CN108414307B - 一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,包括岩心夹持器、气瓶、低压减压阀、高压减压阀、加湿器、恒速恒压泵、岩心压实系统、真空泵和电阻监测装置,岩心夹持器两侧连接有电阻监测装置,岩心夹持器上端通过管道与加湿器上端相连,气瓶出口端经由低压减压阀和阀门与经由高压减压阀和阀门相并联后共同伸入加湿器底部,岩心夹持器下端通过管道与油气水计量装置、真空泵和烧杯连接,烧杯另一出口通过管道与恒速恒压泵相连进而与岩心夹持器上端相通,管道上均设置有阀门。本发明实现填砂模型的定压压制以及原位孔隙度、孔隙体积、渗透率等基本参数的测试,同时实现填砂模型的气水或油水毛管压力曲线原位测试,使得填砂模型实验有更广泛的应用。

Description

一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置
技术领域
本发明涉及一种填砂模型压制及原位毛管压力测试装置,特别是涉及高压压制填砂模型后利用半渗透隔板法测定毛管压力曲线的系统,属于油气实验技术领域。
背景技术
毛管压力曲线为两相流体在驱替过程中润湿相饱和度与驱替压力之间的关系曲线,综合反应了多孔介质孔隙结构、润湿性与流体界面张力特征,是表征油气储层多相流基本渗流规律的本构方程之一,具有重要的研究意义。
填砂模型一般将一定粒径的物质充填到填砂管中,经手工压实而成,由于填充物质种类、粒径可控,制作简单,经济适用,可重复制作等优点,在油气实验技术领域得到大量应用。在进行对比实验时,往往要求重复制作的填砂模型物性相似,但是手工压制的模型压实程度不高,压实力度不可控等原因,使得模型物性很难控制。除此之外,一般的毛管压力曲线测试装置对样品的形状也有要求,而填砂模型一般未胶结成型,不能单独取出模型进行毛管压力曲线测试。目前还没有能测试填砂模型毛管压力曲线的装置,限制了对填砂模型中如孔隙结构、润湿性等特征的认识,也限制了填砂模型的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提出的一种填砂模型压制及其毛管压力曲线测试装置,可以控制填砂模型物性,测试填砂模型的毛管压力曲线,解决目前装置模型物性不可控、无法测试毛管压力曲线的弊端。
为了解决上述技术问题,本发明通过以下方式来实现:
一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,包括岩心夹持器、气瓶、低压减压阀、高压减压阀、加湿器、恒速恒压泵、岩心压实系统、真空泵和电阻监测装置,所述岩心夹持器两侧连接有电阻监测装置,且岩心夹持器上方设有岩心压实系统,岩心夹持器上端通过管道与加湿器上端相连,所述气瓶出口端分成两管道出口,一管道出口经由低压减压阀和阀门与另一管道出口经由高压减压阀和阀门相并联后共同伸入加湿器底部,所述岩心夹持器下端分别通过管道与油气水计量装置、真空泵和烧杯连接,烧杯另一端出口通过管道与恒速恒压泵相连进而与岩心夹持器上端相通,管道上均设置有阀门。
岩心夹持器具体包括承压筒体、位于承压筒体内的绝缘测试筒体及位于绝缘测试筒体内的压实岩心,所述压实岩心上端面设置有半渗透隔板,上测试堵头位于岩心夹持器上部中心并压在半渗透隔板上,其外依次设置有绝缘套I、绝缘外垫I、绝缘调节套、调节压帽和上压帽,所述上压帽卡设在承压筒体的凹槽上,调节压帽与上压帽之间通过螺纹连接,所述绝缘套I设置在调节压帽与上测试堵头间,其上部压有绝缘外垫,下部压在绝缘调节套上,所述绝缘调节套位于上测试堵头与上压帽间,且其下端作用在上测试堵头上;所述压实岩心下端面设有过滤板,下测试堵头位于夹持器下部中心并压在过滤板上,其外依次设置有绝缘套II,绝缘外垫II,绝缘内垫和下压帽,所述下压帽卡设在承压筒体的凹槽上,绝缘套II设置在下压帽与下测试堵头间,其上部压有绝缘外垫II,下部压在绝缘内垫上,绝缘内垫压在下测试堵头上。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果:
本发明解决了填砂模型物性控制问题,可在原位进行孔隙度、孔隙体积、渗透率等基本参数的测试,实现填砂模型的油、水或气、液毛管压力曲线测试,通过测试结果反映模型孔隙结构以及润湿性等特性,利用该装置进行简单扩展,能进行更多功能的驱替实验,本发明装置使得填砂模型实验有着更广泛的应用。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明中岩心夹持器结构示意图;
图3为本发明的上测试堵头端面示意图
图4为本发明的岩心压制装置示意图。
图中各个标记分别为:1、上测试堵头,2、绝缘外垫I,3、调节压帽,4、绝缘套I,5、上压帽,6、绝缘调节套,7、密封圈I,8、绝缘测试筒体,9、密封圈II,10、半渗透隔板,11、压实岩心,12、承压筒体,13、固定环,14、过滤板,15、下测试堵头,16、绝缘内垫,17、下压帽,18、绝缘套II,19、绝缘外垫II,20、密封圈III,21、导流槽,22、液压缸,23、固定架,24、岩心夹持器,25、气瓶,26~35、阀门,36、低压减压阀,37、高压减压阀,38、加湿器,39、恒速恒压泵,40、烧杯,41、岩心压实系统,42、真空泵,43、电阻监测装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示,一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,包括岩心夹持器24、气瓶25、低压减压阀36、高压减压阀37、加湿器38、恒速恒压泵39、岩心压实系统41、真空泵42和电阻监测装置43,所述岩心夹持器两侧连接有电阻监测装置,且岩心夹持器上方设有岩心压实系统,岩心夹持器上端通过管道与加湿器上端相连,所述气瓶出口端分成两管道出口,一管道出口经由低压减压阀和阀门与另一管道出口经由高压减压阀和阀门相并联后共同伸入加湿器底部,所述岩心夹持器下端分别通过管道与油气水计量装置、真空泵和烧杯40连接,烧杯另一端出口通过管道与恒速恒压泵相连进而与岩心夹持器上端相通,管道上均设置有阀门。
压实岩心的气水毛管压力曲线测试的具体步骤如下:
1)抽空饱和,打开阀门34和阀门32,其余阀门关闭,打开真空泵42对岩心夹持器中的压实岩心进行抽真空,待达到真空状态后,再关闭阀门34,同时打开阀门33,从烧杯40中吸入水对压实岩心进行饱和,并由设置在烧杯下的天平称重计量吸入岩心中水的重量;
2)低压气驱,打开阀门26、阀门28、阀门30和阀门35,其余阀门关闭,调节低压减压阀36达到需要的气体驱替压力,并由阀门35后的油气水计量系统计量出口水量,由电阻监测装置43测试压实岩心两端电阻率;
3)高压气驱,打开阀门27、阀门29、阀门30和阀门35,其余阀门关闭,调节高压减压阀37达到需要的气体驱替压力,并由阀门35后的油气水计量系统计量出口水量,由电阻监测装置43测试压实岩心两端电阻率;
压实岩心的油水毛管压力曲线测试的具体步骤如下:
1)抽空饱和,打开阀门34和阀门32,其余阀门关闭,打开真空泵42对岩心夹持器中的压实岩心进行抽真空,待达到真空状态后,再关闭阀门34,同时打开阀门33,从烧杯40中吸入水对压实岩心进行饱和,并由设置在烧杯下的天平称重计量吸入岩心中水的重量;
2)油驱水,将烧杯40中装入油,同时阀门31和阀门35打开,其余阀门关闭,打开恒速恒压泵39,设定压力进行油驱水,并由阀门35后的油气水计量系统计量出口水量,由电阻监测装置43测试压实岩心两端电阻率,计算岩心内部饱和度变化。
如图2所示,岩心压实制作完成后的岩心夹持器的结构图。
岩心夹持器具体包括承压筒体12、位于承压筒体内的绝缘测试筒体8及位于绝缘测试筒体内的压实岩心11,所述压实岩心上端面设置有半渗透隔板10,上测试堵头1位于岩心夹持器上部中心并压在半渗透隔板上,其外依次设置有绝缘套I 4、绝缘外垫I 2、绝缘调节套6、调节压帽3和上压帽5,所述上压帽卡设在承压筒体的凹槽上,调节压帽与上压帽之间通过螺纹连接,所述绝缘套I设置在调节压帽与上测试堵头间,其上部压有绝缘外垫,下部压在绝缘调节套上,所述绝缘调节套位于上测试堵头与上压帽间,且其下端作用在上测试堵头上;所述压实岩心下端面设有过滤板14,下测试堵头15位于夹持器下部中心并压在过滤板上,确保岩心颗粒不堵塞下部渗流管道,其外依次设置有绝缘套II 18,绝缘外垫II19,绝缘内垫16和下压帽17,所述下压帽卡设在承压筒体的凹槽上,绝缘套II设置在下压帽与下测试堵头间,其上部压有绝缘外垫II,下部压在绝缘内垫上,绝缘内垫压在下测试堵头上。
进一步的,上测试堵头与绝缘测试筒体间设有密封圈I 7,下测试堵头与绝缘测试筒体间设有密封圈III 20,同时在承压筒体的外侧还设置有固定环13,用于实现整个岩心夹持器翻转。
如图3上测试堵头端面结构所示,所述上测试堵头的下端面刻有导流槽21,其边缘设有密封圈II 9。
如图4岩心压制过程装置结构图所示,岩心压制过程由岩心夹持器,岩心加压系统和固定架实现,所述岩心夹持器24固定在固定架23的下端,固定架上端固定有液压缸22,且液压缸的活塞杆标注有刻度,用于计量活塞杆进入岩心筒的深度。制作填砂模型时,首先去除岩心夹持器上端的上测试堵头等压紧密封组件,将砂砾放置在绝缘测试筒体内,通过液压缸对砂砾进行压实。待压实岩心制作完成后退出液压缸活塞杆,放入半渗透隔板,并组装好上部测试堵头、调节压帽、压帽及其他绝缘部件,180度翻转岩心夹持器,上下两端连接管线后即完成了填砂模型的制作和实验准备。
以上所述仅是本发明的实施方式,再次声明,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进,这些改进也列入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,其特征在于:包括岩心夹持器、气瓶、低压减压阀、高压减压阀、加湿器、恒速恒压泵、岩心压实系统、真空泵和电阻监测装置,所述岩心夹持器两侧连接有电阻监测装置,且岩心夹持器上方设有岩心压实系统,岩心夹持器上端通过管道与加湿器上端相连,所述气瓶出口端分成两管道出口,一管道出口经由低压减压阀和阀门与另一管道出口经由高压减压阀和阀门相并联后共同伸入加湿器底部,所述岩心夹持器下端分别通过管道与油气水计量装置、真空泵和烧杯连接,烧杯另一端出口通过管道与恒速恒压泵相连进而与岩心夹持器上端相通,管道上均设置有阀门;所述岩心夹持器具体包括承压筒体、位于承压筒体内的绝缘测试筒体及位于绝缘测试筒体内的压实岩心,所述压实岩心上端面设置有半渗透隔板,上测试堵头位于岩心夹持器上部中心并压在半渗透隔板上,其外依次设置有绝缘套I、绝缘外垫I、绝缘调节套、调节压帽和上压帽,所述上压帽卡设在承压筒体的凹槽上,调节压帽与上压帽之间通过螺纹连接,所述绝缘套I设置在调节压帽与上测试堵头间,其上部压有绝缘外垫,下部压在绝缘调节套上,所述绝缘调节套位于上测试堵头与上压帽间,且其下端作用在上测试堵头上;所述压实岩心下端面设有过滤板,下测试堵头位于夹持器下部中心并压在过滤板上,其外依次设置有绝缘套II,绝缘外垫II,绝缘内垫和下压帽,所述下压帽卡设在承压筒体的凹槽上,绝缘套II设置在下压帽与下测试堵头间,其上部压有绝缘外垫II,下部压在绝缘内垫上,绝缘内垫压在下测试堵头上。
2.根据权利要求1所述的一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,其特征在于:所述上测试堵头与绝缘测试筒体间设有密封圈I,下测试堵头与绝缘测试筒体间设有密封圈III。
3.根据权利要求1所述的一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,其特征在于:所述承压筒体的外侧还设置有固定环,用于实现整个岩心夹持器翻转。
4.根据权利要求1所述的一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,其特征在于:所述上测试堵头的下端面刻有导流槽,其边缘设有密封圈II。
5.根据权利要求1所述的一种填砂模型压制及原位毛管压力曲线测试装置,其特征在于:所述岩心夹持器固定在固定架的下端,固定架上端固定有液压缸,且液压缸的活塞杆标注有刻度,用于计量活塞杆进入岩心筒的深度。
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