CN115266799B - 一种基于磁共振成像监测超临界co2压裂油藏储层岩心的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法及装置，步骤是：A、岩心预处理；将储层岩心进行洗油、烘干；B、岩心三轴应力条件和温度设定；C、岩心饱和原油：在恒温恒压条件下，利用真空泵将管路抽真空，利用ISCO泵将加热的原油以恒压的方式饱和岩心；D、岩心饱油状态下磁共振成像；E、超临界CO2压裂岩心并实时磁共振成像。还涉及一种装置，它由岩石力学压裂单元以及磁共振成像单元组成。方法简单，操作简便。利用磁共振成像技术对超临界CO2压裂处在储层应力和温度状态的岩心进行实时成像，能更清晰、更直观的观察到超临界CO2压裂的起裂位置和裂缝扩展形式。
Description
技术领域
本发明属核磁共振技术领域，特别涉及一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法，同时还涉及一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的装置。
背景技术
随着全球经济快速增长，对油气的需求仍然不断增长，至少在未来20年内，原油仍将是主要能源。我国油气分布范围广，资源潜力巨大，但储层埋深较深，物性极差，需要通过压裂等技术手段增强储层的可注性及可采性。超临界CO2具有黏度低、扩散性高的特点，相对于传统的水压致裂技术，超临界CO2压裂开采技术具有易于形成复杂缝网、增能效果明显，对储层伤害小、降低原油粘度等诸多明显的技术优势。超临界CO2压裂开采技术的大规模推广不仅能增加油气产量。
利用万方数据库和中国知网对目前CO2压裂技术研究方面的文章和专利进行检索，检索式为“TS＝CO2 or二氧化碳and压裂and缝网”，检索得到的相关文献和专利不足200篇，其中还包括部分CO2致裂的数值模拟研究。超临界CO2压裂的裂缝起裂机理和扩展形式的实验研究更少。目前的室内实验对超临界CO2压裂研究主要是在力学试验机上开展。研究人员在力学试验机上开展超临界CO2压裂试验，并利用粘贴应力应变片或者声发射探头对超临界CO2压裂过程中的起裂位置和裂纹扩展形态进行监测。然而，应力应变片只能监测岩石表面的应变，并不能反演超临界CO2在岩石内部的运移过程。利用声发射进行空间定位的精度有限，同时由于岩石的各向异性，利用声发射的方法存在反演的多解性问题。上述两种方法并不能精确的定位出压裂缝网位置。一些研究人员利用CT或磁共振对超临界CO2压裂后的岩样进行成像扫描，以研究缝网的扩展形态。这种研究方式的岩心并没有处在应力状态下，缝网的形态与实际地层中的形态存在差异。这些技术极大限制了超临界CO2压裂油藏储层岩心的研究进展。综上所述，开发一套储层温压下监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法及装置迫在眉睫。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供了一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法，利用磁共振成像技术实时监测超临界CO2压裂储层岩心过程中的起裂位置以及缝网扩展形态，方法简单，操作简便。
本发明的另一个目的是在于提供了一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的装置，本装置包括岩石力学压裂单元以及磁共振成像单元。本装置可以实现将油藏岩心放置在三轴应力条件下开展超临界CO2压裂实验，更符合实际地层条件。通过利用磁共振成像技术对超临界CO2压裂的起裂位置以及缝网扩展过程进行实时监测。
为了实现以上的目的，解决目前研究瓶颈，本发明采用以下技术措施。
一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法，其步骤为：
S1、岩心预处理；将储层岩心进行洗油、烘干。处理方式参照石油行业标准 SY/T/5346-2005。
S2、岩心三轴应力条件和温度设定；其步骤如下：
④将岩心放置于岩心夹持器中；
⑤利用ISCO泵将加热的氯化锰溶液通入岩心夹持器的轴压室中，给岩心施加轴压。温度和轴压设置与实际储层的温度和垂直方向地应力相同；
⑥利用ISCO泵将加热的氯化锰溶液通入岩心夹持器的围压室中，给岩心施加围压并将岩心夹持器加热至指定温度。温度和围压设置与实际储层的温度和水平方向地应力相同。
S3、岩心饱和原油；在恒温恒压条件下，利用真空泵将管路抽真空。利用 ISCO泵将加热的原油以恒压的方式饱和岩心，饱油孔压小于围压温度和孔压设置与实际储层的温度和孔隙压力相同。
S4、岩心饱油状态下磁共振成像；步骤S4包括如下步骤：
⑤磁共振设备的匀场、寻找中心频率、确定脉冲脉宽；
⑥选择成像视野，视野覆盖整个岩心；
⑦选择快速自旋回波(Fast Spin Echo,FSE)序列，设置图像参数以及序列参数；
⑧选择成像切片位置和切片厚度，对饱油岩心进行磁共振成像。
S5、超临界CO2压裂岩心并实时磁共振：其过程如下：利用CO2注入泵将加热至实际储层温度的的CO2以恒压方式注入饱油岩心中，致裂压力大于岩心所受的围压，小于岩心所受到的轴压。利用磁共振成像设备进行磁共振成像操作，实时监测超临界CO2压裂过程中岩心内部起裂位置以及裂纹的扩展形式。
所述的上述测试步骤中，步骤S2、步骤S4以及步骤S5为关键步骤。步骤 S2中实现了将实验岩心放置于真实的地应力和温度环境；步骤S4中选择合适的图像参数和序列参数是保证成像质量的关键；步骤S5中监测超临界CO2压裂的起裂位置和缝网扩展形态是本发明的重点任务。
目前现有技术大多不能满足在真实的储层温度下实时监测超临界CO2压裂岩心过程的科研需求。通过上述实验步骤，实现了将岩心放置于真实地应力和温度环境下开展超临界CO2压裂实验，更加符合实际情况，更能满足当前科研任务需求。同时利用磁共振技术，实现了对超临界CO2压裂岩心实验过程中的起裂位置和缝网扩展的在线监测，可以更加深入理解超临界CO2压裂机理，为油藏储层现场超临界CO2压裂提供施工设计指导。
一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的装置，它包括岩石力学压裂单元以及磁共振成像单元。所述岩石力学压裂单元包括岩心、左端垫块、右端垫块、热缩管、左端垫块夹具、右端垫块夹具、岩心夹持器、第一针阀、第二针阀、第三针阀、ISCO泵、氮气瓶、第一活塞容器、第一加热套、第一压力表、第四针阀、第五针阀、第六针阀、第七针阀、真空泵、第二活塞容器、第二加热套、背压阀、第八针阀、第九针阀、CO2泵、CO2气瓶、缓冲罐、第三加热套以及第二压力表。各部分通过管路相连，通过此单元可以实现在储层应力和温度条件下开展岩心尺度超临界CO2压裂实验。
岩心分别与左端垫块、右端垫块、热缩管相连，热缩管被加热后将前三者连成整体。左端垫块夹具和右端垫块夹具分别固定在热缩管与左端垫块和右端垫块 3相接。将岩心、左端垫块、右端垫块、热缩管、左端垫块夹具和右端垫块夹具连成整体放入岩心夹持器中。
岩心夹持器通过管路分别与第一针阀、第二针阀、第三针阀、ISCO泵、氮气瓶、第一活塞容器、第一压力表、岩心夹持连接，第一活塞容器外围包裹有第一加热套，温度设置与实际储层温度相同。ISCO泵从氮气瓶中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器中推动活塞。第一活塞容器中的氯化锰溶液被推入岩心夹持器的轴压室给所述岩心施加轴压，轴压设置与实际储层垂直地应力相同。
岩心夹持器通过管路分别与第一针阀、第二针阀、ISCO泵、氮气瓶、第一活塞容器、第一压力表、第四针阀连接。ISCO泵从氮气瓶中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器中并推动活塞。第一活塞容器中的氯化锰溶液被推入岩心夹持器的围室给所述岩心施加围压，围设置与实际储层水平地应力相同。
所述的磁共振成像单元包括永久磁铁、磁共振控制台、射频线圈、梯度线圈，磁共振控制台通过电缆分别与永久磁铁、射频线圈、梯度线圈相连。永久磁铁用于为岩心创造一个恒定场强的主磁场环境；磁共振控制台用于控制梯度线圈和射频线圈发射射频脉冲，以及处理岩心反馈的磁共振信号；梯度线圈和射频线圈用于向岩心发射FSE序列并接收岩心的磁共振信号用于对岩心进行快速磁共振成像，实时监测超临界CO2压裂实验过程中起裂位置以及裂缝扩展形式。
岩心夹持器通过管路分别与第五针阀、第六针阀、第七针阀、真空泵相连。利用真空泵对管路进行抽真空操作。
岩心夹持器通过管路分别与第五针阀、第六针阀、第七针阀、ISCO泵、氮气瓶、第一活塞容器、第一压力表、第四针阀连接。第二活塞容器外围包裹有第二加热套22，温度设置与实际储层温度相同。第二活塞容器中的原油经第二加热套加热后以恒压模式注入岩心中，压力设置与实际储层初始孔隙压力相同。背压阀出口端压力也设为与实际储层初始孔隙压力相同。
岩心夹持器通过管路依次与第八针阀、第九针阀、CO2泵、CO2气瓶、缓冲罐、岩心夹持器、背压阀相连。利用CO2泵30从CO2气瓶31中吸入CO2并将 CO2加压注入到缓冲罐中。缓冲罐外围设置有第三加热套33，温度设置与实际储层温度相同。CO2以恒压模式注入岩心中进行超临界CO2压裂实验，致裂压力大于岩心所受的围压。
磁共振成像单元包括永久磁铁、磁共振控制台、射频线圈、梯度线圈。磁共振控制台通过电缆分别与永久磁铁、射频线圈、梯度线圈相连。永久磁铁用于为岩心创造一个恒定场强的主磁场环境；磁共振控制台用于控制梯度线圈和射频线圈发射射频脉冲，以及处理岩心反馈的磁共振信号；梯度线圈和射频线圈用于向岩心发射FSE序列并接收岩心的磁共振信号用于对岩心进行快速磁共振成像，实时监测超临界CO2压裂实验过程中起裂位置以及裂缝扩展形式。
上述装置中，岩心夹持器为关键部件，通过将加热的氯化锰溶液注入岩心夹持器的轴压室和围压室，可以实现将岩心放置于储层应力和温度情况下开展超临界CO2压裂油藏储层岩心实验。所述NMR控制台、永久磁体、梯度线圈以及射频线圈也为关键部件，四者通过电缆相连，可以进行磁共振成像，以实时监测超临界CO2压裂实验过程中起裂位置以及裂缝扩展形式。
本发明解决了当前研究超临界CO2压裂实验缺乏直观监测手段的问题，更为清晰、快速的监测起裂位置和缝网扩展；同时解决了当前超临界CO2压裂研究大多不处于储层压力和温度条件下的问题，更加符合生产实际。本发明利用磁共振成像技术对超临界CO2压裂处在储层应力和温度状态的岩心进行实时成像，能更清晰、更直观的观察到超临界CO2压裂的起裂位置和裂缝扩展形式。本发明有助于深入理解超临界CO2压裂机理。
由上，本发明与现有技术相比，是利用磁共振成像技术监测储层压力温度条件下超临界CO2压裂油藏储层岩心的动态过程，用于分析压裂过程的起裂位置和缝网拓展形式。本发明更适合用于油气藏开发。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1.可以开展储层温度和应力条件下的超临界CO2压裂岩心实验，特别是可以将岩心处于三轴应力状态下；
2.利用磁共振技术可以实时监测超临界CO2压裂岩心的实验过程，用于分析起裂位置和缝网扩展形式；
3.利用磁共振技术，可以通过一次实验得到孔隙度、毛管压力曲线等多项参数。
附图说明
此处所附图说明是用来提供对本申请的进一步理解，为本申请的一部分。本申请的具体实施例及其说明用于解释本申请，不构成对本申请的不当限定。
图1为一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的装置示意图；
图2为实施例中岩心饱油状态下磁共振成像图(图2a)、超临界CO2压裂岩心过程中起裂位置图(图2b)以及缝网扩展形式图(图2c-f)。相对于常规水力压裂，超临界CO2压裂缝网迂曲度大，主裂缝周围发育大量分支裂缝，压裂波及面积更大。
其中：
1-岩心、2-左端垫块、3-右端垫块、4-热缩管、5-左端垫块夹具、6-右端垫块夹具、7-岩心夹持器、8-第一针阀、9-第二针阀、10-第三针阀、11-ISCO泵、12- 氮气瓶、13-第一活塞容器、14－第一加热套、15-第一压力表、16-第四针阀、17- 第五针阀，18-第六针阀、19-第七针阀、20-真空泵、21-第二活塞容器、22-第二加热套、23-背压阀、24-永久磁铁、25-磁共振控制台、26-射频线圈、27-梯度线圈、28-第八针阀、29-第九针阀、30-CO2泵、31-CO2气瓶、32-缓冲罐、33-第三加热套、34-第二压力表。
上述各部件市场上购置。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面以我国四川盆地某致密砂岩气储层样品为例，对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法，其步骤是：
S1、将直径为50mm，长度为100mm的圆柱状所述岩心1洗油后并烘干，具体操作参照SY/T/5346-2005中的标准。
S2、步骤S2分为3个部分：
①将岩心1与左端垫块2、右端垫块3连接在一起，利用热缩管4套在岩心1、左端垫块2、右端垫块3的外围，热缩管4被加热后即可将岩心1、左端垫块2、右端垫块3结合成整体。左端垫块夹具5固定在热缩管4与左端垫块2相接触的部分，右端垫块夹具6固定在热缩管4与右端垫块3相接触的部分。将岩心1、左端垫块2、右端垫块3、热缩管4、左端垫块夹具5与右端垫块夹具6连成的整体放入岩心夹持器 7中；
②打开第一针阀8、第二针阀9、第三针阀10。利用ISCO泵11从氮气瓶12中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器13中并推动活塞。第一活塞容器13外围设置有第一加热套14，温度设置为60℃。第一活塞容器13中的氯化锰溶液经第一加热套14充分加热后被推入岩心夹持器7的轴压室中给岩心1施加轴压，轴压设置为30MPa，利用第一压力表15监测压力；
③关闭第三针阀10，打开第四针阀16。利用ISCO泵11从氮气瓶12 中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器13中并推动活塞。第一活塞容器13中的氯化锰溶液经第一加热套14充分加热后被推入岩心夹持器7的围压室中给岩心1施加围压，围压设置为25MPa。
通过步骤S2实现了将岩心1放置在岩心夹持器7中，并根据储层实际压力温度为岩心1设置应力和温度条件。
S3、关闭第一针阀8、第七针阀19，打开第五针阀17、第六针阀18、第七针阀19。利用真空泵20管路抽真空，抽真空时间为8小时。利用ISCO泵11 从氮气瓶12中吸入氮气并将氮气加压注入到第二活塞容器21中并推动活塞。第二活塞容器21外围设置有第二加热套22，温度设置为60℃。第二活塞容器21 中的原油经第二加热套22充分加热后以恒压模式注入岩心1中，饱和压力设置为20MPa。背压阀23出口端压力设为20MPa。
S4、步骤S4分为4个部分：
①将岩心夹持器7推动至永久磁铁24内，利用磁共振控制台25控制射频线圈26发射FID序列，进行寻找中心频率和确定脉冲脉宽；
②选择成像视野，视野范围覆盖整个岩心；
③选择FSE序列，TW设为100ms，TE设为8ms，扫描次数设为4 次；
④成像网格选为256×256，成像位置设为岩心纵向切片，切片厚度设为8mm。利用磁共振控制台25控制射频线圈26和梯度线圈27发射 FSE脉冲序列，并利用磁共振控制台25对样品反馈信号进行处理，进行岩心1在完全饱油状态下的磁共振成像。图2a为实施例中岩心在饱油状态下的磁共振成像图。
S5、关闭第六针阀18，打开第八针阀28、第九针阀29。利用CO2泵30从 CO2气瓶31中吸入CO2并将CO2加压注入到缓冲罐32中。缓冲罐32外围设置有第三加热套33，温度设置为60℃。缓冲罐32中的CO2被充分加热后以恒压模式通入岩心1中进行超临界CO2压裂实验，压力设为26MPa。利用第二压力表34监测致裂压力。快速重复步骤S4中的第④步，实时监测超临界CO2压裂岩心过程中的起裂位置和缝网扩张形式。图2b为本发明的利用磁共振监测的超临界CO2压裂岩心过程中的起裂位置成像图；图2c-f为本发明的利用磁共振监测的超临界CO2压裂岩心过程中的缝网扩展的磁共振成像图。
本发明的方法，利用磁共振成像技术监测储层压力温度条件下超临界CO2压裂油藏储层岩心的动态过程，分析起裂位置和缝网拓展形式，更适合用于油气藏开发。
本发明未说明的技术特征采用成熟的现有技术进行配套。
实施例2：
一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的装置，它由岩石力学压裂单元以及磁共振成像单元组成。
岩石力学压裂单元包括岩心1、左端垫块2、右端垫块3、热缩管4、左端垫块夹具5、右端垫块夹具6、岩心夹持器7、第一针阀8、第二针阀9、第三针阀 10、ISCO泵11、氮气瓶12、第一活塞容器13、第一加热套14、第一压力表15、第四针阀16、第五针阀17、第六针阀18、第七针阀19、真空泵20、第二活塞容器21、第二加热套22、背压阀23、第八针阀28、第九针阀29、CO2泵30、 CO2气瓶31、缓冲罐32、第三加热套33、第二压力表34组成。各部分通过管路相连，使试样可以处在储层应力和温度条件下开展超临界CO2压裂实验。
岩心1分别与左端垫块2、右端垫块3、热缩管4相连在一起，热缩管4被充分加热后可以将前三者连成整体。左端垫块夹具5和右端垫块夹具6分别固定在热缩管4与左端垫块2和右端垫块3相接触的部分。将岩心1、左端垫块2、右端垫块3、热缩管4、左端垫块夹具5和右端垫块夹具6连成的紧密整体放入岩心夹持器7中。
岩心夹持器7通过管路分别与第一针阀8、第二针阀9、第三针阀10、ISCO 泵11、氮气瓶12、第一活塞容器13、第一压力表15连接在一起。第一活塞容器13外围包裹有第一加热套14，温度设置为60℃。ISCO泵11从氮气瓶12中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器13中推动活塞。第一活塞容器13 中的氯化锰溶液经第一加热套14充分加热后被推入岩心夹持器7的轴压室中给岩心1施加轴压，轴压设为30MPa。
岩心夹持器7通过管路分别与第一针阀8、第二针阀9、ISCO泵11、氮气瓶12、第一活塞容器13、第一压力表15、第四针阀16连接在一起。ISCO泵11 从氮气瓶12中吸入氮气并将氮气加压注入到第一活塞容器13中并推动活塞。第一活塞容器13中的氯化锰溶液经第一加热套14充分加热后被推入岩心夹持器7 的围压室中给岩心1施加围压，围压设为25MPa。
岩心夹持器7通过管路分别与第五针阀17、第六针阀18、第七针阀19、真空泵20连接。利用真空泵20对管路进行抽真空操作。
磁共振成像单元包括永久磁铁24、磁共振控制台25、射频线圈26、梯度线圈27。磁共振控制台25通过电缆分别与永久磁铁24、射频线圈26、梯度线圈 27相连。用于对岩心1进行快速磁共振成像。
岩心夹持器7通过管路分别与五针阀17、第六针阀18、第七针阀19、ISCO 泵11、氮气瓶12、第一活塞容器13、第一压力表15、第四针阀16连接在一起。第二活塞容器21外围包裹有第二加热套22，温度设置为60℃。第二活塞容器 21中的原油经第二加热套22充分加热后以恒压模式注入岩心1中，压力设为20 MPa。背压阀23出口端压力设为25MPa。
岩心夹持器7通过管路依次分别与第八针阀28、第九针阀29、CO2泵30、 CO2气瓶31、缓冲罐32、岩心夹持器7、背压阀23连接。利用CO2泵30从CO2气瓶31中吸入CO2并将CO2加压注入到缓冲罐32中。缓冲罐32外围设置有第三加热套33，温度设置为60℃。缓冲罐32中的CO2被第三加热套33充分后通以恒压模式通入岩心1中进行超临界CO2压裂实验，压力设为26MPa。
本发明的装置，可以将岩心放置与实际地层的温度应力条件下开展超临界 CO2压裂实验，利用磁共振设备实时监测并分析起裂位置和缝网拓展形式，更适合用于油气藏开发。
本发明已以实施示例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。
Claims (5)
1.一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法，其特征在于，其步骤是：
S1、岩心预处理；将储层岩心进行洗油、烘干；
S2、岩心三轴应力条件和温度设定；其步骤如下：
①将岩心放置于岩心夹持器中；
②利用ISCO泵将加热的氯化锰溶液通入岩心夹持器的轴压室中，给岩心施加轴压，温度和轴压设置与实际储层的温度和垂直方向地应力相同；
③利用ISCO泵将加热的氯化锰溶液通入岩心夹持器的围压室中，给岩心施加围压并将岩心夹持器加热至指定温度，温度和围压设置与实际储层的温度和水平方向地应力相同；
S3、岩心饱和原油；在恒温恒压条件下，利用真空泵将管路抽真空，利用ISCO泵将加热的原油以恒压的方式饱和岩心，饱油孔压小于围压，温度和孔压设置与实际储层的温度和孔隙压力相同；
S4、岩心饱油状态下磁共振成像，步骤是：
①磁共振设备匀场、寻找中心频率、确定脉冲脉宽；
②选择成像视野，视野覆盖整个岩心；
③选择快速自旋回波序列，设置图像参数以及序列参数；
④选择成像切片位置和切片厚度，对饱油岩心进行磁共振成像；
S5、超临界CO2压裂岩心并实时磁共振：其过程是：
利用CO2注入泵将加热至实际储层温度的CO2以恒压方式注入饱油岩心中，致裂压力大于岩心所受的围压，小于岩心所受到的轴压，同时利用磁共振成像设备进行磁共振成像操作，实时监测超临界CO2压裂过程中岩心内部起裂位置以及裂纹扩展形式。
2.实现权利要求1所述的一种基于磁共振成像监测超临界CO2压裂油藏储层岩心的方法的装置，它由岩石力学压裂单元以及磁共振成像单元组成，其特征在于：岩石力学压裂单元包括岩心(1)、左端垫块(2)、右端垫块(3)、热缩管(4)、左端垫块夹具(5)、右端垫块夹具(6)、岩心夹持器(7)、第一针阀(8)、ISCO泵(11)、氮气瓶(12)、第一活塞容器(13)，岩心(1)分别与左端垫块(2)、右端垫块(3)、热缩管(4)相连，热缩管(4)被充分加热后将前三者连成整体，左端垫块夹具(5)和右端垫块夹具(6)分别固定在热缩管(4)与左端垫块(2)和右端垫块(3)，将岩心(1)、左端垫块(2)、右端垫块(3)、热缩管(4)、左端垫块夹具(5)和右端垫块夹具(6)连成的紧密整体放入岩心夹持器(7)中；通过管路分别将岩心夹持器(7)、第一针阀(8)、第二针阀(9)、第三针阀(10)、ISCO泵(11)、氮气瓶(12)、第一活塞容器(13)、第一压力表(15)连接，第一活塞容器(13)外围包裹有第一加热套(14)；通过管路分别将岩心夹持器(7)、第一针阀(8)、第二针阀(9)、ISCO泵(11)、氮气瓶(12)、第一活塞容器(13)、第一压力表(15)、第四针阀(16)连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的岩心夹持器(7)通过管路分别与第五针阀(17)、第六针阀(18)、第七针阀(19)、真空泵(20)连接。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的岩心夹持器(7)通过管路分别与五针阀(17)、第六针阀(18)、第七针阀(19)、ISCO泵(11)、氮气瓶(12)、第一活塞容器(13)、第一压力表(15)、第四针阀(16)连接。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的岩心夹持器(7)通过管路分别与第八针阀(28)、第九针阀(29)、CO2泵(30)、CO2气瓶(31)、缓冲罐(32)、背压阀(23)连接。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101248531B1 (ko) * | 2011-12-05 | 2013-04-03 | 한국지질자원연구원 | 이산화탄소 지중저장 매질의 공극률과 투과율 측정 장치 및 방법 |
| CN107741390A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-27 | 中国石油大学(北京) | 地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法 |
| CN107894386A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-10 | 西安石油大学 | 超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法 |
| CN109507077A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-22 | 太原理工大学 | 模拟原位条件下超临界二氧化碳煤岩压裂ct成像和评价装置及其使用方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108952659B (zh) * | 2018-07-11 | 2020-06-05 | 中国石油大学(北京) | 可视化超临界二氧化碳压裂物理模拟试验方法 |
| US11112373B1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-09-07 | Saudi Arabian Oil Company | Systems and methods for slice selective nuclear magnetic resonance testing of fractured core plugs to determine in-situ pore volume |
-
2022
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101248531B1 (ko) * | 2011-12-05 | 2013-04-03 | 한국지질자원연구원 | 이산화탄소 지중저장 매질의 공극률과 투과율 측정 장치 및 방법 |
| CN107741390A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-27 | 中国石油大学(北京) | 地层条件下再现注水诱发微裂缝延伸规律的物理模拟方法 |
| CN107894386A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-10 | 西安石油大学 | 超临界二氧化碳注入对低渗透砂岩油藏孔喉结构影响的定量评价方法 |
| CN109507077A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-22 | 太原理工大学 | 模拟原位条件下超临界二氧化碳煤岩压裂ct成像和评价装置及其使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Flow behavior charcateristics and residual trapping of supercritical carbon dioxide in tight glutenite by MRI experiments;徐亮等;《Journal of Natural Gas Science and Engineering》;20201130;全文 * |
| 超临界CO_2岩石致裂机制分析;王海柱;李根生;贺振国;沈忠厚;李小江;张祯祥;王猛;杨兵;郑永;石鲁杰;;岩土力学;20180711(第10期);全文 * |
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