CN110487698A - 一种微纳米管夹持装置、微纳米气液流动实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微纳米管夹持装置、微纳米气液流动实验装置及方法。所述微纳米管夹持装置包括常规实验管线、上游中空密封螺栓、密封环、上游密封腔、流体缓冲腔、下游密封腔、机械压实密封套环、耐高压微纳米管对接套管、下游中空密封螺栓、微纳米管、密封套；所述微纳米管夹持装置耐高压性能和密封性能突出，能够实现常规渗流实验与微纳米实验的无缝对接；同时，将本发明的微纳米管夹持装置设置于微纳米气液流动实验装置中，能够模拟真实地层高压条件，使得微纳米尺度气液相流动实验更加准确地反映真实地层非线性渗流机理。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探技术领域，具体涉及一种微纳米管夹持装置、微纳米气液流动实验装置及方法。
背景技术
随着我国经济的稳定增长，石油需求不断增加。由于我国中、高渗透油藏后备石油储量不足，低渗透石油资源开发速度慢，使得石油供需矛盾不断加剧，严重依赖进口石油供给。在我国新探明的石油天然气资源地质储量中，低渗致密储层的资源量占有绝对比例。低渗透油气资源的高效开发，对保证我国的能源安全具有重要意义。与高渗透储层明显不同，低渗透油气藏渗流规律偏离经典流动规律，出现了非线性渗流特征。目前非线性渗流机理的研究绝大多数基于岩心渗流实验，但此类实验难以反映岩石中真正的渗流情况和渗流机理。只有正确认识低渗透油气藏的非线性渗流机理才能正确地指导油气的开采，并提高最终石油采收率，实现经济效益最大化。
常规低渗透油藏储层的岩心孔隙喉道细小且结构复杂，研究流体流动时面临的影响因素多，不确定性大，通过流体在单根微米管内的流动来模拟真实地层的流动情况，可以研究其内在的渗流力学机制，更真实地反映低渗透致密油藏储层中流体非线性渗流的内在机理。目前，随着微电子机械系统(MEMS)的发展，微管在微米尺度的渗流实验中已经得到了广泛的应用。
申请号为CN201620941960.2的实用新型专利公开了一种用于研究微尺度效应的实验装置，该装置中注入系统与气体过滤装置、储液罐、液体过滤装置依次相连；液体过滤装置所接出的导管上装有超声波气泡检测器，在一侧依次连接有开关一、压力传感器一、微管一、压力传感器二以及流量计量管一；在另一侧同样依次连接有对应的同种装置；上述的超声波气泡检测器及两侧所连接的装置均置于温控箱中；所用的压力传感器均与温控箱外的电脑相连，电脑同时连有电子显微镜，以观测所用的流量计量管。利用该装置，能够有效避免实验过程中气泡以及进出口效应所带来的影响，同时能够进行不同温度下微尺度效应的分析研究。
但是目前的微管微观实验存在以下问题：1)由于微管细小，柔韧性差，强度低，在实验过程中不易夹持，容易折断和破碎；2)实验难以在高压差(>35MPa)下开展，微管夹持装置耐压性差；3)微管夹持密封性差，造成实验结果不精确；4)夹持装置灵活性差，无法灵活支持管径变化情况。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种微纳米管夹持装置、微纳米气液流动实验装置及方法，用以提高微纳米尺度流动实验的耐压范围以及测量结果精度，更加真实地反映多孔介质非线性渗流机理。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种微纳米管夹持装置，包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流。
优选的，所述入口管线组件包括常规实验管线、上游中空密封螺栓、密封环，所述常规实验管线穿过所述上游中空密封螺栓并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线的一端设置有密封环；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环、耐高压微纳米管对接套管、下游中空密封螺栓、微纳米管及密封套，所述耐高压微纳米管对接套管穿过所述下游中空密封螺栓，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套，所述微纳米管密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管内。
优选的，所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔、流体缓冲腔及下游密封腔；所述上游密封腔与所述上游中空密封螺栓连接，并通过所述密封环密封，所述下游密封腔与所述下游中空密封螺栓连接，并通过所述机械压实密封套环密封。
优选的，所述微纳米管通过密封胶密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管内。
优选的，所述微纳米管2210的材质为石英，外径为0.3mm～0.7mm，长度为4cm～10cm，内径为0.2μm～200μm；所述耐高压微纳米管对接套管2208内径与所述微纳米管2210的外径相差在0.1mm内，所述耐高压微纳米管对接套管2208长度与微纳米管2210的长度差控制在5cm，所述耐高压微纳米管对接套管2210的壁厚为0.1mm～0.35mm。
优选的，所述微纳米管夹持装置耐压达到40MPa，压力梯度达到800MPa/m。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种微纳米气液流动实验装置，包上述的微纳米管夹持装置。该微纳米气液流动实验装置包括气液供给系统、耐高压变管径微纳米管夹持系统和测量系统；
所述气液供给系统包括由依次连接的高压氮气气源、压力表与减压阀组成的供气管路，以及由依次连接的ISCO泵、储液容器组成的供液管路，所述供气管路与所述供液管路通过六通阀一并联设置，所述六通阀一出口端通过流体过滤器与六通阀二连接；所述六通阀二的两端分别通过第四开关和第五开关连接高精度数字压力传感器和耐高压变管径微纳米管夹持系统；所述耐高压变管径微纳米管夹持系统包括所述微纳米管夹持装置和用于保持所述微纳米管夹持装置在恒温状态下的恒温装置；
所述测量系统包括由电子天平、置于所述电子天平上的量筒及电子流量计组成的测液管路，以及由排水采气装置和湿式气体流量计组成的测气管路，所述测气管路与测液管路并联，并联后的管路与所述耐高压变管径微纳米管夹持系统的密封套连接。
优选的，所述高精度数字压力传感器、恒温体系、电子流量计和湿式气体流量计均与计算机控制台连接；所述计算机控制台设有数据采集卡，测量时直接将数据输入电脑，完成自动读数。
优选的，所述微纳米气液流动实验装置的管路上设置有用于开启和/或关闭所述气液供给系统、所述耐高压变管径微纳米管夹持系统和所述测量系统的多个开关，通过第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关之间的转换，可在所述装置上进行微纳米尺度气、液两相的流动实验。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种微纳米尺度气液相流动实验的方法，基于上述微纳米气液流动实验装置来实现，包括如下步骤：
S1、气体微纳米管实验：
S11、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管，夹持于微纳米管夹持装置上，调节恒温体系温度至预定温度；
S12、待恒温体系温度恒定后，打开对应开关；
S13、打开减压阀设置预定气体压力，记录湿式气体流量计读数及实验时间；
S14、调节减压阀改变实验压力，重复步骤S13，直至所需实验组数；
S15、实验结束后，关闭开关，泄压至0后关闭减压阀，取下微纳米管夹持装置；
S2、液体微纳米管实验：
S21、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管，夹持于微纳米管夹持装置上，调节恒温体系温度至预定温度；
S22、待恒温体系温度恒定后，先打开对应开关，最后打开ISCO泵；
S23、调节ISCO泵设置预定压力，记录量筒中液体体积及实验时间；
S24、调节ISCO泵改变压力，重复步骤S23，直至所需实验组数；
S25、实验结束后关闭ISCO泵，泄压至0，取下微纳米管夹持装置。
有益效果
1、本发明提供的微纳米管夹持装置，在以蒸馏水为驱替流体，驱替速度为13mL/min，所夹持的微管长度为5cm、内径为75μm、外径为0.365mm的条件下，微管夹持装置耐压达到40Mpa，压力梯度达到800MPa/m，具备优异的耐高压性能；所述耐高压夹持装置通过逐级地缩小流体流通管径，能够实现常规渗流实验与微纳米实验的无缝连接。
2、本发明提供的微纳米管夹持装置中微纳米管通过密封胶固定密封于耐高压微纳米管对接套管内，密封性能突出，还能够有效防止微纳米管折断和破碎。
3、本发明提供的微纳米管夹持装置可以根据实验需求更换不同内径和长度的实验微纳米管。
4、本发明提供的微纳米管夹持装置中设有流体缓冲腔，当流体压力巨增时，流体压力不会对流体通道造成破坏，流体缓冲腔可以对流体通道进行保护。
5、本发明提供的微纳米气液流动实验装置，在很大程度上提高微纳米尺度流动实验的耐压范围以及测量结果精度，更加真实地反映多孔介质非线性渗流机理；该装置中，通过开关间的转换可进行气液两相微纳米管渗流实验。
6、本发明提供的微纳米气液流动实验装置设有流体过滤器，在流体进入微纳米管前将通过流体过滤器，有效防止微纳米管阻塞；该装置中还设有恒温系统，可将温度作为影响因子进行微纳米尺度气液相流动实验。
7、本发明提供的微纳米气液流动实验装置，通过设置与计算机控制台相连的传感器，测量时直接将数据输入电脑，完成自动读数，避免了人工读数时的误差。
附图说明
图1为本发明提供的微纳米管夹持装置。
图2为本发明提供的微纳米气液流动实验装置。
附图标记：
100、微纳米气液流动实验装置；
1、气液供给系统；101、高压氮气瓶；102、第一开关；103、压力表；104、减压阀；105、ISCO泵；106、第二开关；107、储液容器；108、第三开关；109、六通阀一；110、流体过滤器；111、六通阀二；112、第四开关；113、高精度数字压力传感器；2、耐高压变管径微纳米管夹持系统；21、第五开关；22、微纳米管夹持装置；2201、常规实验管线；2202、上游中空密封螺栓；2203、密封环；2204、上游密封腔；2205、流体缓冲腔；2206、下游密封腔；2207、机械压实密封套环；2208、耐高压微纳米管对接套管；2209、下游中空密封螺栓；2210、微纳米管；2211、密封套；恒温体系23；3、测量系统；31、第六开关；32、电子天平；33、量筒；34、电子流量计；35、第七开关；36、排水采气装置；37、湿式气体流量计；38、计算机控制台。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
除非另外定义，本发明公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明公开使用的“包括”、“或者”、“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
请参阅图1所示，本发明提供了一种微纳米管夹持装置22，包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；具体包括常规实验管线2201、上游中空密封螺栓2202、密封环2203、上游密封腔2204、流体缓冲腔2205、下游密封腔2206、机械压实密封套环2207、耐高压微纳米管对接套管2208、下游中空密封螺栓2209、微纳米管2210、密封套2211。
所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流，所述微纳米管夹持装置22通过逐级地缩小流体流通管径，实现了微尺度与常规尺度实验的对接。
所述入口管线组件包括常规实验管线2201、上游中空密封螺栓2202、密封环2203，所述常规实验管线2201穿过所述上游中空密封螺栓2202并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线2201的一端设置有密封环2203；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环2207、耐高压微纳米管对接套管2208、下游中空密封螺栓2209、微纳米管2210及密封套2211，所述耐高压微纳米管对接套管2208穿过所述下游中空密封螺栓2209，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套2211，所述微纳米管2210密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管2208内。
所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔2204、流体缓冲腔2205及下游密封腔2206；所述上游密封腔2204与所述上游中空密封螺栓2202连接，并通过所述密封环2203密封，所述下游密封腔2206与所述下游中空密封螺栓2209连接，并通过所述机械压实密封套环2207密封。
所述微纳米管2210通过密封胶密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管2208内。
所述流体缓冲腔2205位于上游密封腔2204与下游密封腔2206中间，由于下游管路管径越来越小，当流体压力激增时，可使下游流体通道不被流体压力破坏。
所述微纳米管2210通过密封胶固定密封于耐高压微纳米管对接套管2208内，其固定密封的方法为：均匀地涂抹一层足够厚的密封胶于微纳米管2210中部，两端留下适当长度不涂抹，并迅速插入耐高压微纳米管对接套管2208内，留出微纳米管2210未涂抹密封胶的其中一端于耐高压微纳米管对接套管2208外，保持数秒后，耐高压微纳米管对接套管2208内的微纳米管2210已不能移动。此时，在留有微纳米管2210一端的耐高压微纳米管对接套管2208管口处滴适量密封胶，使密封胶适量进入管内，当在套管口处形成一个水滴状的密封罩时，停止滴胶，以此达到完全密封耐高压微纳米管对接套管2208和微纳米管2210的目的，竖直放置一天，等密封胶干至完全后即可使用。需要注意的是：在涂抹所述微纳米管2210时，应防止微纳米管2210两端碰触密封胶，以免微纳米管2210被密封胶堵塞。
所述耐高压微纳米管对接套管2208的长度和内外径可根据微纳米管2210的外径和长度进行调整。需要注意的是：耐高压微纳米管对接套管2208的壁厚要能承受足够大的压力，其内径与微纳米管2210的外径相差应在0.1mm内，才能确保耐高压微纳米管对接套管2208与微纳米管2210连接处完全密封。
优选的，所述微纳米管2210的材质为石英，外径为0.3mm～0.7mm，长度为4cm～10cm，内径为0.2μm～200μm；所述耐高压微纳米管对接套管2208内径与所述微纳米管2210的外径相差在0.1mm内，所述耐高压微纳米管对接套管2208长度与微纳米管2210的长度差控制在5cm，所述耐高压微纳米管对接套管2210的壁厚为0.1mm～0.35mm。
请参阅图1和图2所示，本发明提供了一种微纳米气液流动实验装置100，包括气液供给系统1、耐高压变管径微纳米管夹持系统2和测量系统3。
所述气液供给系统1包括高压氮气瓶101、第一开关102、压力表103、减压阀104、ISCO泵105、第二开关106、储液容器107、第三开关108、六通阀一109、流体过滤器110、六通阀二111、第四开关112、高精度数字压力传感器113。
所述气液供给系统1包括由依次连接的高压氮气气源101、压力表103与减压阀104组成的供气管路，以及由依次连接的ISCO泵105、储液容器107组成的供液管路，所述供气管路与所述供液管路通过六通阀一109并联设置，所述六通阀一109出口端通过流体过滤器110与六通阀二111连接；所述六通阀二111的两端分别通过开关第四112和第五开关21连接高精度数字压力传感器113和耐高压变管径微纳米管夹持系统2。
所述耐高压变管径微纳米管夹持系统2包括第五开关21、所述微纳米管夹持装置22和用于保持所述微纳米管夹持装置22在恒温状态下的恒温装置23；所述耐高压微纳米管夹持装置22左端设有第五开关21，所述微纳米管夹持装置22夹持耐高压微纳米管对接套管2208，所述微纳米管2210位于耐高压微纳米管对接套管2208内，整个微纳米管夹持装置22置于恒温体系23内。
所述常规实验管线2201一端连接气液供给系统1，另一端连接流体缓冲腔2205；所述橡胶密封套2211一端连接耐高压微纳米管对接套管2208，另一端连接测量系统3。
流体进入所述微纳米管2210前将通过流体过滤器110，防止微纳米管2210阻塞。
所述测量系统3包括由电子天平32、置于所述电子天平32上的量筒33及电子流量计34组成的测液管路，以及由排水采气装置36和湿式气体流量计37组成的测气管路，所述测气管路与测液管路并联，并联后的管路与所述耐高压变管径微纳米管夹持系统2的密封套2211连接。
所述高精度数字压力传感器113、恒温体系23、电子流量计34和湿式气体流量计37均与计算机控制台38连接；所述计算机控制台38设有数据采集卡，测量时直接将数据输入电脑，完成自动读数。
所述微纳米气液流动实验装置100的管路上设置有用于开启和/或关闭所述气液供给系统1、所述耐高压变管径微纳米管夹持系统2和所述测量系统3的多个开关，通过第一开关102、第二开关106、第三开关108、第四开关112、第五开关21、第六开关31、第七开关35之间的转换，可在所述装置上进行微纳米尺度气、液两相的流动实验。
所述高精度数字压力传感器113的型号为CY201型，所述电子天平32的型号为XY1000-2C型，所述电子流量计34的型号为WG-1型，所述湿式气体流量计37的型号为LML-1型。
结合图1至图2所示，本发明提供了一种微纳米尺度气液相流动的实验方法，基于上述的微纳米气液流动实验装置100来实现，包括如下步骤：
S1、气体微纳米管实验：
S11、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管2210，夹持于微纳米管夹持装置22上，调节恒温体系23温度至预定温度；
S12、待恒温体系23温度恒定后，打开第一开关102、第四开关112、第五开关21、第七开关35；
S13、打开减压阀104设置预定气体压力，记录湿式气体流量计37读数及实验时间；
S14、调节减压阀104改变实验压力，重复步骤S13，直至所需实验组数；
S15、实验结束后，关闭第一开关102，泄压至0后关闭减压阀104，取下微纳米管夹持装置22；
S2、液体微纳米管实验：
S21、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管2210，夹持于微纳米管夹持装置22上，调节恒温体系23温度至预定温度；
S22、待恒温体系温度恒定后，先打开第二开关106、第三开关108、第五开关21、第六开关31，最后打开ISCO泵105；
S23、调节ISCO泵105设置预定压力，记录量筒33中液体体积及实验时间；
S24、调节ISCO泵105改变压力，重复步骤S23，直至所需实验组数；
S25、实验结束后关闭ISCO泵105，泄压至0，取下微纳米管夹持装置22。
下面结合实施例1至实施例2对本发明提供的一种微纳米尺度气液相流动的实验方法进行说明。
实施例1气体微纳米管实验
S1、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管2210，夹持于微纳米管夹持装置22上，调节恒温体系23温度至预定温度；
S2、待恒温体系23温度恒定后，打开第一开关102、第四开关112、第五开关21、第七开关35；
S3、打开减压阀104设置预定气体压力，记录湿式气体流量计37读数及实验时间；
S4、调节减压阀104改变实验压力，重复步骤S3，直至所需实验组数；
S5、实验结束后，关闭第一开关102，泄压至0后关闭减压阀104，取下微纳米管夹持装置22。
实施例2液体微纳米管实验
S1、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管2210，夹持于微纳米管夹持装置22上，调节恒温体系23温度至预定温度；
S2、待恒温体系温度恒定后，先打开第二开关106、第三开关108、第五开关21、第六开关31，最后打开ISCO泵105；
S3、调节ISCO泵105设置预定压力，记录量筒33中液体体积及实验时间；
S4、调节ISCO泵105改变压力，重复步骤S3，直至所需实验组数；
S5、实验结束后关闭ISCO泵105，泄压至0，取下微纳米管夹持装置22。
其中，所述常规实验管线2201外径为3mm、内径为1mm，所述耐高压微纳米管对接套管2208长度为10cm、外径为1mm、内径为0.4mm，所述微纳米管2210长度为5cm、外径为0.365mm、内径为75μm。以ISCO泵为驱替泵，蒸馏水为驱替流体，驱替速度为13mL/min，该条件下微纳米管夹持装置耐压可达40Mpa，压力梯度可达800MPa/m，并且夹持装置密封性能突出，未出现连接部位流出蒸馏水的现象。
综上所述，本发明提供了一种微纳米管夹持装置、微纳米气液流动实验装置及方法，在很大程度上提高微纳米尺度流动实验的耐压范围以及测量结果精度，更加真实地反映多孔介质非线性渗流机理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微纳米管夹持装置，其特征在于：包括入口管线组件、流体缓冲组件和微纳米管组件；所述入口管线组件和所述微纳米管组件通过所述流体缓冲组件连接，流体通过所述入口管线组件进入所述流体缓冲组件内，并通过所述微纳米管组件流出，以形成微纳米流。
2.根据权利要求1所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述入口管线组件包括常规实验管线(2201)、上游中空密封螺栓(2202)、密封环(2203)，所述常规实验管线(2201)穿过所述上游中空密封螺栓(2202)并延伸至所述流体缓冲组件内部，所述常规实验管线(2201)的一端设置有密封环(2203)；所述微纳米管组件包括机械压实密封套环(2207)、耐高压微纳米管对接套管(2208)、下游中空密封螺栓(2209)、微纳米管(2210)及密封套(2211)，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)穿过所述下游中空密封螺栓(2209)，且其一端延伸至所述流体缓冲组件内部，另一端套设有所述密封套(2211)，所述微纳米管(2210)密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内。
3.根据权利要求2所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述流体缓冲组件包括依次设置的上游密封腔(2204)、流体缓冲腔(2205)及下游密封腔(2206)；所述上游密封腔(2204)与所述上游中空密封螺栓(2202)连接，并通过所述密封环(2203)密封，所述下游密封腔(2206)与所述下游中空密封螺栓(2209)连接，并通过所述机械压实密封套环(2207)密封。
4.根据权利要求2所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管(2210)通过密封胶密封固定于所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内；所述密封套(2211)为橡胶密封套。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管(2210)的材质为石英，外径为0.3mm～0.7mm，长度为4cm～10cm，内径为0.2μm～200μm；所述耐高压微纳米管对接套管(2208)内径与所述微纳米管(2210)的外径相差在0.1mm内，所述耐高压微纳米管对接套管(2208)长度与微纳米管(2210)的长度差控制在5cm，所述耐高压微纳米管对接套管(2210)的壁厚为0.1mm～0.35mm。
6.根据权利要求5所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：所述微纳米管夹持装置耐压达到40MPa，压力梯度达到800MPa/m。
7.一种微纳米气液流动实验装置，包含权利要求1至6任一项权利要求所述的微纳米管夹持装置，其特征在于：该微纳米气液流动实验装置(100)包括气液供给系统(1)、耐高压变管径微纳米管夹持系统(2)和测量系统(3)；
所述气液供给系统(1)包括由依次连接的高压氮气气源(101)、压力表(103)与减压阀(104)组成的供气管路，以及由依次连接的ISCO泵(105)、储液容器(107)组成的供液管路，所述供气管路与所述供液管路通过六通阀一(109)并联设置，所述六通阀一(109)出口端通过流体过滤器(110)与六通阀二(111)连接；所述六通阀二(111)的两端分别通过第四开关(112)和第五开关(21)连接高精度数字压力传感器(113)和耐高压变管径微纳米管夹持系统(2)；所述耐高压变管径微纳米管夹持系统(2)包括所述微纳米管夹持装置(22)和用于保持所述微纳米管夹持装置(22)在恒温状态下的恒温装置(23)；
所述测量系统(3)包括由电子天平(32)、置于所述电子天平(32)上的量筒(33)及电子流量计(34)组成的测液管路，以及由排水采气装置(36)和湿式气体流量计(37)组成的测气管路，所述测气管路与测液管路并联，并联后的管路与所述耐高压变管径微纳米管夹持系统(2)的密封套(2211)连接。
8.根据权利要求7所述的微纳米气液流动实验装置，其特征在于：所述高精度数字压力传感器(113)、恒温体系(23)、电子流量计(34)和湿式气体流量计(37)均与计算机控制台(38)连接；所述计算机控制台(38)设有数据采集卡，测量时直接将数据输入电脑，完成自动读数。
9.根据权利要求7所述的微纳米气液流动实验装置，其特征在于：所述微纳米气液流动实验装置(100)的管路上设置有用于开启和/或关闭所述气液供给系统(1)、所述耐高压变管径微纳米管夹持系统(2)和所述测量系统(3)的多个开关，通过第一开关(102)、第二开关(106)、第三开关(108)、第四开关(112)、第五开关(21)、第六开关(31)、第七开关(35)之间的转换，可在所述装置上进行微纳米尺度气、液两相的流动实验。
10.一种微纳米尺度气液相流动实验的方法，其特征在于：基于权利要求7-9任一项权利要求所述的微纳米气液流动实验装置(100)来实现，包括如下步骤：
S1、气体微纳米管实验：
S11、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管(2210)，夹持于微纳米管夹持装置(22)上，调节恒温体系(23)温度至预定温度；
S12、待恒温体系(23)温度恒定后，打开第一开关(102)、第四开关(112)、第五开关(21)、第七开关(35)；
S13、打开减压阀(104)设置预定气体压力，记录湿式气体流量计(37)读数及实验时间；
S14、调节减压阀(104)改变实验压力，重复步骤S13，直至所需实验组数；
S15、实验结束后，关闭第一开关(102)，泄压至0后关闭减压阀(104)，取下微纳米管夹持装置(22)；
S2、液体微纳米管实验：
S21、关闭所有阀门和开关，选择预定内径和长度的微纳米管(2210)，夹持于微纳米管夹持装置(22)上，调节恒温体系(23)温度至预定温度；
S22、待恒温体系温度恒定后，先打开第二开关(106)、第三开关(108)、第五开关(21)、第六开关(31)，最后打开ISCO泵(105)；
S23、调节ISCO泵(105)设置预定压力，记录量筒(33)中液体体积及实验时间；
S24、调节ISCO泵(105)改变压力，重复步骤S23，直至所需实验组数；
S25、实验结束后关闭ISCO泵(105)，泄压至0，取下微纳米管夹持装置(22)。
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