CN104880395A - 可控温压的岩石-流体反应原位观测装置 - Google Patents

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陈一健
朱翔
刘磊
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杨伟
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Abstract

本发明涉及石油地质领域，特别涉及一种可控温压的岩石-流体反应原位观测装置。具体技术方案为：包括有反应体，开设于反应体上的密封反应腔及可参观密封反应腔内岩石薄片反应的观察机构，反应体上设有气液进入机构及液体循环机构，气液进入机构包括有设于反应体上，且一端与反应体外部导通，另一端通过连接通道分别与反应腔导通的气体进入口及液体进入口，气体进入口及液体进入口处分别设有可封堵或开启气体进入口的气体进入控制阀及可封堵或开启液体进入口的液体进入控制阀。采用上述技术方案，提供了一种缩短实验时间、提高实验效果的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置。

Description

可控温压的岩石-流体反应原位观测装置
技术领域
本发明涉及石油地质领域，特别涉及一种可控温压的岩石-流体反应原位观测装置。
背景技术
水岩模拟反应是石油地质学中常用的实验方法，主要目的是弄清砂岩油气储集层中孔隙的形成原因，为优质油气储层预测提供重要线索。目前,水岩反应实验主要采用四种实验装置：其一为利用玻璃容器加热直接反应，模拟近地表条件下的水岩反应，分析不同阴阳离子的浓度变化；其二为利用高温高压反应釜模拟近似地层条件下封闭体系的水岩反应，主要模拟长石在不同酸性流体中的溶蚀；其三是利用可加热加压的流动反应装置，模拟开放体系的水岩反应过程；其四是金刚石压腔进行矿物的原位溶蚀观察的方法。
上述四种方法中，利用玻璃容器加热直接反应的实验方法采用玻璃容器(烧杯等)直接放于电热套或水浴锅中进行加热的方法进行实验，无法加压，可用于高温常压实验。由于石油地质行业中常用岩石样品进行实验，无法加压导致了岩石孔隙一直被空气占据，流体很难进入岩石内部反应。
利用高温高压反应釜模拟装置的实验方法采用封闭的反应釜进行实验，实验过程采用电加热和气体加压或液压方式。这种反应比较能代表近地层条件下的埋藏成岩状态。但地层水在地层中有一定流动性，完全封闭系统导致某些离子积累到一定程度后，影响水岩反应的进行。另外，岩石样品水岩反应结果仅能通过扫描电镜观察，无法观察到孔隙和喉道的变化。
利用可控温压的流动反应装置的实验方法采用驱替装置或利用压力差使流体流动来模拟开放体系下的水岩反应过程，与地层条件下的真实情况更加接近。但是限于反应岩心完全置于封闭的反应腔中， 反应速率和进程仅能通过泄压降温后取出观察和离子浓度测定。利用这种流动反应装置进行岩石样品水-岩反应时也同样存在无法观察孔隙的演化和喉道的变化。
金刚石压腔技术是一种20世纪50年代发展起来的原位高温高压实验技术，可与拉曼光谱和红外光谱等相结合，定量数据非常准确。这种方法在材料学上得到较好应用，但在石油地质行业尚未普遍应用。主要由于金刚石压腔的容量非常小，为微米级，有利于矿物-流体反应观察，而不利于大尺度多相共存的岩石-流体反应观察。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种缩短实验时间、提高实验效果、可在可控温压下观察岩石反应状态、便于与实际实验的岩石薄片实施对比、可在水岩反应中观察到油气储集沉积岩中溶蚀孔隙演化和喉道变化的问题的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：包括有反应体，开设于反应体上并可放置岩石薄片的密封反应腔及可参观密封反应腔内岩石薄片反应的观察机构，所述的反应体上设有气液进入机构及液体循环机构，所述的气液进入机构包括有设于反应体上，且一端与反应体外部导通，另一端通过连接通道分别与反应腔导通的气体进入口及液体进入口，气体进入口及液体进入口处分别设有可封堵或开启气体进入口的气体进入控制阀及可封堵或开启液体进入口的液体进入控制阀；所述的液体循环机构包括有与反应腔导通的循环流道，循环流道上设有分别与反应体连接的循环液体流出接头及循环液体进入组件，所述的反应体上设有反应完毕后将液体排出的液体排出接头，该液体排出接头与反应腔导通。
采用上述技术方案，反应体上的气体进入口可与外部的高压气泵或气瓶实施连接，当反应腔内放置有需要实施测试的岩石薄片时，通过液体进入口处注入可与岩石反应的实验流体，然后通过高压气泵或气瓶通过气体进入口对反应腔实施加压，使实验流体在加压状态下 能够更快且更有效的进入到岩石薄片中的孔隙空间，提高反应速度及效果，同时也缩短了反应时间，然后实验流体可处于液体循环机构与反应腔之间反复的循环，操作者在此过程中可通过观察机构对反应腔中的岩石薄片进行实时观察，可观察动态水岩反应中沉积岩矿物或岩石成分的溶解特征变化和孔隙、喉道的变化，从而重现地质流体与岩石相互作用的过程，以便于很好的与后续实验所需的数据实施对比，实验所得的准确性更高。
本发明进一步设置为：反应体上设有通过压力流道与反应腔导通的压力检测机构，该压力检测机构包括有一端与压力流道连接，另一端与外置压力表衔接的压力测试接头。
采用上述技术方案，该处压力检测机构的设置可通过外置压力表的数据显示对反应腔内的压力实施调节，可让操作者知晓反应腔内的压力数值，以便于对反应腔内的压力实施调节，调节出最为适当的压力，以便于提高岩石薄片的反应速度、效率及实验的准确性。
本发明更进一步设置为：反应体上设有采样机构，该采样机构包括有通过采样连接通道与反应腔导通的采样接头及可促使采样连接通道与采样接头导通或封闭的采样控制阀。
采用上述技术方案，采样机构的设置可便于操作者在任何时间可对反应物质实施取样，方便了对实验成果的提取，而且提取方式简单，快捷，进一步的缩短了实验时间，提高了实验效率。
本发明更进一步设置为：反应体上设有与反应腔连接的加热机构，该加热机构包括有一端与反应体连接，另一端可与外部电源电连接的加热插座。
采用上述技术方案，在实验过程中，采用加热插座对反应腔中岩石薄片及反应液体实施加热，使在孔隙中和岩石薄片表面的流体经加热后具有更强的溶蚀能力，可通过变温和变压来对比温压的影响。
本发明更进一步设置为：反应体包括有芯体及设于芯体两侧与芯体通过紧固件拼接的安装块，反应腔为沿芯体纵向贯穿的通孔，通孔的轴向两端分别设有可透视的玻璃，两玻璃之间的间隙为岩石薄片放置空间，玻璃与通孔的内壁之间设有密封圈，且其中一块玻璃为目 镜，另一块玻璃为透射镜，观察机构为架设于目镜处的显微镜头。
采用上述技术方案，这样设置不仅拆装方便，而且操作者可方便的对反应腔内的岩石薄片实施观察。
本发明更进一步设置为：循环液体进入组件包括有与反应腔导通的循环液进入接头及架设于循环液进入接头上并与循环液进入接头导通的电磁阀，电磁阀包括有进入端及流出端，进入端与循环液流出接头之间通过管路连通，流出端与循环液进入接头之间设有单向阀。
采用上述技术方案，这样设置可使液体处于循环流道内反复循环流动，进一步的提高了岩石薄片的反应效果及速度。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明实施例的原理示意图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为图2的A-A剖面示意图；
图4为图2的I部放大示意图。
具体实施方式
如图1—图4所示的一种可控温压的岩石流体原位观察装置，包括有反应体1，开设于反应体1上并可放置岩石薄片的密封反应腔11及可参观密封反应腔11内岩石薄片反应的观察机构2，反应体1上设有气液进入机构3及液体循环机构4，气液进入机构3包括有设于反应体1上，且一端与反应体1外部导通，另一端通过连接通道12分别与反应腔11导通的气体进入口31及液体进入口32，气体进入口31及液体进入口32处分别设有可封堵或开启气体进入口31的气体进入控制阀33及可封堵或开启液体进入口32的液体进入控制阀34；该处的气体进入控制阀33及液体进入控制阀34为控制手阀，当然，也可通过驱动件实施驱动，也是可行的。液体循环机构4包括有与反应腔1导通的循环流道41，循环流道41上设有分别与反应体1连接的循环液体流出接头42及循环液体进入组件43，反应体1上设有反应完毕后将液体排出的液体排出接头5，该液体排出接头5与反 应腔11导通。上述方案中，反应体1上的气体进入口31可与外部的高压气泵或气瓶实施连接，当反应腔11内放置有需要实施测试的岩石薄块时，通过液体进入口32处注入可与岩石反应的实验流体，然后通过高压气泵或气瓶通过气体进入口31对反应腔11实施加压，使实验流体在加压状态下能够更快且更有效的进入到岩石薄片中的孔隙空间，提高反应速度及效果，同时也缩短了反应时间，然后实验流体可处于液体循环机构4与反应腔11之间反复的循环，操作者在此过程中可通过观察机构2对反应腔11中的岩石薄片进行实时观察，可观察动态水岩反应中沉积岩矿物或岩石成分的溶解特征变化和孔隙、喉道的变化，从而重现地质流体与岩石相互作用的过程，以便于很好的与后续实验所需的数据实施对比，实验所得的准确性更高本。本发明能够在可控温压的条件下实时观察反应状态；能够将石油地质行业通用的直径25mm岩石薄片直接用于实验，实验结果可与实际薄片进行对比研究。重点解决了以往装置在水岩反应中无法观察到油气储集沉积岩中溶蚀孔隙演化和喉道变化的问题，对油气储层预测有重要帮助。
在本发明实施例中，为了便于对反应腔11内的压力实施调节，可让操作者知晓反应腔11内的压力数值，以便于调节出最为适当的压力，提高岩石薄片的反应速度、效率及实验的准确性，反应体1上设有通过压力流道13与反应腔11导通的压力检测机构6，该压力检测机构6包括有一端与压力流道13连接，另一端与外置压力表衔接的压力测试接头61。
为了便于对反应物质的提取，在提取的同时使处于反应腔11内的岩石薄片还可持续实施反应，反应体1上设有采样机构7，该采样机构7包括有通过采样连接通道14与反应腔11导通的采样接头71及可促使采样连接通道14与采样接头71导通或封闭的采样控制阀72。
为了使在孔隙中和岩石薄片表面的流体经加热后具有更强的溶蚀能力，可通过变温和变压来对比温压的影响，反应体1上设有与反应腔11连接的加热机构8，该加热机构8包括有一端与反应体1连 接，另一端可与外部电源电连接的加热插座81。当然，需要说明的是，该处的加热插座81也可为电热丝或加热棒，都是可行的。
本发明实施例中反应体1包括有芯体15及设于芯体15两侧与芯体15通过紧固件拼接的安装块16，反应腔11为沿芯体15纵向贯穿的通孔，通孔的轴向两端分别设有可透视的玻璃，两玻璃之间的间隙为岩石薄片放置空间，玻璃与通孔的内壁之间设有密封圈17，且其中一块玻璃为目镜21，另一块玻璃为透射镜22，观察机构2为架设于目镜21处的显微镜头23。紧固件可为螺钉，或者芯体15与安装块16卡接连接，也是可行的，这样设置不仅拆装方便，而且便于观察机构2的安装，使操作者可对岩石薄片的反应实施实时观察。
本发明实施例中的循环液体进入组件43包括有与反应腔11导通的循环液进入接头431及架设于循环液进入接头431上并与循环液进入接头431导通的电磁阀432，电磁阀432包括有进入端4321及流出端4322，进入端4321与循环液流出接头431之间通过管路连通，流出端4322与循环液进入接头431之间设有单向阀433。该处的单向阀433为只限于循环液由电磁阀432的流出端4322排出，可防止循环液进入连接接头431处的液体回流至电磁阀432内。

Claims (10)

1.一种可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：包括有反应体，开设于反应体上并可放置岩石薄片的密封反应腔及可观察密封反应腔内岩石薄片反应情况的观察机构，所述的反应体上设有气液进入机构及液体循环机构，所述的气液进入机构包括有设于反应体上，且一端与反应体外部导通，另一端通过连接通道分别与反应腔导通的气体进入口及液体进入口，气体进入口及液体进入口处分别设有可封堵或开启气体进入口的气体进入控制阀及可封堵或开启液体进入口的液体进入控制阀；所述的液体循环机构包括有与反应腔导通的循环流道，循环流道上设有分别与反应体连接的循环液体流出接头及循环液体进入组件，所述的反应体上设有反应完毕后将液体排出的液体排出接头，该液体排出接头与反应腔导通。
2.根据权利要求1所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体上设有通过压力流道与反应腔导通的压力检测机构，该压力检测机构包括有一端与压力流道连接，另一端与外置压力表衔接的压力测试接头。
3.根据权利要求1或2所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体上设有采样机构，该采样机构包括有通过采样连接通道与反应腔导通的采样接头及可促使采样连接通道与采样接头导通或封闭的采样控制阀。
4.根据权利要求1或2所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体上设有与反应腔连接的加热机构，该加热机构包括有一端与反应体连接，另一端可与外部电源电连接的加热插座。
5.根据权利要求3所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体上设有与反应腔连接的加热机构，该加热机构包括有一端与反应体连接，另一端可与外部电源电连接的加热插座。
6.根据权利要求1或2或5所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体包括有芯体及设于芯体两侧与芯体通过紧固件拼接的安装块，反应腔为沿芯体纵向贯穿的通孔，通孔的轴向两端分别设有可透视的钢化玻璃，两钢化玻璃之间的间隙为岩石薄片放置空间，玻璃与通孔的内壁之间设有密封圈，且其中一块玻璃为目镜，另一块玻璃为透射镜，观察机构为架设于目镜处的显微镜头。
7.根据权利要求3所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体包括有芯体及设于芯体两侧与芯体通过紧固件拼接的安装块，反应腔为沿芯体纵向贯穿的通孔，通孔的轴向两端分别设有可透视的钢化玻璃，两钢化玻璃之间的间隙为岩石薄片放置空间，玻璃与通孔的内壁之间设有密封圈，且其中一块玻璃为目镜，另一块玻璃为透射镜，观察机构为架设于目镜处的显微镜头。
8.根据权利要求4所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的反应体包括有芯体及设于芯体两侧与芯体通过紧固件拼接的安装块，反应腔为沿芯体纵向贯穿的通孔，通孔的轴向两端分别设有可透视的钢化玻璃，两钢化玻璃之间的间隙为岩石薄片放置空间，玻璃与通孔的内壁之间设有密封圈，且其中一块玻璃为目镜，另一块玻璃为透射镜，观察机构为架设于目镜处的显微镜头。
9.根据权利要求1或2或5或7所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的循环液体进入组件包括有与反应腔导通的循环液进入接头及架设于循环液进入接头上并与循环液进入接头导通的电磁阀，电磁阀包括有进入端及流出端，进入端与循环液流出接头之间通过管路连通，流出端与循环液进入接头之间设有单向阀。
10.根据权利要求3所述的可控温压的岩石-流体反应原位观测装置，其特征在于：所述的循环液体进入组件包括有与反应腔导通的循环液进入接头及架设于循环液进入接头上并与循环液进入接头导通的电磁阀，电磁阀包括有进入端及流出端，进入端与循环液流出接头之间通过管路连通，流出端与循环液进入接头之间设有单向阀。
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