cm，宽5cm，厚0.03~0.8mm的岩心薄片39薄片厚度根据实验需求选取，模拟裂缝介质要求厚度小于0.1mm，模拟基质要求厚度大于0.1mm，并用抗高压的两片蓝宝石玻璃夹紧岩心片，嵌入短嘴管，岩心薄片39四周采用耐温耐压橡胶密封。

S12、对取样油气进行色谱分析，用于与实验后的残余流体对比分析。

S2、微观渗流实验；

S21、按流程图连接好实验装置，用酒精、石油醚清洗实验系统，用实验气体排除管线中残余空气；

S22、对高温高压反应釜抽真空，然后通过注入泵20将配样器21中样品气转入高温高压反应釜，用增压泵直接加到原始地层压力P_i；

S23、保持高温高压反应釜压力，升高温度，直至原始地层温度下，模拟气体在原始地层条件下的状态；

S24、通过回压阀27将岩心夹片26出口端压力控制在P₁，岩心夹片26入口端压力P₂由高压驱替泵23以恒压或恒速工作方式自适应，岩心夹片26两端压差为P₂-P₁，同时利用高倍显微镜和计算机34对流体在岩心夹片26的微观渗流现象进行监测和图像采集。

S25、流体流过岩心夹片26经节流阀17减压后，通过三通29并用气液色谱分析仪对残余流体组分和浓度进行测试，对比实验前流体样品；

S26、恒定实验温度，多次改变岩心夹片26出口端压力，通过高压驱替泵23恒压或恒速驱替，模拟观察在不同压力条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S27、恒定实验压力，通过多功能烘箱35改变实验温度，温度梯度为△T，模拟观察观察在不同温度条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S28、利用残余流体处理系统30的甲苯等化学药品对残余流体吸收处理；

S29、待实验结束后，整理实验仪器，以备下次使用。

下面以高含硫气藏中硫单质析出及硫沉积实验为例，说明使用本发明高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置的具体实验过程。

S1、实验准备工作；

S11、选用元坝气田YB72H-2号真实岩样，洗净、烘干、抽真空、饱和地层水，然后利用岩心孔渗仪测试岩心孔隙度和渗透率；将岩心打磨成长10cm，宽5cm，厚0.5mm的岩心薄片39，薄片上下用长12cm，宽7cm，厚1cm的蓝宝石玻璃片夹紧，嵌入短嘴管，并用耐温耐压橡胶密封岩心薄片39；

S12、利用气相色谱仪32对试验用含7.5%二氧化碳的甲烷气样进行色谱分析；

S2、微观渗流实验；

S21、按流程图连接好实验装置，关闭阀门B2和阀门C3，打开其他阀门，用酒精、石油醚清洗实验系统，用实验气体排除管线中残余空气；

S22、称取10g硫粉加入高温高压反应釜，关闭阀门B2、阀门G4、阀门H6、阀门I8、阀门J10，打开阀门C3、阀门D5、阀门E7和阀门F9，用真空泵22对高温高压反应釜抽真空，抽真空时间在30min以上；

S23、将高温高压反应釜加温至130℃，稳定三至四个小时，通过注入泵20将配样器21中含二氧化碳的甲烷气样转入高温高压反应釜，待容器内压力稳定后，停止注入，将其加热至180℃，考虑实验安全，要时刻注意泵上压力变化，当加热10个小时左右时，利用多功能烘箱35调节实验温度到地层温度150℃；

S24、关闭阀门B2、阀门C3和阀门M14，打开其余阀门，利用回压阀27控制岩心夹片26压力为地层压力67MPa，高压驱替泵23恒压驱替气体流过地层模拟系统，压力表测试岩心两端压差为0.5MPa；待实验温度和压力稳定后，利用高倍显微镜和计算机34监测高含硫气体在地下微观渗流过程；

S25、关闭阀门P13，利用气液色谱分析仪对经节流阀17减压和气液分离器31分离后的流体组分和含量进行测试，对比步骤S12色谱分析结果；

S26、控制温度在150℃，通过回压阀27降低地层压力，压力梯度设置为5MPa，模拟实际气藏开采过程中随着压力下降流体相态的变化，单质硫的析出形式、晶体生长及沉积形态，记录单质硫析出温度和压力，并用高倍显微镜和计算机34采集沉积过程图像；

S27、关闭阀门M14，打开阀门P13，放出的残余气体利用残余流体处理系统30的甲苯等化学药品吸收。

初始状态下的岩心薄片39如图5所示，根据上述实验采集的不同时刻渗流图像，分析可知硫微粒在裂缝中的运移分为沿气流和垂向沉降两方向，固体硫粉在裂缝岩心中的微观渗流分为三个阶段。

参看图6。第一阶段，当硫微粒从气流中析出时，微粒在析出位置获得与气流相同的初速度，若此初速度大于沉降方向的沉降流速，则微粒沿气流方向运移，气固混合流体在最初的高速下作均匀流动，由于受孔隙壁的吸附和阻挡，少部分单质硫均匀分布在主要流通通道上。

参看图7。第二阶段，随着单质硫含量的不断增加，微粒重力影响变得显著，微粒分布也变得不均匀，随着速度进一步减小，微粒开始沉降，在孔道中开始形成波纹状的砂丘，越聚越多，直至最后将气流方向的裂缝前缘堵死，此时主要封堵的是沿气流方向的裂缝，而不是垂向相对裂度较大不在流速方向上的裂缝。

参看图8。第三阶段，当沿气流方向的主裂缝被封堵后，单质硫才进入垂向沉降，沿着垂向的主裂缝聚集，裂缝中的充填物或微粒会对硫沉积具有很大的阻碍作用，当气流无法冲破充填物的阻碍就会不断聚集直至将整个裂缝堵死。

Claims (2)

1.高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置，包括驱替系统和微观可视化系统，其特征在于：所述高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置还包括地层渗流模拟系统、流体分析系统和残余流体处理系统（30），所述的驱替系统包括注入泵（20）、配样器（21）、真空泵（22）、高温高压反应釜和高压驱替泵（23），所述的高温高压反应釜包括油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）、水样高温高压反应釜（38），注入泵（20）通过管路与配样器（21）进样口连接，连接注入泵（20）与配样器（21）的管路上设置有阀门A（1），真空泵（22）和配样器（21）的出口均通过管路A分别与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，配样器（21）和真空泵（22）的出口分别设置有阀门B（2）和阀门C（3），油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口分别设置有阀门D（5）、阀门E（7）和阀门F（9），地层渗流模拟系统也通过管路A与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，高压驱替泵（23）通过管路与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的下端入口同时连接，油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的下端入口分别设置有阀门G（4）、阀门H（6）和阀门I（8）；

地层渗流模拟系统包括岩心夹片（26）、回压阀（27）、回压泵（28）、节流阀（17）和多功能烘箱（35），高温高压反应釜、气样高温高压反应釜（37）、水样高温高压反应釜（38）和岩心夹片（26）均置于多功能烤箱内，岩心夹片（26）岩包括岩心薄片（39）、上抗高温薄膜（40）、上蓝宝石玻璃片（41）、下抗高温薄膜（42）、下蓝宝石玻璃片（43）、左中心短管（44）和右中心短管（45），上抗高温薄膜（40）和下抗高温薄膜（42）分别覆压于岩心薄片（39）的上表面和下表面，上蓝宝石玻璃片（41）和下蓝宝石玻璃片（43）分别覆压于上抗高温薄膜（40）和下抗高温薄膜（42）的外侧，左中心短管（44）的右端和右中心短管（45）的左端均嵌入岩心薄片（39）内，岩心薄片（39）的四周用高温高压橡胶密封，岩心夹片（26）的左中心短管（44）与分别与油样高温高压反应釜（36）、气样高温高压反应釜（37）和水样高温高压反应釜（38）的上端出口同时连接，岩心夹片（26）的右中心短管（45）与回压阀（27）相连的入口端连接，左中心短管（44）上依次安装有压力表A（18）和阀门J（10），右中心短管（45）上依次安装有阀门K（11）和压力表B（19），回压阀（27）的出口端通过管路与节流阀（17）的入口端连接，回压阀（27）与回压泵（28）通过管路相连，且连接回压阀（27）与回压泵（28）的管路上设置有阀门L（12）；

微观可视化系统包括长焦距高倍显微镜（24）、计算机（34）和绝热可视窗（25），多功能烘箱（35）的顶盖开有一圆孔，圆孔位于顶盖内层的部分为螺纹孔，长焦距高倍显微镜（24）置于多功能烘箱（35）上，下端物镜正对绝热可视窗（25），计算机（34）直接连接高倍显微镜；

所述绝热可视窗（25）包括顶盘（46）、底盘（47）和螺栓（48），顶盘（46）为顶部镶有抗压钢化玻璃（49）且直径略小于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘（46）下部开有一凹槽，顶盘（46）左右两端开有圆形小管道，凹槽大小与岩心夹片（26）一致，用于放置岩心夹片（26），岩心夹片（26）的左中心短管（44）和右中心短管（45）分别安装于顶盘（46）对应侧的圆形小管道内，底盘（47）为底部镶有抗压钢化玻璃（49）且直径大于烘箱顶盖圆孔的圆盘，顶盘（46）设置于底盘（47）上侧且通过螺栓（48）与底盘（47）连接，底盘（47）的外圆周设置有螺纹，底盘（47）通过螺纹与烘箱顶盖内层连接；

流体分析系统包括气液分离器（31）、气相色谱仪（32）、油相色谱仪（33），节流阀（17）的出口端连接有三通（29），气液分离器（31）左端与三通（29）的第二端口连接，且连接气液分离器（31）与三通（29）的管路上设置有阀门M（14），气液分离器（31）上端出口连接气相色谱仪（32），气液分离器（31）下端与油相色谱仪（33）连接，气液分离器（31）连接气相色谱仪（32）和油相色谱仪（33）的管路上分别设置有阀门N（15）和阀门O（16）；

残余流体处理系统（30）连接三通（29）的第三端口，连接残余流体处理系统（30）与三通（29）的管路上设置有阀门P（13）。

2.采用如权利要求1所述的高温高压微观可视化地层渗流模拟实验装置的实验方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、实验准备工作；

S11、岩心夹片（26）制作：测试取样真实岩心孔渗，并将岩心打磨成岩心薄片（39），并用抗高压的两片蓝宝石玻璃夹紧岩心片，嵌入短嘴管，岩心薄片（39）四周采用耐温耐压橡胶密封；

S12、对取样油气进行色谱分析；

S2、微观渗流实验；

S21、连接好实验装置，用酒精、石油醚清洗实验系统，用实验气体排除管线中残余空气；

S22、对高温高压反应釜抽真空，然后通过注入泵（20）将配样器（21）中样品气转入高温高压反应釜，用增压泵直接加到原始地层压力P_i；

S23、保持高温高压反应釜压力，升高温度，直至原始地层温度下，模拟气体在原始地层条件下的状态；

S24、通过回压阀（27）将岩心夹片（26）出口端压力控制在P₁，岩心夹片（26）入口端压力P₂由高压驱替泵（23）以恒压或恒速工作方式自适应，岩心夹片（26）两端压差为P₂-P₁，同时利用高倍显微镜和计算机（34）对流体在岩心夹片（26）的微观渗流现象进行监测和图像采集；

S25、流体流过岩心夹片（26）经节流阀（17）减压后，通过三通（29）并用气液色谱分析仪对残余流体组分和浓度进行测试，对比实验前流体样品；

S26、恒定实验温度，多次改变岩心夹片（26）出口端压力，通过高压驱替泵（23）恒压或恒速驱替，模拟观察在不同压力条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S27、恒定实验压力，通过多功能烘箱（35）改变实验温度，温度梯度为△T，模拟观察观察在不同温度条件下流体在岩心中的微观渗流状态变化；

S28、利用残余流体处理系统（30）对残余流体吸收处理；

S29、待实验结束后，整理实验仪器，以备下次使用。