CN105158116A - 一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置 - Google Patents

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本发明涉及一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中气体损失量的实验装置。一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，包括岩心夹持器、注采气装置、注采水装置和加压装置；所述的注采气装置设置在岩心夹持器的上方；所述的注采水装置设置在岩心夹持器的四周；所述的加压装置设置在岩心夹持器的上、下及左侧。本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，结构简单，容易操作，能快速测定不同的岩芯在不同注气速率和不断变化的注气速率下的气体损失量，以及同一岩心在不同注采周期下的气体损失量。

Description

一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置
技术领域
本发明涉及一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中气体损失量的实验装置。
背景技术
传统的测定砂岩高速注气过程中损失气体的装置，通常采用圆柱型的面状注气，装置通常由一个注气装置、小岩心和收集气体装置组成。这种装置只能测定高速注气过程中砂岩中是否损失气体，无法给出高速注气过程中的具体损失量。
因此，设计一种能够测量出砂体高速注气过程中具体的气体损失量的新型实验装置，特别是可以利用大尺寸岩心进行室内模拟的实验装置，对于非均质砂岩地下储气的高强度注采研究有着深远意义。
发明内容
为了精确测量非均质砂岩地下储气库高速注气过程中损失气体，本发明提供了一种新型实验装置，该仪器采用点式注采的方式，在长方体大尺寸岩心中进行注气和采气测试，并在装置四周安装高精度气水分离器装置及测量装置，利用气体进入岩心和流出岩心的差及饱和水岩心中水的变化量准确测量非均质砂岩高速注气过程中损失气体量。
本发明采用的技术方案是：一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，包括岩心夹持器、注采气装置、注采水装置和加压装置；所述的注采气装置设置在岩心夹持器的上方；所述的注采水装置设置在岩心夹持器的四周；所述的加压装置设置在岩心夹持器的上、下及左侧。
所述的岩心夹持器为六面方柱型对称结构；上部和下部采用钢套和夹持橡胶组成，夹持橡胶内有凹槽，凹槽大小与岩心形状一致，用于夹持岩心；上部设有注采气导管口；前、后部各有钢板与钢套用螺栓连接，在偏下部留有注采水导管口；钢板与岩心之间的空隙充填抗压树脂；
左部由钢板和加压活塞祖成，钢板与钢套用螺栓连接，在偏下部留有用于注采水导管口；
右部由钢板与和固定橡胶组成，钢板与钢套用螺栓连接，为固定端，在偏下部留有用于注采水导管口。
所述的注采气装置由气泵、中间容器、气体微计量装置、气液微计量装置和压力传感器组成；气泵与中间容器、中间容器与岩心夹持器的注采气导管口通过管道依次连接，中间设有阀门；气体微计量装置、气液微计量装置均与中间容器连接；中间容器与岩心夹持器之间连接有压力传感器。
所述的注采水装置由水泵、气液分离装置、气液容器、气液微计量装置组成；水泵与气液容器、气液容器与岩心夹持器的注采水导管口通过管道依次连接，中间设有阀门；气液分离装置与气液容器连接；气液微计量装置与气液分离装置连接。
本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置的有益效果是：1、可以测定同一岩心在不同注采周期下的气体损失量；
2、可以夹取不同的的岩心样品，方便测量同一岩芯或不同岩芯在不同高速注气速率和不断变化的注气速率下的气体损失量；3、结构简单，操作方便，实验效率高。
附图说明
图1是本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置的整体结构图；
图2是岩心夹持器的分解结构图；
图3是岩心夹持器的剖面图；
图4是岩心夹持器的右视图（去掉右部的钢板和固定橡胶）；
图5是岩心夹持器的俯视图（去掉上部的钢套和夹持橡胶）；
图6是岩心内气体剩余量与注采周期的关系图；图中：横坐标-注采周期，纵坐标-岩心内气体剩余量。
具体实施方式
如图1所示，本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，包括岩心夹持器10、注采气装置、注采水装置和加压装置5；5注采气装置设置在岩心夹持器10的上方，由气泵1、中间容器2、气体微计量装置3、气液微计量装置8和压力传感器4组成；气泵1与中间容器2、中间容器2与岩心夹持器10的注采气导管口107通过管道依次连接，中间设有阀门11；气体微计量装置3、气液微计量装置8均与中间容器2连接；中间容器2与岩心夹持器10之间连接有压力传感器4。
在岩心夹持器10的前、后、左、右设置有注采水装置。注采水装置由水泵6、气液分离装置9、气液容器7、气液微计量装置8组成；水泵6与气液容器7、气液容器7与岩心夹持器10的注采水导管口（110、111、115、118）通过管道依次连接，中间设有阀门；气液分离装置9与气液容器7连接；气液微计量装置8与气液分离装置9连接。
在岩心夹持器10的上方、下方以及左侧分别设有加压装置5和阀门，加压装置的作用是固定岩心。
如图2所示，岩心夹持器10为六面方柱型对称结构；上部和下部采用上钢套101、下钢套102、上夹持橡胶103和下夹持橡胶104组成，上、下夹持橡胶内有凹槽，凹槽大小与岩心105形状一致，用于夹持岩心；上部设有注采气导管口107，用于连接注采气装置。
如图2、3和4所示，前、后部各有前钢板108和后钢板109分别与上、下钢套用螺栓114连接。在前部的偏下部留有前注采水导管口110；后部的偏下部留有后注采水导管口111。前、后钢板与岩心105之间的空隙充填抗压树脂106。
如图2、3和5所示，左部由左钢板112和加压活塞113组成，左钢板112分别与上、下钢套101、102用螺栓114连接，在偏下部留有左注采水导管口115。
如图2、3和5所示，右部由右钢板116和固定橡胶117组成，右钢板116分别与上、下钢套101、102用螺栓114连接，为固定端，在偏下部留有右注采水导管口118。
本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，测定损失气采用的是注入和驱替两端的物质平衡原理，即注入气总量为相同压力下采出气总量与岩石中气体的总和。实验所用岩心样品要具有代表性，尽量选择层理变化明显且纹层较细的区域。为了使气体在岩心中自由突进，实验用岩心的形状应为长方体。由于岩芯夹持器比较容易操作，因此，能快速测定不同的岩芯在不同注气速率和不断变化的注气速率下的气体损失量，也可以测定同一岩心在不同注采周期下的气体损失量。
选取砂岩取心样品一块M1，制备成长、宽、高为30cm×30cm×6cm的断裂测试样品，放入岩心夹持器中用上、下钢套，前、后钢板以及右钢板进行组装固定，在前、后空隙中填充抗压树脂，并用下部加压装置进行加压，最后组装左钢板，并用加压装置进行加压固定。注气前，首先进行洗油操作，并把洗过的岩心饱和水；注气时，模拟井点注采方式，当四个注采水点中，某一个出现气体时，关闭阀门，直到最后一个关闭，记录注气量为Qg，以及气液收集装置中的气体量Qg1、Qg2、Qg3、Qg4则岩心内实际气体存储量Qgi=Qg–(Qg1+Qg2+Qg3+Qg4)；采气时，岩心上方的采气口将往外进行采气，直到气体中水分含量达到98%为止；测定损失气时，使用微计量器准确测定岩心排出的气体和液体体积Qgo、Qwo，测得的气体体积为同一压力下的体积。岩心内部损失气量可以表示为：Qg1s=Qgi-Qgo，式中：Qg1s为损失气量，m3；Qgi为注入气体总量，m3；Qgo为排出气体总量，m3。在多个注采周期下，可以得到岩心内剩余气体即损失气与注采周期的关系，如图6所示。
本发明的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，岩心夹持器四周设置四个注水口，同样也是出水口，利用气液体收集器存储液体和气体，并准确计量注采量之差，利用夹持器前后的压力差及相应的气体量和液体量变化，测得滞留在岩心中的气体量。特别指出，岩心夹持器由上、下、左、右、前、后六部分组成，便于拆卸与组装；其中上部、前后部、右部为固定端，上部、左部与下部设置了加压装置，用于固定与密封，提高稳定性与封闭性；上、下夹持橡胶可以根据岩心大小更换尺寸大小，注采水管口位于岩心四周偏下部，减小采水量误差。

Claims (4)

1.一种利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，其特征在于：包括岩心夹持器、注采气装置、注采水装置和加压装置；所述的注采气装置设置在岩心夹持器的上方；所述的注采水装置设置在岩心夹持器的四周；所述的加压装置设置在岩心夹持器的上、下及左侧。
2.根据权利要求1所述的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，其特征在于：所述的岩心夹持器为六面方柱型对称结构；上部和下部采用钢套和夹持橡胶组成，夹持橡胶内有凹槽，凹槽大小与岩心形状一致，用于夹持岩心；上部设有注采气导管口；前、后部各有钢板与钢套用螺栓连接，在偏下部留有注采水导管口；钢板与岩心之间的空隙充填抗压树脂；
左部由钢板和加压活塞祖成，钢板与钢套用螺栓连接，在偏下部留有用于注采水导管口；
右部由钢板与和固定橡胶组成，钢板与钢套用螺栓连接，为固定端，在偏下部留有用于注采水导管口。
3.根据权利要求2所述的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，其特征在于：所述的注采气装置由气泵、中间容器、气体微计量装置、气液微计量装置和压力传感器组成；气泵与中间容器、中间容器与岩心夹持器的注采气导管口通过管道依次连接，中间设有阀门；气体微计量装置、气液微计量装置均与中间容器连接；中间容器与岩心夹持器之间连接有压力传感器。
4.根据权利要求2所述的利用大尺寸岩心测量高速注气过程中损失气的装置，其特征在于：所述的注采水装置由水泵、气液分离装置、气液容器、气液微计量装置组成；水泵与气液容器、气液容器与岩心夹持器的注采水导管口通过管道依次连接，中间设有阀门；气液分离装置与气液容器连接；气液微计量装置与气液分离装置连接。
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