CN210015106U

CN210015106U - 一种气藏驱气实验装置

Info

Publication number: CN210015106U
Application number: CN201920897482.3U
Authority: CN
Inventors: 赵勇; 杜建芬; 景明强; 严美容; 田正坤
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型提供了一种气藏驱气实验装置，包括依次连接的原料气瓶、活塞容器、岩心夹持器，回压控制装置、储气室和量筒，岩心夹持器位于带有循环水泵的恒温水浴箱中，储气室位于温度控制装置内，储气室上部连接有由引风机和红外气体组分分析仪串联的气体组分分析装置，活塞容器驱动端与平流泵出口连通且连通管线上还设置有回流管线，回流管线上设置有液压压力控制装置，本装置通过排水法计量气体体积，测量时气体组分不损耗且温度恒定，误差小；平流泵出口设置有液压压力控制装置，利于平流泵的长期稳定运行和泵出口压力调节。

Description

一种气藏驱气实验装置

技术领域

本发明属于油气田开发工程技术领域，特别涉及一种气藏驱气实验装置。

背景技术

我国天然气资源丰富，常规开采过程中采用水力压裂技术，但此技术水资源耗费量大，为此人们开始研究并采用注气方式开采，与此同时，天然气气藏具有完整的地质构造、完整的圈闭，可以阻止气体的外溢，是良好的封存CO₂的地下存气库。因此，将CO₂注入气藏不仅可以提高气藏产量，也能在地下封存CO₂这种温室气体，是一种经济的采气方式。

目前，随着国内相关研究正在深入，也根据常规油藏驱替装置陆续开发出了一些气藏驱气实验装置，然而，实验过程中气体多次升压、降压并且伴随着温度变化导致气体计量存在误差，同时，由于岩心的致密结构和实验中岩心尺寸限制，整个过程中驱替的气体流量又极小，所以微小的误差也极易导致实验结果严重失真，此外，装置运行不稳定，比如，部分装置的采用平流泵作为液压驱动气体的动力源，然而由于平流泵的流量小液体在泵体内反复承压、发热严重，泵故障率高，因此，需要完善提供一种测试准确、运行稳定的气藏驱气实验装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气藏驱气实验装置，本装置测试精度高、运行稳定。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种气藏驱气实验装置，包括依次连接的原料气瓶、活塞容器和岩心夹持器，所述岩心夹持器位于恒温水浴箱中，所述活塞容器的驱动端与平流泵出口连通，所述平流泵入口与储液槽连通，所述活塞容器上设置有刻度，用于计算体积，所述活塞容器非驱动端还设置有压力传感器和温度传感器；所述原料气瓶并联设置有多个且均与活塞容器非驱动端连通，每个气瓶装入不同气体，可以根据需要调整活塞容器非驱动端内的气体组成实现不同气体的气藏驱气实验；所述平流泵出口连接有回流管线，所述回流管线上设置有液压压力控制装置，整个实验过程中驱替气体的流速慢，液体流量小，平流泵的流量很小很难调整从而导致泵出口压力波动，此外小流量下平流泵还存在故障率高的问题，通过设置回流管线让部分液体返回第一储液罐可以增大平流泵的实际流量，利于平流泵的长期稳定运行和泵出口压力调节；所述岩心夹持器上还连接有围压泵，用于对岩心夹持器中的岩心施加围压，恒温水浴箱用于对岩心夹持器中的岩心加热以便模拟真实气藏的温度；所述恒温水浴箱还连接有热水循环系统，所述热水循环系统由出、入口均与恒温水浴箱连通的循环水泵和管线组成，由于恒温水浴箱要容纳岩心夹持器所以其体积较大，而恒温水浴箱中加热装置集中在底部且其中热水流动性差，导致整个水浴中温度不均衡，设置热水循环系统有利于水浴箱中热水流动循环、交换热量维持整个水浴箱中水温均衡；所述岩心夹持器出口与储气室连通且连通管线上设置有回压控制装置，回压控制装置可以调整实验过程中的驱替压力，所述岩心夹持器出口与回压控制装置之间连接有压力传感器和抽真空装置；所述储气室底部连接有橡胶管，所述橡胶管另一端位于量筒入口，气体进入储气室后将储气室内液体压入量筒内，计量量筒内水的体积便可获知储气室中增加的气体体积；所述储气室位于温度控制装置内，实验过程中高压气体经回压控制装置节流降压变为低压气体，其温度降低，设置温度控制装置对储气室进行温度控制，有利于维持储气室中气体温度稳定、测量其真实体积；所述储气室顶部还设置有气体组分分析装置，所述气体组分装置由依次连接的引风机和红外气体组分分析仪组成，所述引风机入口与储气室顶部连通且所述连通管上设置有温度传感器，所述红外气体组分分析仪出口与储气室连通且，红外气体组分分析仪在分析气体组分过程中并不消耗气体，因此不会影响气体体积，通过引风机实现了储气室内气体的循环、混合，使红外气体组分分析仪测定的数据更准确。

优选的，所述红外气体组分分析仪出口与储气室顶部连通且连接管线伸入储气室下部，便于气体与储气室中的液体混合、换热。

优选的，所述液压压力控制装置为自力式压力调节阀、电动压力调节阀、气动压力调节阀中的一种。

优选的，所述活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间设置有单向阀和手阀。

以CO2驱替为例对本实用新型的使用步骤进行介绍：

(1)装置气密测试：气密主要针对高压部位，将岩心放入岩心夹持器内并用围压泵对岩心施加围压，打开活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间的手阀，关闭回压控装置，用原料气向活塞容器和岩心夹持器充气，充压至岩心夹持器出、入口压力均达5MPa后停止原料气充压，一段时间后观察系统压力，若压力稳定则气密测试合格，否则查出泄漏点处理后继续进行气密测试直至合格。

(2)氮气置换：打开回压控制装置对岩心夹持器系统泄压，通过装有氮气的原料气瓶向活塞容器中充入氮气对系统进行氮气置换。

(3)甲烷气体置换：

a、停止装有氮气的原料气瓶对活塞容器充压，关闭回压控制装置，启动抽真空泵对系统抽真空然后关闭抽真空泵。

b、关闭活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间的手阀，用含有甲烷气体的原料气瓶对活塞容器充压，当活塞容器中压力达到一定值后停止甲烷原料气充压，此时活塞容器非驱动端体积、温度、压力均可获得，即可获得本次使用甲烷气体的标准体积V1。

c、启动平流泵，调整液压压力控制装置，使活塞容器非驱动端压力为本次实验目标压力，然后打开活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间的手阀，气体进入岩心夹持器中并最终进入岩心。

(4)气体驱替：

当岩心夹持器出、入口压力传感器压力相同时，视为甲烷置换完毕，岩心中已经饱和吸附有甲烷，计算此时活塞容器中的甲烷标准体积V2，V1-V2便此次向岩心夹持器中注入的甲烷气体标准体积V3；关闭活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间的手阀，排尽活塞容器非驱动端的甲烷气体，停止平流泵，然后用含有CO₂的原料气瓶对活塞容器充压，当活塞容器中压力达到一定值后停止充压，此时活塞容器非驱动端体积、温度、压力均可获得，即可获得本次使用CO2气体的标准体积V4。

启动平流泵，调整液压压力控制装置，使活塞容器非驱动端压力为本次实验目标压力，通过回压控制装置调节好回压，然后打开活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间的手阀，气体进入岩心夹持器中驱替试验开始。

此外，前期在储气室内注入水和一定量甲烷标准体积V5，这主要是为了让红外气体组分分析仪能够正常运转，实验过程中气体进入储气室后将储气室中的水排液量筒中，通过量筒中的水量可以计算储气室新增加气体的标准体积V6，同时通过红外气体组分分析仪可以获知整个过程中的气体组分，从而获得驱替过程中的气体组分、流量等关键参数，完成驱替实验。

本实用新型的有益效果是：

1、本装置通过排水法计量气体体积，增设温度控制装置稳定储气室中气体温度，消除了温度对气体体积测量的影响，同时，采用的红外气体组分分析仪在实验过程中并不消耗气体，所以气体体积测量误差小。

2、红外气体组分分析仪采集的是经引风机不断循环、充分混合的气体，测得的气体组分准确度高。

3、对岩心夹持器所在的恒温水浴箱增设了热水循环系统，使恒温水浴箱中温度更加均衡，这有利于岩心温度的均衡。

4、平流泵出口设置有回流管线且管线上设置有液压压力控制装置，可以增大平流泵的实际流量，利于平流泵的长期稳定运行和泵出口压力调节。

附图说明

图1：本实用新型主体示意图；

图中，1、原料气瓶；2、活塞容器；3、岩心夹持器；4、回压控制装置；5、储气室；6、平流泵；7、回流管线；8、液压压力控制装置；9、储液槽；10、压力传感器；11、温度传感器；12、围压泵；13、恒温水浴箱；14、循环水泵；15、抽真空装置；16、量筒；17、温度控制装置；18、引风机；19、红外气体组分分析仪；20、单向阀；21、手阀。

具体实施方式

为了方便本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种气藏驱气实验装置，包括依次连接的原料气瓶1、活塞容器2、岩心夹持器3，回压控制装置4和储气室5，活塞容器2的驱动端与平流泵6出口连通，平流泵6出口还连接有回流管线7，回流管线7上设置有液压压力控制装置8，平流泵5入口与储液槽9连通；活塞容器2上设置有刻度，活塞容器2非驱动端设置有压力传感器10和温度传感器11，3个原料气瓶1并联设置且均与活塞容器2非驱动端连通；岩心夹持器3上连接有围压泵12，岩心夹持器3位于恒温水浴箱13中，恒温水浴箱13底部与循环水泵14连通，循环水泵14的出口位于恒温水浴箱上部；岩心夹持器3出口与回压控制装置4之间连接有压力传感器10和抽真空装置15；储气室5位于温度控制装置17内，储气室5底部连接有橡胶管，橡胶管另一端位于量筒16入口；储气室5顶部与引风机18入口连通，引风机18入口还设置有温度传感器11，引风机18出口与红外气体组分分析仪19的进样口连通，红外气体组分分析仪19的出样口与储气室5顶部连通且连接管伸入储气室5下部。

液压压力控制装置8为自力式压力调节阀；活塞容器2非驱动端与岩心夹持器3入口之间设置有单向阀20和手阀21；所述温度控制装置17为恒温水浴槽。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一端”、“另一端”、“高”、“低”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种气藏驱气实验装置，包括依次连接的原料气瓶、活塞容器和岩心夹持器，所述岩心夹持器位于恒温水浴箱中，所述活塞容器的驱动端与平流泵出口连通，所述平流泵入口与储液槽连通，其特征在于，所述活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间设置有手阀，所述活塞容器上设置有刻度，所述活塞容器非驱动端还设置有压力传感器和温度传感器，所述原料气瓶并联设置有多个且均与活塞容器非驱动端连通；所述平流泵出口连接有回流管线，所述回流管线上设置有液压压力控制装置；所述岩心夹持器上还连接有围压泵，所述恒温水浴箱还连接有热水循环系统，所述热水循环系统由出、入口均与恒温水浴箱连通的循环水泵和管线组成；所述岩心夹持器出口与储气室连通且连通管线上设置有回压控制装置，所述岩心夹持器出口与回压控制装置之间连接有压力传感器和抽真空装置，所述储气室底部连接有橡胶管且橡胶管另一端位于量筒入口；所述储气室位于温度控制装置内，所述储气室顶部还设置有气体组分分析装置，所述气体组分分析装置由依次连接的引风机、红外气体组分分析仪组成，所述引风机入口与储气室顶部连通且所述连通管上设置有温度传感器，所述红外气体组分分析仪出口与储气室连通。

2.根据权利要求1所述的一种气藏驱气实验装置，其特征在于，所述红外气体组分分析仪出口与储气室顶部连通且连接管线伸入储气室下部。

3.根据权利要求1所述的一种气藏驱气实验装置，其特征在于，所述液压压力控制装置为自力式压力调节阀、电动压力调节阀、气动压力调节阀中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种气藏驱气实验装置，其特征在于，所述活塞容器非驱动端与岩心夹持器入口之间设置有单向阀。