一种超临界态CO2多次驱替岩石孔隙流体实验装置

一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置
技术领域
1.本发明属二氧化碳地质技术领域，尤其涉及一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置。


背景技术：

2.随着国家发展的需要和碳中和研究的不断深入，二氧化碳地质封存作为兜底保障技术受到了业内的广泛关注。如何才能实现高效封存也是目前遇到的难点问题。对于盆地内封存场所的特殊性，如衰竭油气藏和co2驱油等场景，在co2的高效注入时都需要实验室试验作为基础。而目前的设备多是对于一次co2充注过程的模拟，不满足上述具有复杂注驱过程的co2地质封存状态的模拟。
3.因此，亟需设计一种可以多流体类型、多次充注过程的超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，使得实验结果与实际条件符合度更高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，包括：岩心夹持器，所述岩心夹持器内夹持有岩心；所述岩心夹持器两端通过连续油管分别连通有输入端和输出端；所述输入端包括并联设置的co2泵和卤水泵；所述co2泵还连通有co2汽缸；所述输出端包括两相分离器；所述两相分离器处于调温箱中。
7.所述连续油管通过热电偶加热，且所述连续油管被包裹于绝缘材料中。
8.还设置有回压泵；所述回压泵分别与所述两相分离器和co2汽缸连通；
9.所述回压泵，co2泵和卤水泵均与外部流体加热器连接。
10.所述岩心夹持器还连接有围压泵，所述围压泵用于提供煤储层裂隙周围的模拟压力。
11.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明可以通过多流体类型、多次充注过程的模拟，使得实验结果与实际条件符合度更高。通过流体类型和充注顺序的组合，可以模拟多种封存场所的流体渗流特征。
附图说明
12.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：
13.图1为本发明装置结构示意图；
14.其中，1、岩心夹持器；2、围压泵；3、co2泵；4、卤水泵；5、co2汽缸；6、回压泵；7、两相分离器；8、调温箱。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
17.一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，包括：岩心夹持器1，岩心夹持器1内夹持有岩心；岩心夹持器1两端通过连续油管分别连通有输入端和输出端；输入端包括并联设置的co2泵3和卤水泵4；co2泵3还连通有co2汽缸5；输出端包括两相分离器7；两相分离器7处于调温箱8中。
18.在本发明的一个实施例中，输入端和输出端可以在试验步骤进行中进行切换。
19.在本发明的一个实施例中，岩心夹持器1两端连接有压力传感器，压力传感器通过油管端口直接连接到岩心的进口和出口面，以测量整个岩心的压降。
20.连续油管通过热电偶加热，且连续油管被包裹于绝缘材料中。
21.还设置有回压泵6；回压泵6分别与两相分离器7和co2汽缸5连通；
22.回压泵6，co2泵3和卤水泵4均与外部流体加热器连接。
23.岩心夹持器1还连接有围压泵2，围压泵2用于提供煤储层裂隙周围的模拟压力。
24.在本发明的一个实施例中，岩心夹持器1由hc276哈氏合金制成。
25.在本发明的一个实施例中，本装置满足流体在最高压力30mpa和温度120℃下共注入岩心样品，并使co2形成为超临界态co2。
26.在本发明的一个实施例中，连续油管通过热电偶加热调节输送过程中的温度，通过围压泵2调整岩心样品的模拟压力；卤水泵4用于调节水的盐度。
27.进一步的，调节上述条件，可得到如下实验数据表格：
[0028][0029]
在本发明的一个实施例中，本发明的操作过程为：
[0030]
前期准备，在安装岩心夹持器1之前，使用脱气水净化周围空气。随后，利用co2泵3循环将用于连续油管中的水清除，以避免过早地将水引入岩心。
[0031]
系统组装；将各个组件通过连续油管连接完毕，通过热电偶加热连续油管；
[0032]
首次浸泡；打开卤水泵4，关闭co2泵3；将卤水通过连续油管经过岩心浸泡并输送至两相分离器7；分析该过程中岩心相关的试验数据；
[0033]
首次排水；打开co2泵3，关闭卤水泵4；将岩心及管道中的卤水排出，并将co2输送至两相分离器7；
[0034]
二次吸胀；将两相分离器7作为输入端，将分离出的路数通过连续油管回注到岩心中，并通过岩心原输入端排出。
[0035]
多次吸胀；多次反复循环上述过程，完全分析岩心的流体渗流特征。
[0036]
在本发明的一个实施例中，针对岩心的不同类型，调节流体类型和充注顺序的组合，得到如下表格：
[0037][0038]
在本发明的一个实施例中，co2泵3和卤水泵4容积容量均为507ml，流量范围为0.001-204ml/min；两相分离器7溶剂为500ml。
[0039]
在本发明的一个实施例中，岩心夹持器的入口和出口边界对试验的设计有重要的影响。在这些位置，流体通常从毛细作用较弱或没有毛细作用的区域(通常是连接泵的管子)进入。最常见的表现是毛管末端效应导致毛管压力梯度向岩石出口方向减小，导致岩心入口非润湿相饱和度从高到低的饱和梯度出口。
[0040]
在本发明的一个实施例中，岩心夹持器中的的芯箍包裹在硅酮加热带中，在围封液中测量温度，以保持芯箍在所需的温度。使用压力极限为69mpa的泵将水作为围压流体施加围压应力。
[0041]
在本发明的一个实施例中，通过样品不同得到不一样大小的毛细管数，据表可知，在排出水过程中，毛细管数越小排水的速率越小；在吸入过程中，毛细管数越小，吸入的速率越小。毛细管压力越小的样品可以应用的范围越广泛。
[0042]
实验中所用流速的毛细管数nc范围
[0043]
注入过程率(cm3/min)nca排水20(5.3-34)
×
10-7
排水0.5(1.3-8.5)
×
10-8
排水0.2(5.3-34)
×
10-9
吸入0.2(1.7-3.9)
×
10-7
吸入0.5(4.3-9.7)
×
10-7
[0044]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明，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发明的限制。
[0045]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，其特征在于，包括：岩心夹持器(1)，所述岩心夹持器(1)内夹持有岩心；所述岩心夹持器(1)两端通过连续油管分别连通有输入端和输出端；所述输入端包括并联设置的co2泵(3)和卤水泵(4)；所述co2泵(3)还连通有co2汽缸(5)；所述输出端包括两相分离器(7)；所述两相分离器(7)处于调温箱(8)中。2.根据权利要求1所述的一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，其特征在于：所述连续油管通过热电偶加热，且所述连续油管被包裹于绝缘材料中。3.根据权利要求1所述的一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，其特征在于：还设置有回压泵(6)；所述回压泵(6)分别与所述两相分离器(7)和co2汽缸(5)连通。4.根据权利要求3所述的一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，其特征在于：所述回压泵(6)，co2泵(3)和卤水泵(4)均与外部流体加热器连接。5.根据权利要求1所述的一种超临界态co2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，其特征在于：所述岩心夹持器(1)还连接有围压泵(2)，所述围压泵(2)用于提供煤储层裂隙周围的模拟压力。

技术总结
本发明公开一种超临界态CO2多次驱替岩石孔隙流体实验装置，包括岩心夹持器，所述岩心夹持器内夹持有岩心；所述岩心夹持器两端通过连续油管分别连通有输入端和输出端；所述输入端包括并联设置的CO2泵和卤水泵；所述CO2泵还连通有CO2汽缸；所述输出端包括两相分离器；所述两相分离器处于调温箱中。本发明可以通过多流体类型、多次充注过程的模拟，使得实验结果与实际条件符合度更高。通过流体类型和充注顺序的组合，可以模拟多种封存场所的流体渗流特征。征。征。


技术研发人员：王庶
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/1