CN111351738A - 一种天然气扩散系数模拟试验测定仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其特征在于：包括真空动力单元、气体准备与注入模块、实验介质与测试单元、实验介质与测试单元、数据采集与分析系统和微差自动平衡系统；本发明中通过恒温油浴单元控制系统温度，通过环压跟踪泵控制围压、通过恒速恒压泵控制实验介质与测试单元内的压力，从而仿真地层真实温压条件；本发明具备实验介质与测试单元体积适时跟踪系统，在保证压力恒定、无压差的情况下，可动态记录因实验取样和/或实验介质与测试单元气密性变差而引起的实验介质与测试单元内体积变化；通过仿真实际地层条件和严格监控实验过程中参数，大大提高实验结果的准确性和可信度。

Description

一种天然气扩散系数模拟试验测定仪
技术领域
本发明涉及天然气模拟试验领域，尤其涉及一种天然气扩散系数模拟试验测定仪。
背景技术
天然气的扩散系数是进行气藏工程工作过程中重要的参数，在渗流理论研究中，对试井模型中的扩散项进行描述时也会涉及到气体的扩散系数；目前市面上的扩散系数测量实验中存在以下的问题导致测量的数据存在偏差；一方面在更换岩心时需要将岩心柱放在夹持器的入口处然后用柱状体将岩心推至夹持器中间的位置，在操作过程中如果操作不当很容易使岩心卡在夹持器中。尤其在测量页岩等脆性较大的岩心时，严重时会直接挤碎样品。另一方面，在取样的时候会人为放出一部分气体，导致内压力降低，取样前后的实验条件发生变化，没有形成相对科学的实验条件。天然气的扩散实验一般时间较长，一旦设备出现漏气的现象很难及时发现，而且甲烷气体的泄露还会产生安全隐患。所以对目前的天然气系数测量装置进行改良是十分有必要的，此外，实验室内虽然可测定天然气扩散系数，但实验的实验介质与测试单元中压力偏低，未能仿真真实地层条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，能够解决常用的实验室虽然可测定天然气扩散系数，但实验压力偏低，未能仿真真实地层条件的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其创新点在于：包括真空动力单元、气体准备与注入模块、实验介质与测试单元、温压环境模拟单元、数据采集与分析系统和微差自动平衡系统；所述温压环境模拟单元包括恒温油浴单元和环压跟踪泵；
所述真空动力单元通过管道连接实验介质与测试单元的输入端上，且该管道上设置有抽真空控制阀；所述气体准备与注入模块包括恒速恒压泵和CO2罐；所述恒速恒压泵的输出端通过管道连接在CO2罐的一端，CO2罐的另一端通过管道连接在实验介质与测试单元的输入端上；
所述实验介质与测试单元上设置有油浴夹套，所述实验介质与测试单元的输出端上设置有取样口；所述环压跟踪泵连接在实验介质与测试单元的侧边上实现对实验介质与测试单元的压力跟踪；所述恒温油浴单元连接在实验介质与测试单元上的油浴夹套上实现对实验介质与测试单元的温度控制；
所述数据采集与分析系统分别连接在实验介质与测试单元的两端及端部的取样口上、环压跟踪泵上和气体准备与注入模块输出端上；所述数据采集与分析系统包括压力监测表、温度监测表和数据采集计算机；所述压力检测表监测气体准备与注入模块的压力、换牙跟踪泵的压力、实验介质与测试单元的压力以及微差自动平衡系统的压力；所述温度监测表监测恒温油浴单元的温度；所述压力监测表与温度监测表均与数据采集计算机进行数据交互。
所述微差自动平衡系统并联在实验介质与测试单元上分别与实验介质与测试单元的两端连接；所述微差自动平衡系统包括增压泵、倍增容器、天然气气源、氮气气源和差压传感器；所述增压泵的输出端分为两路管道分别连接在实验介质与测试单元的输入端和输出端上；所述倍增容器具有两个且分别串联在增压泵输出的两个管路上；所述天然气气源的输出端依次串联有第一调压阀和第一进气阀，且第一进气阀的输出端连接在其中一倍增容器输出端口与实验介质与测试单元的输入端口之间；所述氮气气源的输出端依次串联有第二调压阀和第二进气阀，且第二进气阀的输出端连接在另一倍增容器的输出端口与实验介质与测试单元的输出端口之间；所述差压传感器的两端分别连接在第一进气阀的输出端和第二进气阀的输出端上。
进一步的，所述CO2罐内设置有一活塞将CO2罐分为CO2区和CO2驱动区；所述恒速恒压泵连接在CO2罐的CO2驱动区；所述恒速恒压泵与CO2罐相连的管道上设置有泄压阀；所述CO2罐上包裹有冷却夹套。
进一步的，所述恒温油浴单元包括储油槽和加热丝；所述加热丝设置在储油槽内对储油槽内的油料进行加热，所述储油槽通过管道连接在实验介质与测试单元的油浴夹套上通过泵送实现油料在油浴夹套与储油槽之间的循环。
进一步的，所述第一调压阀与第一进气阀之间以及第二调压阀与第二进气阀之间均外接有稳压罐和微调阀。
本发明的优点在于：
1）本发明中通过恒温油浴单元控制系统温度，通过环压跟踪泵控制围压、通过恒速恒压泵控制实验介质与测试单元内的压力，从而仿真地层真实温压条件；本发明具备实验介质与测试单元体积适时跟踪系统，在保证压力恒定、无压差的情况下，可动态记录因实验取样和/或实验介质与测试单元气密性变差而引起的实验介质与测试单元内体积变化；通过仿真实际地层条件和严格监控实验过程中参数，大大提高实验结果的准确性和可信度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪的结构示意图。
图2为本发明的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪的微差自动平衡系统的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1图2所示的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，包括真空动力单元1、气体准备与注入模块2、实验介质与测试单元3、温压环境模拟单元、数据采集与分析系统6和微差自动平衡系统7；温压环境模拟单元包括恒温油浴单元4和环压跟踪泵5；
真空动力单元1通过管道连接实验介质与测试单元3的输入端上，且该管道上设置有抽真空控制阀11；气体准备与注入模块2包括恒速恒压泵21和CO2罐22；恒速恒压泵21的输出端通过管道连接在CO2罐22的一端，CO2罐22的另一端通过管道连接在实验介质与测试单元3的输入端上；CO2罐22内设置有一活塞将CO2罐分为CO2区和CO2驱动区；恒速恒压泵21连接在CO2罐的CO2驱动区；恒速恒压泵21与CO2罐22相连的管道上设置有泄压阀23；CO2罐22上包裹有冷却夹套24。
实验介质与测试单元3上设置有油浴夹套31，实验介质与测试单元3的输出端上设置有取样口；环压跟踪泵4连接在实验介质与测试单元3的侧边上实现对实验介质与测试单元3的压力跟踪；恒温油浴单元5连接在实验介质与测试单元3上的油浴夹套31上实现对实验介质与测试单元3的温度控制；恒温油浴单元5包括储油槽和加热丝；加热丝设置在储油槽内对储油槽内的油料进行加热，储油槽通过管道连接在实验介质与测试单元的油浴夹套31上通过泵送实现油料在油浴夹套与储油槽之间的循环。
数据采集与分析系统6分别连接在实验介质与测试单元3的两端及端部的取样口上、环压跟踪泵4上和气体准备与注入模块2输出端上；数据采集与分析系统6包括压力监测表61、温度监测表62和数据采集计算机63；压力检测表61监测气体准备与注入模块2的压力、换牙跟踪泵4的压力、实验介质与测试单元3的压力以及微差自动平衡系统7的压力；温度监测表62监测恒温油浴单元5的温度；压力监测表61与温度监测表62均与数据采集计算机63进行数据交互。
微差自动平衡系统7并联在实验介质与测试单元3上分别与实验介质与测试单元的两端连接；微差自动平衡系统7包括增压泵71、倍增容器72、天然气气源73、氮气气源74和差压传感器75；增压泵71的输出端分为两路管道分别连接在实验介质与测试单元3的输入端和输出端上；倍增容器72具有两个且分别串联在增压泵71输出的两个管路上；天然气气源73的输出端依次串联有第一调压阀731和第一进气阀732，且第一进气阀732的输出端连接在其中一倍增容器72输出端口与实验介质与测试单元3的输入端口之间；氮气气源74的输出端依次串联有第二调压阀741和第二进气阀742，且第二进气阀742的输出端连接在另一倍增容器72的输出端口与实验介质与测试单元3的输出端口之间；差压传感器75的两端分别连接在第一进气阀732的输出端和第二进气阀742的输出端上；第一调压阀731与第一进气阀732之间以及第二调压阀741与第二进气阀742之间均外接有稳压罐76和微调阀77。
本发明的工作原理是：先通过真空动力单元将夹持有岩心的实验介质与测试单元内空气抽出，然后通过恒速恒压泵驱动CO2罐中的CO2进入实验介质与测试单元中，并通过数据收集模块进行相关的数据收集；环压跟踪泵及恒温油浴单元在工作的过程中始终保持实验介质与测试单元的恒温恒压；微差自动平衡系统中的氮气气源和天然气气源可模拟这两种物质的扩散系数实现，通过增压泵和倍增容器实现氮气气源和天然气气源的增压，通过差压传感器记录两者之间的压差在不同压差情况通过数据采集与分析系统进行相关的数据采集。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其特征在于：包括真空动力单元、气体准备与注入模块、实验介质与测试单元、温压环境模拟单元、数据采集与分析系统和微差自动平衡系统；所述温压环境模拟单元包括恒温油浴单元和环压跟踪泵；
所述真空动力单元通过管道连接实验介质与测试单元的输入端上，且该管道上设置有抽真空控制阀；所述气体准备与注入模块包括恒速恒压泵和CO2罐；所述恒速恒压泵的输出端通过管道连接在CO2罐的一端，CO2罐的另一端通过管道连接在实验介质与测试单元的输入端上；
所述实验介质与测试单元上设置有油浴夹套，所述实验介质与测试单元的输出端上设置有取样口；所述环压跟踪泵连接在实验介质与测试单元的侧边上实现对实验介质与测试单元的压力跟踪；所述恒温油浴单元连接在实验介质与测试单元上的油浴夹套上实现对实验介质与测试单元的温度控制；
所述数据采集与分析系统分别连接在实验介质与测试单元的两端及端部的取样口上、环压跟踪泵上和气体准备与注入模块输出端上；所述数据采集与分析系统包括压力监测表、温度监测表和数据采集计算机；所述压力检测表监测气体准备与注入模块的压力、换牙跟踪泵的压力、实验介质与测试单元的压力以及微差自动平衡系统的压力；所述温度监测表监测恒温油浴单元的温度；所述压力监测表与温度监测表均与数据采集计算机进行数据交互；
所述微差自动平衡系统并联在实验介质与测试单元上分别与实验介质与测试单元的两端连接；所述微差自动平衡系统包括增压泵、倍增容器、天然气气源、氮气气源和差压传感器；所述增压泵的输出端分为两路管道分别连接在实验介质与测试单元的输入端和输出端上；所述倍增容器具有两个且分别串联在增压泵输出的两个管路上；所述天然气气源的输出端依次串联有第一调压阀和第一进气阀，且第一进气阀的输出端连接在其中一倍增容器输出端口与实验介质与测试单元的输入端口之间；所述氮气气源的输出端依次串联有第二调压阀和第二进气阀，且第二进气阀的输出端连接在另一倍增容器的输出端口与实验介质与测试单元的输出端口之间；所述差压传感器的两端分别连接在第一进气阀的输出端和第二进气阀的输出端上。
2.根据权利要求1所述的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其特征在于：所述CO2罐内设置有一活塞将CO2罐分为CO2区和CO2驱动区；所述恒速恒压泵连接在CO2罐的CO2驱动区；所述恒速恒压泵与CO2罐相连的管道上设置有泄压阀；所述CO2罐上包裹有冷却夹套。
3.根据权利要求1所述的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其特征在于：所述恒温油浴单元包括储油槽和加热丝；所述加热丝设置在储油槽内对储油槽内的油料进行加热，所述储油槽通过管道连接在实验介质与测试单元的油浴夹套上通过泵送实现油料在油浴夹套与储油槽之间的循环。
4.根据权利要求1所述的一种天然气扩散系数模拟试验测定仪，其特征在于：所述第一调压阀与第一进气阀之间以及第二调压阀与第二进气阀之间均外接有稳压罐和微调阀。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683947A (zh) * 2020-12-30 2021-04-20 太原理工大学 一种角联结构管网爆炸模拟测试分析系统
CN117782878A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 太原理工大学 一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204286988U (zh) * 2014-10-10 2015-04-22 中国石油大学(华东) 一种测量二氧化碳在水中扩散系数的实验装置
CN204286989U (zh) * 2014-11-11 2015-04-22 西南石油大学 一种页岩气扩散系数测试装置
CN106198344A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 中国石油天然气股份有限公司 基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法
US20170082528A1 (en) * 2014-05-19 2017-03-23 China University Of Petroleum Device for evaluating foaming property of gas-soluble surfactant and application thereof
CN110426321A (zh) * 2019-07-24 2019-11-08 西南石油大学 一种新的天然气扩散系数测量实验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170082528A1 (en) * 2014-05-19 2017-03-23 China University Of Petroleum Device for evaluating foaming property of gas-soluble surfactant and application thereof
CN204286988U (zh) * 2014-10-10 2015-04-22 中国石油大学(华东) 一种测量二氧化碳在水中扩散系数的实验装置
CN204286989U (zh) * 2014-11-11 2015-04-22 西南石油大学 一种页岩气扩散系数测试装置
CN106198344A (zh) * 2016-06-30 2016-12-07 中国石油天然气股份有限公司 基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法
CN110426321A (zh) * 2019-07-24 2019-11-08 西南石油大学 一种新的天然气扩散系数测量实验装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU GUANGDI 等: "New insights into natural gas diffusion coefficient in rocks", 《PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT》 *
付广 等: "天然气扩散系数的系统研究", 《断块油气田》 *
付广等: "实测天然气扩散系数在地层条件下的校正", 《地球科学进展》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683947A (zh) * 2020-12-30 2021-04-20 太原理工大学 一种角联结构管网爆炸模拟测试分析系统
CN112683947B (zh) * 2020-12-30 2023-06-23 太原理工大学 一种角联结构管网爆炸模拟测试分析系统
CN117782878A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 太原理工大学 一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法
CN117782878B (zh) * 2024-02-26 2024-04-26 太原理工大学 一种实时测量气体在液体中溶解参数的恒压装置及方法

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