CN115824924A - 一种耐高温高压的渗吸可视化系统及渗吸参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温高压的渗吸可视化系统及渗吸参数测量方法，涉及渗吸参数测量技术领域。其中，ISCO泵通过第一管线中的三通阀门分别与第一管线和第二管线中的第一中间容器、第二中间容器相连接，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部，微流体分歧器上方连接成像装置，真空泵通过第四管线中的第六针阀连接到第二四通阀门，压力跟踪泵通过第三管线中的第五针阀连接到第一四通阀门，水浴箱与微流体分歧器的热流体循环接口连接。本发明的渗吸可视化系统实现了高温高压条件下进行渗吸过程模拟并可视化观察完整渗吸过程的效果。

Description

一种耐高温高压的渗吸可视化系统及渗吸参数测量方法

技术领域

本发明涉及渗吸参数测量技术领域，尤其涉及一种耐高温高压的渗吸可视化系统及渗吸参数测量方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

渗吸是指多孔介质中润湿相流体驱替置换非润湿性流体的过程，毛管力是渗吸的主要过程。在地质领域，许多实验都会涉及渗吸过程的模拟，如页岩油的开采过程，页岩油藏发育丰富的纳米级孔隙，具有超低孔渗特征，通常无自然工业稳定产能，需进行大规模水力压裂才能进行工业化开发。在水力压裂过程中，页岩储层的压裂返排率较低，大量压裂液滞留在储层中，而滞留的压裂液可通过渗吸置换作用将页岩油采出。相比于常规储层，页岩储层孔隙尺度为纳米级，毛管力呈多个数量级增加，故渗吸驱油效果更为明显且重要。再比如CO2咸水层封存过程，咸水层是“不可利用”的深部盐水层，地层水的矿化度高达3～50g/L，将CO2注入到深部咸水层时，在压力梯度和浓度差作用下，CO2会在咸水层中大量扩散，不断带走地层水中的水分，导致盐水浓度不断增加，当盐水浓度超过饱和浓度后，盐分将结晶析出。盐结晶的大量产生会降低咸水层的渗透性，从而阻碍CO2的后续注入，最终影响CO2在咸水层的封存能力。因此，明确CO2注入咸水层引起盐结晶的动态过程及盐结晶对储层渗流能力的影响具有重要意义。

然而发明人发现，现有技术对于渗吸过程的模拟存在着以下缺点：渗吸效率和润湿角是反映渗吸置换作用的两个重要渗吸参数，其中渗吸效率决定了采油量，而润湿角与毛管力密切相关，润湿角的变化决定了渗吸作用的强弱。针对渗吸效率，传统实验方法主要通过体积法或质量法进行测量：以页岩油的置换过程为例，体积法是饱和油的岩心浸泡在渗吸液中，油相被渗吸置换到岩心表面聚集成油珠并上浮，通过收集油滴读取渗吸驱油量即可计算渗吸效率，但该方法存在明显缺陷，即渗吸置换的原油极容易附着在岩样表面，而这部分原油无法被计量，对渗吸效率造成误差，并且由于页岩孔隙度较低，饱和油量较少，因此这种误差是不可忽略的；质量法是通过将饱和油浸润在渗吸液中，通过称量渗吸前后岩心质量变化来计算渗吸效率，然而页岩储层渗吸过程非常漫长，实验过程中的渗吸液会缓慢蒸发，导致误差增加，因此现有体积法实验装置无法精确测量。针对润湿角测量，传统实验方法是在磨平表面的岩心浸泡在渗吸液中，然后再岩心表面的下方挤注一滴油，油上升并附着在页岩表面，待稳定后拍摄油滴形状，图像分析测量接触角，该实验方法目前大多在常温常压体相中进行的，无法测量高温高压受限空间中的接触角。目前来看，现有测量渗吸效率和接触角的实验方法无法兼顾高温高压精确测量和渗吸过程可视化的实验要求。另外，现有的实验装置不能直观的观察渗吸的整个过程，即缺乏可视化的条件，从而影响了整个模拟实验的实验效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种耐高温高压的渗吸可视化系统及渗吸参数测量方法，该系统可模拟高温高压条件，通过纳米流控及可视化技术实现了渗吸过程的可视化表征，通过图像处理技术计算了渗吸效率，并原位测量了受限孔隙内接触角，为渗吸研究提供了新的实验手段。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明第一方面提供了一种耐高温高压的渗吸可视化系统，包括：

ISCO泵、压力跟踪泵、第一中间容器、第二中间容器、水浴箱、微流体分歧器和成像装置；ISCO泵通过第一管线中的三通阀门分别与第一管线和第二管线中的第一中间容器、第二中间容器相连接，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部，微流体分歧器上方连接成像装置，真空泵通过第四管线中的第六针阀连接到第二四通阀门，压力跟踪泵通过第三管线中的第五针阀连接到第一四通阀门，水浴箱与微流体分歧器的热流体循环接口连接；第一四通阀门、第二四通阀门还分别连接第一放空阀和第二放空阀。

进一步的，成像装置包括光学显微镜、相机及计算机，光学显微镜安装在微流体分歧器上方。

进一步地，微流体分歧器侧面包含水浴循环接口，水浴循环接口用于连接水浴箱和微流体分歧器，恒温水在两者间进行循环，以热传导和热辐射形式加热纳流体芯片至真实地层温度。

进一步的，微流体分歧器内部安装有纳流体芯片，纳流体芯片上部的左右两侧分别开有第一页岩油入口、第一压裂液入口，第一页岩油入口通过第一页岩油微通道连接至毛细管组左端，第一压裂液入口通过第一压裂液微通道连接至毛细管组右端；纳流体芯片下部的左右两侧分别开有第二页岩油入口、第二压裂液入口，第二页岩油入口通过第二页岩油微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质左端，第二压裂液入口通过第二压裂液微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质右端。

更进一步的，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到第一页岩油入口或第二页岩油入口；第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到第一压裂液入口或第二压裂液入口。

更进一步的，毛细管组包括6根不同直径的长直毛细管，用于研究不同孔隙尺寸下接触角变化规律。

进一步的，微流体分歧器内部安装有纳流体芯片，纳流体芯片左侧上下部分别开有第一地层水入口、第一CO2入口，第一地层水入口通过第一地层水微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质，第一CO2入口通过第一CO2微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质另一端；芯片右侧上下部分别开有第二地层水入口、第二CO2入口，第二地层水入口通过第二地层水微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质，第二CO2入口通过第二CO2微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质另一端。

更进一步的，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一地层水入口或第二地层水入口，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一CO2入口或第二CO2入口。

更进一步的，孔隙-溶洞型多孔介质包括孔隙和溶洞；孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质包括孔隙、裂缝和溶洞。

本发明第二方面提供了一种基于第一方面耐高温高压的渗吸可视化系统的渗吸参数测量方法，包括以下步骤：

将第一中间容器和第二中间容器中注入待测液体或气体；

设置水浴箱和压力跟踪泵参数；

打开相应的阀门开始进行渗吸，利用成像装置记录渗吸过程，并计算渗吸参数。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明提供了一种渗吸参数测量方法，通过毛细管组和多孔介质芯片结构，可分别实现原位测量高温高压受限空间内的接触角以及渗吸效率，同时能够观察动态渗吸过程中油水两相界面变化、油水分布情况。还能够实现盐结晶动态过程、盐结晶分布和盐结晶对微观孔喉结构渗流能力影响的可视化和定量评价。此外，纳米流控技术构建的纳米孔隙尺寸精准，结果可重复性高，可用于渗吸模型(如LW方程)的定量验证与计算，为渗吸实验和理论研究开辟了新思路。

本发明提供了一种耐高温高压的渗吸可视化系统，该系统可模拟高温高压条件，通过纳米流控及可视化技术实现了渗吸过程的可视化表征，通过图像处理技术计算了渗吸效率，并原位测量了受限孔隙内接触角，因此本发明的渗吸可视化系统实现了高温高压条件下进行渗吸过程模拟并可视化观察完整渗吸过程的效果，为渗吸研究提供了新的实验手段。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明耐高温高压的渗吸可视化系统的整体结构图；

图2为本发明实施例一中用于页岩油藏高温高压动态渗吸过程的纳流体芯片整体结构设计图；

图3为本发明实施例一中用于测量不同孔隙尺寸下接触角动态变化的毛细管组结构设计图；

图4为本发明实施例一中用于测量渗吸效率的50纳米第一多孔介质局部结构设计图；

图5为本发明实施例一中用于测量渗吸效率的500纳米第二多孔介质局部结构设计图；

图6为本发明实施例二中用于CO2咸水层封存中盐结晶过程的纳流体芯片整体结构设计图；

图7为本发明实施例二中微流体芯片中孔隙-溶洞型多孔介质局部结构图；

图8为本发明实施例二中微流体芯片中孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质局部结构图；

图9为本发明实施例三中测量的500纳米孔隙中渗吸2秒后的接触角；

图10为本发明实施例五中孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质盐结晶过程中盐晶分布可视化图像；

其中，1-ISCO泵，2-第一中间容器，3-第二中间容器，4-微流体分歧器，5-纳流体芯片，6-水浴箱，7-真空泵，8-压力跟踪泵，9-光学显微镜，10-相机，11-计算机，1201-第一管线，1202-第二管线，1203-第三管线，1204-第四管线，1301-三通阀门，1302-第一四通阀门，1303-第二四通阀门，1401-第一针阀，1402-第二针阀，1403-第三针阀，1404-第四针阀，1405-第五针阀，1406-第六针阀，1501-第一放空阀，1502-第二放空阀，501-第一页岩油入口，502-第一压裂液入口，503-第一页岩油微通道，504-第一压裂液微通道，505-毛细管组，506-第二页岩油入口，507-第二压裂液入口，508-第二页岩油微通道，509-第二压裂液微通道，5010-第一多孔介质，5011-第二多孔介质，5012-单毛细管，5013-长度标记符，5013-长度标记符，5014-第一基质，5015-第二基质；701-第一地层水入口，702-第一CO2入口，703-第一地层水微通道，704-第一CO2微通道，705-孔隙-溶洞型多孔介质，706-第二地层水入口，707-第二CO2入口，708-第二地层水微通道，709-第二CO2微通道，7010-孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质，7011-孔隙，7012-溶洞，7013-微裂缝。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明第一方面提供了一种耐高温高压的渗吸可视化系统，如图1所示包括：

ISCO泵1、压力跟踪泵8、第一中间容器2、第二中间容器3、水浴箱6、微流体分歧器4和成像装置；ISCO泵1通过第一管线1201中的三通阀门1301分别与第一管线1201和第二管线1202中的第一中间容器2、第二中间容器3相连接，第一中间容器2依次通过第二针阀1402、第一四通阀门1302连接到微流体分歧器4内部，第二中间容器3依次通过第四针阀1404、第二四通阀门1303连接到微流体分歧器4内部，微流体分歧器4上方连接成像装置，真空泵7通过第四管线1204中的第六针阀1406连接到第二四通阀门1303，压力跟踪泵8通过第三管线1203中的第五针阀1405连接到第一四通阀门1302，水浴箱6与微流体分歧器的4热流体循环接口连接；第一四通阀门1302、第二四通阀门1303还分别连接第一放空阀1501和第二放空阀1502。

可选的，真空泵用于对整个实验系统抽真空，排除整个系统中的残余空气，减小实验误差。

可选的，ISCO泵用于恒压或恒速驱动中间容器，为中间容器中的注入流体提供恒定压力或恒定流速，ISCO泵的精度为0.0001ml/min，工作压力≤68MPa。

可选的，压力跟踪泵用于在驱替过程中设置并调节恒定的出口压力(回压)，模拟压裂液渗吸过程中的地层压力。

可选的，水浴箱用于加热微流体分歧器和纳流体芯片，以模拟实际地层温度。

成像装置包括光学显微镜、相机及计算机，光学显微镜安装在微流体分歧器上方。

微流体分歧器侧面包含水浴循环接口，水浴循环接口用于连接水浴箱和微流体分歧器，恒温水在两者间进行循环，以热传导和热辐射形式加热纳流体芯片至真实地层温度。

实施例一：

一种第一方面所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，用于页岩油藏高温高压动态渗吸过程，如图2所示，其微流体分歧器内部安装有耐高温高压的纳流体芯片，本实施例中的纳流体芯片温压范围为≤200℃，小于50MPa。纳流体芯片包含封接的基片和盖板，基片开有两对通孔对，第一通孔对位于基片顶部两侧(左上部和右上部)，包含第一页岩油入口501和第一压裂液入口502，第一通孔对之间设有第一页岩油微通道503、毛细管组505和第一压裂液微通道504，第一页岩油入口501连接第一页岩油微通道503，第一压裂液入口502连接第一压裂液微通道504，第一页岩油微通道503和第一压裂液微通道504分别连接毛细管组505的两端，其中毛细管组505由多根不同直径的长直毛细管组成，由此第一页岩油入口501、第一页岩油微通道503、毛细管组505、第一压裂液微通道504和第一压裂液入口502共同组成了测量渗吸过程中接触角的物理模型；第二通孔对位于基片底部两侧(左下部和右下部)，包含第二页岩油入口506和第二压裂液入口507，第二通孔对之间设有第二页岩油微通道508、第一多孔介质5010、第二多孔介质5011和第二压裂液微通道509，第二页岩油入口506连接第二页岩油微通道508，第二压裂液入口507连接第二压裂液微通道509，第二页岩油微通道508和第二压裂液微微通道509分别与第一多孔介质5010和第二多孔介5011质两端相连接，由此第二页岩油入口506、第二页岩油微通道508、第一多孔介质5010、第二多孔介质5011、第二压裂液微通道509和第二压裂液入口507共同组成了测量不同纳米尺度多孔介质中压裂液渗吸效率的物理模型；

具体的，纳流体芯片上部的左右两侧分别开有第一页岩油入口、第一压裂液入口，第一页岩油入口通过第一页岩油微通道连接至毛细管组左端，第一压裂液入口通过第一压裂液微通道连接至毛细管组右端；纳流体芯片下部的左右两侧分别开有第二页岩油入口、第二压裂液入口，第二页岩油入口通过第二页岩油微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质左端，第二压裂液入口通过第二压裂液微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质右端。本实施例中，第一压裂液微通道504的宽度均为200μm，深度均为100μm；第二页岩油微通道508，第二压裂液微通道509的宽度均为200μm，深度均为100μm。

可选的，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到第一页岩油入口或第二页岩油入口；第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到第一压裂液入口或第二压裂液入口。

可选的，如图3所示，毛细管组包括6根不同直径的长直毛细管，用于研究不同孔隙尺寸下接触角变化规律。6根毛细管长度均为16mm，宽度从小到大依次为10、20、40、50、75、100μm，对应深度分别为50、100、200、500、750、1000nm，长度标记符5013用于计量长度，并为图像采集和分析提供参照点。

可选的，如图4所示，纳流体芯片内的第一多孔介质5010，第一多孔介质5010用于研究孔径50nm多孔介质中的渗吸效率，多孔介质长度为16mm，宽度为200μm，包括第一基质5014和基质间形成的纳米孔隙，第一基质直径为5μm，纳米孔隙宽度为5μm，深度为50nm，长度标记符5013用于计量长度，并为图像采集和分析提供参照点。

可选的，如图5所示，纳流体芯片内的第二多孔介质5011，第二多孔介质5011用于研究孔径100nm多孔介质中的渗吸效率，多孔介质长度为16mm，宽度为200μm，包括第二基质5015和基质间形成的纳米孔隙，第二基质直径为10μm，纳米孔隙宽度为10μm，深度为100nm，长度标记符5013用于计量长度，并为图像采集和分析提供参照点。

可选的，微流体分歧器上方安装光学显微镜，用于实时观察纳流体芯片中压裂液渗吸置换原油过程的流体分布及接触角，并通过相机将图像实时传输并存储在计算机内，再利用图像处理软件分析记录的图像序列，计算或测量得到渗吸效率及接触角等渗吸参数。

可选的，本实施例中第一中间容器材质选用316L不锈钢，耐温150℃，耐压50MPa，用于盛放原油；第二中间容器采用耐腐蚀的HC-276材质，耐温150℃，耐压50MPa，用于盛放压裂液。

实施例二：

一种第一方面所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，用于CO2咸水层封存中盐结晶过程，如图6所示，微流体分歧器内部安装有耐高温高压的纳流体芯片，本实施例中的纳流体芯片温压范围为≤200℃，小于50MPa。纳流体芯片包含封接的基片和盖板，基片开有两对通孔对，第一通孔对位于基片同一侧(左上部和左下部)，包含第一地层水入口701和第一CO2入口702，第一通孔对之间设有第一地层水微通道703、孔隙-溶洞型多孔介质705和第一CO2微通道704，第一地层水入口701连接第一地层水微通道703，第一地层水微通道703另一端连接孔隙-溶洞型多孔介质705，第一CO2入口702通过第一CO2微通道704连接到孔隙-溶洞型多孔介质705另一端，由此形成孔隙-溶洞型多孔介质705内CO2驱替地层水通路；第二通孔对位于基片对侧的同一侧(右上部和右下部)，包含第二地层水入口706和第二CO2入口707，第二通孔对之间设有第二地层水微通道708、孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质7010和第二CO2微通道709，第二地层水入口706连接第二地层水微通道708，第二地层水微通道708另一端连接孔隙-溶洞型多孔介质7010，第二CO2入口707通过第二CO2微通道709连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质7010另一端，由此形成孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质7010内CO2驱替地层水通路。

具体的，纳流体芯片左侧上下部分别开有第一地层水入口、第一CO2入口，第一地层水入口通过第一地层水微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质，第一CO2入口通过第一CO2微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质另一端；芯片右侧上下部分别开有第二地层水入口、第二CO2入口，第二地层水入口通过第二地层水微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质，第二CO2入口通过第二CO2微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质另一端。本实施例中微流体芯片中的第一CO2微通道、第一地层水微通道、第一CO2微通道、第二地层水微通道宽度均为200μm，深度均为100μm。

可选的，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一地层水入口或第二地层水入口，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一CO2入口或第二CO2入口。

可选的，如图7所示，孔隙-溶洞型多孔介质包括孔隙和溶洞；孔隙7011宽度为2μm，深度为1μm，溶洞7012形状多样，其宽度为100μm～200μm，深度为100μm。

可选的，如图8所示，孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质包括孔隙、裂缝和溶洞。孔隙7011宽度和深度分别为2μm、1μm，裂缝7013宽度和深度分别为20μm、10μm，溶洞7012宽度和深度分别为100μm～200μm、100μm。

可选的，本实施例中第一中间容器为耐高盐中间容器，采用耐高盐的HC-276材质，耐温150℃，耐压50MPa，用于盛放高矿化度地层水；第二中间容器为耐CO2中间容器，采用耐CO2腐蚀的HC-276材质，耐温150℃，耐压50MPa，用于盛放CO2。

本发明第二方面提供了一种基于第一方面耐高温高压的渗吸可视化系统的渗吸参数测量方法，包括以下步骤：

将第一中间容器和第二中间容器中注入待测液体或气体；

设置水浴箱和压力跟踪泵参数；

打开相应的阀门开始进行渗吸，利用成像装置记录渗吸过程，并计算渗吸参数。

实施例三：

一种第二方面所述的渗吸参数测量方法，用于测量渗吸过程中的接触角，本实施例实验方法具体过程为：

(1)将页岩油和压裂液分别充满第一中间容器2和第二中间容器3，启动水浴箱6，设定加热温度为地层温度80℃；打开第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404、第一放空阀1501、第二放空阀1502，启动ISCO泵1，对上游管线和容器进行排空，放空阀产生连续流体后关闭第一放空阀1501、第二放空阀1502、第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404，并关闭ISCO泵1；打开第五针阀1405、第六针阀1406，启动真空泵7，抽真空2小时后关闭第五针阀1405、第六针阀1406。

(2)打开第一针阀1401、第二针阀1402，启动ISCO泵1，以恒定压力15MPa将页岩油经微流体分歧器4、第一页岩油入口501、第一页岩油微通道503进入毛细管组505，当在第一压裂液入口502观察到页岩油后立即停泵，同时关闭第一针阀1401、第二针阀1402。

(3)打开第三针阀1403、第四针阀1404、第五针阀1405，启动压力跟踪泵8，并设定出口压力为15MPa(模拟地层压力)，再启动ISCO泵1，以恒定压力15.01MPa将压裂液经微流体分歧器4通过第一压裂液微通道502入口进入第一压裂液微通道504，当第一压裂液微通道504中的油水界面距离毛细管组端口2mm处时立即停泵，压裂液通过渗吸作用缓慢进入毛细管组中置换页岩油。渗吸2秒后的接触角如图9所示，其中毛细管内的高亮部分为压裂液，深色部分为页岩油。

(4)整个实验过程中光学显微镜9、相机10、计算机11始终保持运行并录像状态，利用图像处理软件imageJ处理存储的图像序列，测量渗吸过程中的接触角。

实施例四：

一种第二方面所述的渗吸参数测量方法，用于测量渗吸过程中的渗吸效率，本实施例实验方法具体过程为：

(1)将页岩油和压裂液分别充满第一中间容器2和第二中间容器3，启动水浴箱6，设定加热温度为地层温度80℃；打开第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404、第一放空阀1501、第二放空阀1502，启动ISCO泵1，对上游管线和容器进行排空，放空阀产生连续流体后关闭第一放空阀1501、第二放空阀1502、第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404，并关闭ISCO泵1；打开第五针阀1405、第六针阀1406，启动真空泵7，抽真空2小时后关闭第五针阀1405、第六针阀1406。

(2)打开第一针阀1401、第二针阀1402，启动ISCO泵1，以恒定压力15MPa将页岩油经微流体分歧器4、第二页岩油入口506、第二页岩油微通道508进入第一多孔介质5010和第二多孔介质5011，当在第二压裂液入口507观察到页岩油后立即停泵，同时关闭第一针阀1401、第二针阀1402。

(3)打开第三针阀1403、第四针阀1404、第五针阀1405，启动压力跟踪泵8，并设定出口压力为15MPa(模拟地层压力)，再启动ISCO泵1，以恒定压力15.01MPa将压裂液经微流体分歧器4通过第二压裂液微通道507入口进入第二压裂液微通道509，当第二压裂液微通道509中的油水界面距离第一多孔介质5010端口2mm处时立即停泵，压裂液通过渗吸作用缓慢进入第一多孔介质5010和第二多孔介质5011中置换页岩油。

(4)整个实验过程中光学显微镜9、相机10、计算机11始终保持运行并录像状态，利用图像处理软件imageJ处理存储的图像序列，根据整个多孔介质中油相分布面积和压裂液分布面积计算渗吸效率。

实施例五：

一种第二方面所述的渗吸参数测量方法，用于测量孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质中盐结晶过程，本实施例实验方法具体过程为：

(1)将地层水(高浓度盐水)和CO2分别充满耐高盐中间容器2和耐CO2中间容器3，启动水浴箱5，设定加热温度为地层温度70℃；打开第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404、第一放空阀1501、第二放空阀1502，启动ISCO泵1，通过放空阀对上游管线进行排空，放空阀产生连续流体后关闭第一放空阀1501、第二放空阀1502、第一针阀1401、第二针阀1402、第三针阀1403、第四针阀1404，并关闭ISCO泵1；打开第五针阀1405、第六针阀1406，启动真空泵7，抽真空2小时后关闭第五针阀1405、第六针阀1406。

(2)打开第一针阀1401、第二针阀1402，启动ISCO泵1，以恒定压力将地层水经微流体分歧器4进入第二地层水入口706，当第二CO2入口707观察到地层水后停泵，同时关闭第一针阀1401、第二针阀1402。

(3)打开第三针阀1403、第四针阀1404，打开第五针阀1405，启动压力跟踪泵8，设定恒定的出口压力，启动ISCO泵1，以恒定压力将CO2经微流体分歧器4进入第二CO2入口707驱替地层水，同时通过计算机11实时拍摄多孔介质内部的结晶动态过程，地层水完全驱替后，拍摄盐结晶在多孔介质中的分布位置和晶体形状。

(4)利用图像处理软件imageJ处理存储的图像序列，分析结晶性状、结晶量以及孔喉渗流能力变化。

如图10，本实施例所测量孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质中盐结晶分布的可视化图像，孔隙、裂缝和溶洞中均观察到不同形状(针状、片状)、不同数量的盐晶体。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，包括：ISCO泵、压力跟踪泵、第一中间容器、第二中间容器、水浴箱、微流体分歧器和成像装置；ISCO泵通过第一管线中的三通阀门分别与第一管线和第二管线中的第一中间容器、第二中间容器相连接，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部，微流体分歧器上方连接成像装置，真空泵通过第四管线中的第六针阀连接到第二四通阀门，压力跟踪泵通过第三管线中的第五针阀连接到第一四通阀门，水浴箱与微流体分歧器的热流体循环接口连接；第一四通阀门、第二四通阀门还分别连接第一放空阀和第二放空阀。

2.如权利要求1所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，成像装置包括光学显微镜、相机及计算机，光学显微镜安装在微流体分歧器上方。

3.如权利要求1所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，微流体分歧器侧面包含水浴循环接口，水浴循环接口用于连接水浴箱和微流体分歧器，恒温水在两者间进行循环，以热传导和热辐射形式加热纳流体芯片至真实地层温度。

4.如权利要求1所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，微流体分歧器内部安装有纳流体芯片，纳流体芯片上部的左右两侧分别开有第一页岩油入口、第一压裂液入口，第一页岩油入口通过第一页岩油微通道连接至毛细管组左端，第一压裂液入口通过第一压裂液微通道连接至毛细管组右端；纳流体芯片下部的左右两侧分别开有第二页岩油入口、第二压裂液入口，第二页岩油入口通过第二页岩油微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质左端，第二压裂液入口通过第二压裂液微通道分别连接至第一多孔介质、第二多孔介质右端。

5.如权利要求4所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到第一页岩油入口或第二页岩油入口；第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到第一压裂液入口或第二压裂液入口。

6.如权利要求5所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，毛细管组包括6根不同直径的长直毛细管，用于研究不同孔隙尺寸下接触角变化规律。

7.如权利要求1所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，微流体分歧器内部安装有纳流体芯片，纳流体芯片左侧上下部分别开有第一地层水入口、第一CO2入口，第一地层水入口通过第一地层水微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质，第一CO2入口通过第一CO2微通道连接到孔隙-溶洞型多孔介质另一端；芯片右侧上下部分别开有第二地层水入口、第二CO2入口，第二地层水入口通过第二地层水微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质，第二CO2入口通过第二CO2微通道连接到孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质另一端。

8.如权利要求7所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，第一中间容器依次通过第二针阀、第一四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一地层水入口或第二地层水入口，第二中间容器依次通过第四针阀、第二四通阀门连接到微流体分歧器内部的第一CO2入口或第二CO2入口。

9.如权利要求8所述的耐高温高压的渗吸可视化系统，其特征在于，孔隙-溶洞型多孔介质包括孔隙和溶洞；孔隙-裂缝-溶洞型多孔介质包括孔隙、裂缝和溶洞。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的耐高温高压的渗吸可视化系统的渗吸参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将第一中间容器和第二中间容器中注入待测液体或气体；

设置水浴箱和压力跟踪泵参数；

打开相应的阀门开始进行渗吸，利用成像装置记录渗吸过程，并计算渗吸参数。

Images