一种多重介质CO2-天然气双向扩散系数测定装置及方法

一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置及方法
技术领域
1.本发明涉及石油与天然气勘探开发技术领域，特别涉及一种多重介质co2-天然气双向扩散系数测定装置及方法。


背景技术：

2.扩散系数在石油与天然气勘探开发过程中是一个重要的参数，其因为浓度差而导致扩散现象的发生，扩散的现象往往是双向发生的。扩散系数在油气田开发过程中注co2提高气藏采收率等领域中起到重要的作用。
3.目前，现有技术中的扩散系数测定装置存在很多缺陷：(1)在岩心夹持器中测定扩散系数，这种方法所选岩心由于尺度较小不能同时满足多重介质要求，与实际储层类型相差较大；(2)无法在扩散介质内取样，扩散系数测定结果不够精确；(3)未考虑重力和不同倾角的影响，扩散系数测定结果不够精确。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明旨在提供一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置及方法。
5.本发明的技术方案如下：
6.一方面，提供一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，包括填砂管和分别与所述填砂管相连的加热装置、保压系统、抽真空系统、气源注入系统、气体采集系统；
7.所述填砂管包括相连的填砂管一和填砂管二，所述填砂管一和所述填砂管二内均设有模拟地层砂，且所述模拟地层砂的左右两端设有隔砂透气薄膜，所述填砂管一底部的隔砂透气薄膜与所述填砂管二顶部的隔砂透气薄膜之间设有连通阀；
8.所述加热装置用于对所述填砂管进行加热，所述保压系统用于对所述填砂管进行保压，所述抽真空系统用于对所述填砂管进行抽真空，所述气源注入系统用于对所述填砂管一注入co2和对所述填砂管二注入天然气，所述气体采集系统用于采集所述填砂管一和所述填砂管二内的气体并对所述气体进行组分分析。
9.作为优选，所述保压系统包括保压腔、压差调节器、高压恒速恒压泵，所述保压腔内设有活塞一，所述保压腔包括与所述填砂管一顶部相连的保压腔一和与所述填砂管二底部相连的保压腔二，所述压差调节器的左右两端和所述高压恒速恒压泵的输出端均分别与所述保压腔一和所述保压腔二相连。
10.作为优选，所述保压腔与所述高压恒速恒压泵之间还设有缓冲容器。
11.作为优选，所述缓冲容器内设有活塞二，所述活塞二将所述缓冲容器分为两个腔体，靠近所述保压腔的一端的腔体内设有缓冲液。
12.作为优选，所述抽真空系统包括相连的抽真空泵和干燥瓶，所述干燥瓶与所述填砂管相连，且相连的管路上设有压力表。
13.作为优选，所述气源注入系统包括增压泵和并联设置的co2输气管线和天然气输
气管线；
14.所述co2输气管线包括相连的co2气源瓶和co2中间容器，所述co2中间容器的一端与所述增压泵相连，另一端与所述填砂管一的顶部相连；
15.所述天然气输气管线包括相连的天然气气源瓶和天然气中间容器，所述天然气中间容器的一端与所述增压泵相连，另一端与所述填砂管二的底部相连。
16.作为优选，所述气体采集系统包括相连的取样管、减压阀和气相色谱仪；所述取样管包括用于对所述填砂管一进行取样的取样管一和用于对所述填砂管二进行取样的取样管二。
17.作为优选，所述取样管一和所述取样管二均设置三根，并分别设置在对应填砂管的底部、中部以及顶部。
18.作为优选，所述填砂管外表面设有旋转扣，通过所述旋转扣使所述填砂管与旋转支架相连，所述旋转支架用于对所述填砂管进行角度调节控制。
19.另一方面，还提供一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定方法，采用上述任意一项所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置进行测定，具体包括以下步骤：
20.s1：根据目标储层类型及多重介质特征对所述填砂管进行填砂，并利用所述抽真空系统对所述填砂管进行抽真空；
21.s2：关闭所述填砂管一与所述填砂管二之间的连通阀，利用所述气源注入系统向所述填砂管一内注入co2和向所述填砂管二内注入天然气，并使其达到预设压力；
22.s3：打开所述保压系统，使所述填砂管两端的压力保持平衡；
23.s4：打开所述加热装置，使所述填砂管温度得到预设温度；
24.s5：待压力平衡和温度稳定后，打开所述连通阀，进行气体扩散；
25.s6：记录气体扩散的初始时刻，并每隔一段时间利用所述气体采集系统对所述填砂管一和所述填砂管二内的气体进行取样和组分分析；
26.s7：当所述填砂管一和所述填砂管二内的气体组分一致时，结束取样，并计算扩散系数。
27.本发明的有益效果是：
28.本发明所述测定装置采用填砂管进行填砂，其能够根据不同储层类型的多重介质做出灵活的精确的调整，弥补现有测定装置采用岩心夹持器的不足；且本发明所述填砂管为上下两个填砂腔体，其能够考虑co2的重力作用对扩散的影响，测定气体双向扩散的扩散系数。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置的结构示意图；
31.图2为多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置旋转支架的一个实施例结构示意图。
32.图中标号：1-填砂管、2-加热装置、3-模拟地层砂、4-隔砂透气薄膜、5-连通阀、6-保压腔、7-压差调节器、8-高压恒速恒压泵、9-缓冲容器、10-抽真空泵、11-干燥瓶、12-压力表、13-增压泵、14-co2气源瓶、15-co2中间容器、16-天然气气源瓶、17-天然气中间容器、18-取样管、19-减压阀、20-气相色谱仪、21-旋转扣、22-旋转支架。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术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。
34.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语；使用的术语中“上”、“下”、“左”、“右”等通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言；同样地，为便于理解和描述，“内”、“外”等是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。但上述方位词并不用于限制本发明。
35.一方面，如图1-2所示，本发明提供一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，包括填砂管1和分别与所述填砂管1相连的加热装置2、保压系统、抽真空系统、气源注入系统、气体采集系统；
36.所述填砂管1包括相连的填砂管一和填砂管二，所述填砂管一和所述填砂管二内均设有模拟地层砂3，且所述模拟地层砂3的左右两端设有隔砂透气薄膜4，所述填砂管一底部的隔砂透气薄膜与所述填砂管二顶部的隔砂透气薄膜之间设有连通阀5；
37.所述加热装置2用于对所述填砂管1进行加热，所述保压系统用于对所述填砂管1进行保压，所述抽真空系统用于对所述填砂管1进行抽真空，所述气源注入系统用于对所述填砂管一注入co2和对所述填砂管二注入天然气，所述气体采集系统用于采集所述填砂管一和所述填砂管二内的气体并对所述气体进行组分分析。
38.在一个具体的实施例中，所述保压系统包括保压腔6、压差调节器7、高压恒速恒压泵8，所述保压腔6内设有活塞一，所述保压腔6包括与所述填砂管一顶部相连的保压腔一和与所述填砂管二底部相连的保压腔二，所述压差调节器7的左右两端和所述高压恒速恒压泵8的输出端均分别与所述保压腔一和所述保压腔二相连。
39.在一个具体的实施例中，所述保压腔6与所述高压恒速恒压泵8之间还设有缓冲容器9，所述缓冲容器9内设有活塞二，所述活塞二将所述缓冲容器9分为两个腔体，靠近所述保压腔6的一端的腔体内设有缓冲液。在本实施例中，通过增设缓冲容器9能够更好的调节两个保压腔6之间的压力，使其保持平衡。
40.在一个具体的实施例中，所述抽真空系统包括相连的抽真空泵10和干燥瓶11，所述干燥瓶11与所述填砂管1相连，且相连的管路上设有压力表12。在本实施例中，通过设置干燥瓶11能够避免水气进入抽真空泵10影响抽真空泵10的使用寿命。
41.在一个具体的实施例中，所述气源注入系统包括增压泵13和并联设置的co2输气管线和天然气输气管线；
42.所述co2输气管线包括相连的co2气源瓶14和co2中间容器15，所述co2中间容器15的一端与所述增压泵13相连，另一端与所述填砂管一的顶部相连；
43.所述天然气输气管线包括相连的天然气气源瓶16和天然气中间容器17，所述天然气中间容器17的一端与所述增压泵13相连，另一端与所述填砂管二的底部相连。
44.在一个具体的实施例中，所述气体采集系统包括相连的取样管18、减压阀19和气相色谱仪20；所述取样管18包括用于对所述填砂管一进行取样的取样管一和用于对所述填砂管二进行取样的取样管二。
45.在一个具体的实施例中，所述取样管一和所述取样管二均设置三根，并分别设置在对应填砂管的底部、中部以及顶部。在本实施例中，通过在填砂管1的各个部位设置取样管18，其能够保证在结束取样时，已完成扩散，保证最终计算获得的扩散系数的准确性。
46.在一个具体的实施例中，所述填砂管1外表面设有旋转扣21，通过所述旋转扣21使所述填砂管1与旋转支架22相连，所述旋转支架22用于对所述填砂管1进行角度调节控制。
47.在上述实施例中，通过将所述填砂管1与旋转支架22相连，使得本发明能够测定不同倾角下的扩散系数。需要说明的是，能够调节填砂管角度的旋转支架均可适用与本发明，其具体结构并非本发明的限制。
48.需要说明的是，本发明所述测定装置的各部件之间设有阀门，用于控制各管线相连的部件之间的连通性，此为常识，具体在此不再赘述。
49.另一方面，本发明还提供一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定方法，采用上述任意一项所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置进行测定，具体包括以下步骤：
50.s1：根据目标储层类型及多重介质特征对所述填砂管1进行填砂，并利用所述抽真空系统对所述填砂管1进行抽真空；
51.s2：关闭所述填砂管一与所述填砂管二之间的连通阀5，利用所述气源注入系统向所述填砂管一内注入co2和向所述填砂管二内注入天然气，并使其达到预设压力；
52.s3：打开所述保压系统，使所述填砂管1两端的压力保持平衡；
53.s4：打开所述加热装置2，使所述填砂管1温度得到预设温度；
54.s5：待压力平衡和温度稳定后，打开所述连通阀5，进行气体扩散；
55.s6：记录气体扩散的初始时刻，并每隔一段时间利用所述气体采集系统对所述填砂管一和所述填砂管二内的气体进行取样和组分分析；
56.s7：当所述填砂管一和所述填砂管二内的气体组分一致时，结束取样，并计算扩散系数。
57.需要说明的是，扩散系数的计算方法为现有技术，具体计算公式在此不再赘述。
58.综上所述，本发明能够更准确的测定扩散系数。与现有技术相比，本发明具有显著的进步。
59.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，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，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明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，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，包括填砂管和分别与所述填砂管相连的加热装置、保压系统、抽真空系统、气源注入系统、气体采集系统；所述填砂管包括相连的填砂管一和填砂管二，所述填砂管一和所述填砂管二内均设有模拟地层砂，且所述模拟地层砂的左右两端设有隔砂透气薄膜，所述填砂管一底部的隔砂透气薄膜与所述填砂管二顶部的隔砂透气薄膜之间设有连通阀；所述加热装置用于对所述填砂管进行加热，所述保压系统用于对所述填砂管进行保压，所述抽真空系统用于对所述填砂管进行抽真空，所述气源注入系统用于对所述填砂管一注入co2和对所述填砂管二注入天然气，所述气体采集系统用于采集所述填砂管一和所述填砂管二内的气体并对所述气体进行组分分析。2.根据权利要求1所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述保压系统包括保压腔、压差调节器、高压恒速恒压泵，所述保压腔内设有活塞一，所述保压腔包括与所述填砂管一顶部相连的保压腔一和与所述填砂管二底部相连的保压腔二，所述压差调节器的左右两端和所述高压恒速恒压泵的输出端均分别与所述保压腔一和所述保压腔二相连。3.根据权利要求2所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述保压腔与所述高压恒速恒压泵之间还设有缓冲容器。4.根据权利要求3所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述缓冲容器内设有活塞二，所述活塞二将所述缓冲容器分为两个腔体，靠近所述保压腔的一端的腔体内设有缓冲液。5.根据权利要求1所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述抽真空系统包括相连的抽真空泵和干燥瓶，所述干燥瓶与所述填砂管相连，且相连的管路上设有压力表。6.根据权利要求1所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述气源注入系统包括增压泵和并联设置的co2输气管线和天然气输气管线；所述co2输气管线包括相连的co2气源瓶和co2中间容器，所述co2中间容器的一端与所述增压泵相连，另一端与所述填砂管一的顶部相连；所述天然气输气管线包括相连的天然气气源瓶和天然气中间容器，所述天然气中间容器的一端与所述增压泵相连，另一端与所述填砂管二的底部相连。7.根据权利要求1所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述气体采集系统包括相连的取样管、减压阀和气相色谱仪；所述取样管包括用于对所述填砂管一进行取样的取样管一和用于对所述填砂管二进行取样的取样管二。8.根据权利要求7所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述取样管一和所述取样管二均设置三根，并分别设置在对应填砂管的底部、中部以及顶部。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置，其特征在于，所述填砂管外表面设有旋转扣，通过所述旋转扣使所述填砂管与旋转支架相连，所述旋转支架用于对所述填砂管进行角度调节控制。10.一种多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的多重介质co
2-天然气双向扩散系数测定装置进行测定，具体包括以下步骤：
s1：根据目标储层类型及多重介质特征对所述填砂管进行填砂，并利用所述抽真空系统对所述填砂管进行抽真空；s2：关闭所述填砂管一与所述填砂管二之间的连通阀，利用所述气源注入系统向所述填砂管一内注入co2和向所述填砂管二内注入天然气，并使其达到预设压力；s3：打开所述保压系统，使所述填砂管两端的压力保持平衡；s4：打开所述加热装置，使所述填砂管温度得到预设温度；s5：待压力平衡和温度稳定后，打开所述连通阀，进行气体扩散；s6：记录气体扩散的初始时刻，并每隔一段时间利用所述气体采集系统对所述填砂管一和所述填砂管二内的气体进行取样和组分分析；s7：当所述填砂管一和所述填砂管二内的气体组分一致时，结束取样，并计算扩散系数。

技术总结
本发明公开了一种多重介质CO


技术研发人员：赵玉龙 汪永朝 张烈辉 何骁 许深皓 杜波 张芮菡 张涛
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/24