一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自發(fā)滲吸是發(fā)生在多孔介質(zhì)中常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，對(duì)于非常規(guī)儲(chǔ)層，利用自發(fā)滲吸對(duì)其進(jìn)行研究在國(guó)際上都是比較前沿的技術(shù)。在致密性?xún)?chǔ)層的研究中，特別是對(duì)低孔低滲透頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的研究中，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層巖石的自發(fā)滲吸強(qiáng)度是研究的重點(diǎn)。首先，由于低滲透儲(chǔ)層的吼道細(xì)小，大多處于微米級(jí)甚至納米級(jí)，毛細(xì)管力引起的自發(fā)滲吸現(xiàn)象比常規(guī)儲(chǔ)層更為明顯，對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生的影響更大;其次，低滲儲(chǔ)層的吸水能力取決于巖性、地層以及人工注入的液體類(lèi)型，需要進(jìn)行大量自吸實(shí)驗(yàn)研究致密性?xún)?chǔ)層與人工注入液體的相互作用；同時(shí)低滲儲(chǔ)層的非均質(zhì)性較強(qiáng)，尤其是在頁(yè)巖氣鉆井過(guò)程中，需要對(duì)不同地層或同一地層不同位置的頁(yè)巖進(jìn)行多次取樣評(píng)價(jià)。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，在常溫常壓下，通過(guò)測(cè)量頁(yè)巖對(duì)液體的吸入量開(kāi)展研究。但是在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中，頁(yè)巖是在地下幾千米處跟壓裂液接觸，此過(guò)程發(fā)生的具體環(huán)境是高溫高壓，可見(jiàn)現(xiàn)有的研究并不能真實(shí)地模擬頁(yè)巖的滲吸過(guò)程。因此，急需開(kāi)發(fā)一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置，包括圍壓栗、巖芯夾持器和管線(xiàn)，所述圍壓栗通過(guò)管線(xiàn)I與所述巖芯夾持器連接。還包括刻度管、控制閥I和控制閥Π，所述刻度管通過(guò)管線(xiàn)Π與所述巖芯夾持器的底部連接，所述控制閥I通過(guò)管線(xiàn)m與所述巖芯夾持器的底部連接，所述控制閥π通過(guò)管線(xiàn)IV與所述巖芯夾持器的頂部連接。
[0005]通過(guò)巖芯夾持器底部的控制閥I判斷巖芯底部與水是否接觸。控制閥I與巖芯底面在同一水平線(xiàn)上。控制閥I出水的那一刻，巖芯底面與水剛好接觸，此時(shí)關(guān)閉控制閥I，同時(shí)施加圍壓，并開(kāi)始計(jì)量。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，刻度管和管線(xiàn)π內(nèi)充滿(mǎn)水，巖芯底面與水接觸，在施加圍壓的條件下，巖芯吸水，從而導(dǎo)致刻度管中的液面下降，通過(guò)計(jì)量刻度管中液面的下降得出巖芯的吸水量。
[0006]通過(guò)巖芯夾持器頂部的控制閥Π，可實(shí)現(xiàn)同向驅(qū)替或混合驅(qū)替與逆向驅(qū)替的自由切換。當(dāng)打開(kāi)控制閥Π時(shí)，巖芯夾持器內(nèi)部環(huán)境與外界環(huán)境相通，此時(shí)得到的結(jié)果為同向驅(qū)替或同向與逆向混合驅(qū)替的結(jié)果；當(dāng)關(guān)閉控制閥π時(shí)，巖芯夾持器處于密封狀態(tài)，此時(shí)得到的結(jié)果為逆向驅(qū)替的結(jié)果。
[0007]優(yōu)選的是，還包括控制面板，所述控制面板與水平面垂直。
[0008]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述控制面板的前方設(shè)置所述巖芯夾持器、刻度管、控制閥I和控制閥Π。
[0009]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述控制面板的后方設(shè)置所述管線(xiàn)、管線(xiàn)1、管線(xiàn)Π、管線(xiàn)m和管線(xiàn)iv。
[0010]本發(fā)明通過(guò)控制面板將測(cè)量裝置中用到的所有管線(xiàn)遮擋在控制面板的后方，管線(xiàn)在控制面板的后方布置，既可以使測(cè)量裝置整齊美觀(guān)，又可以確保各條管線(xiàn)暢通，避免出現(xiàn)異常情況。
[0011]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述圍壓栗與所述巖芯夾持器之間設(shè)置圍壓顯示器。圍壓栗包括氣罐和手動(dòng)加壓設(shè)備。將巖芯放置于巖芯夾持器中，通過(guò)圍壓栗加壓，為巖芯夾持器中的巖芯創(chuàng)造適宜的高壓環(huán)境。圍壓顯示器用于讀取和幫助控制圍壓的大小。
[0012]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述刻度管的底部連接壓力表。
[0013]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述刻度管的底部設(shè)置壓力傳感器。通過(guò)壓力傳感器，將刻度管中水柱的下降轉(zhuǎn)化為壓力的變化，并且壓力傳感器與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)編寫(xiě)軟件將其轉(zhuǎn)化為巖芯吸水量的變化，自動(dòng)計(jì)量。為防止刻度管中的水蒸發(fā)，需在液柱上方滴幾滴煤油?？潭裙芘c壓力傳感器采用活動(dòng)連接的方式，從而可根據(jù)巖芯不同導(dǎo)致的吸水量不同來(lái)切換合適量程的刻度管。當(dāng)測(cè)量時(shí)間較短時(shí)，可利用壓力傳感器進(jìn)行計(jì)算機(jī)計(jì)量；當(dāng)測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月甚至一年以上時(shí)，可采用人工讀取刻度管的刻度進(jìn)行計(jì)量。根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇不同的計(jì)量方式。
在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述巖芯夾持器與巖芯之間設(shè)置膠套。所述膠套選擇耐高溫高壓的材料制成。
[0014]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述巖芯夾持器的底部設(shè)置柱塞I，所述巖芯夾持器的頂部設(shè)置柱塞Π。
[0015]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述柱塞I的內(nèi)部設(shè)置水槽I和水槽Π，所述水槽I和所述水槽Π為同心圓環(huán)，所述水槽I與所述水槽Π之間設(shè)置連通槽。通過(guò)在柱塞I內(nèi)設(shè)置水槽和連通槽，確保巖芯底面與水充分接觸，進(jìn)而確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水槽I上設(shè)置進(jìn)水口 I和進(jìn)水口 Π，所述進(jìn)水口 I和所述進(jìn)水口 Π在同一直徑上。
[0017]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述進(jìn)水口I與所述管線(xiàn)Π連通，所述進(jìn)水口 Π與所述管線(xiàn)m連通。
[0018]本發(fā)明的上述任一種測(cè)量裝置，通過(guò)圍壓栗對(duì)巖芯施加圍壓，為巖芯提供高壓環(huán)境。使用該測(cè)量裝置，需要將巖芯清洗干凈后放入烘干箱內(nèi)烘干，烘干溫度為105 °C，烘干時(shí)間視巖芯大小而定，通常烘干至巖芯質(zhì)量保持恒定，然后將巖芯放入巖芯夾持器內(nèi)。
[0019]在上述任一方案中優(yōu)選的是，還包括加熱裝置。采用加熱裝置后，在將巖芯放入巖芯夾持器之前，仍需對(duì)巖芯進(jìn)行烘干。將烘干后的巖芯放入加熱裝置中的巖芯夾持器內(nèi)，然后將加熱裝置升到一定溫度后保溫，為巖芯的自發(fā)滲吸提供高溫環(huán)境，待加熱裝置的溫度穩(wěn)定后施加圍壓，為巖芯的自發(fā)滲吸提供高壓環(huán)境。
[0020]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加熱裝置的內(nèi)部放置巖芯夾持器、巖芯、膠套、
柱塞I和柱塞Π。
[0021]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加熱裝置的頂部設(shè)置通孔I，所述通孔I內(nèi)穿過(guò)管線(xiàn)IV。
[0022]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加熱裝置的底部設(shè)置通孔Π和通孔m，所述通孔π和所述通孔m內(nèi)分別穿過(guò)管線(xiàn)管線(xiàn)π和管線(xiàn)m。
[0023]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加熱裝置與電源連接。
[0024]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加熱裝置的外部設(shè)置開(kāi)關(guān)、溫度控制儀表和時(shí)間控制儀表。
[0025]本發(fā)明還提供一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量方法，其按照先后順序包括以下步驟:
步驟一:將巖芯放入巖芯夾持器中，連接測(cè)量裝置的管線(xiàn)并檢查密封性；
步驟二:關(guān)閉或打開(kāi)巖芯夾持器頂部的控制閥，同時(shí)打開(kāi)巖芯夾持器底部的控制閥；步驟三:向刻度管中注入水，水流經(jīng)巖芯夾持器底部的管線(xiàn)后到達(dá)巖芯夾持器底部的控制閥；
步驟四:當(dāng)巖芯夾持器底部的控制閥出水時(shí)，關(guān)閉該控制閥；
步驟五:通過(guò)圍壓栗對(duì)巖芯施加圍壓，巖芯吸水，刻度管液面下降，計(jì)量巖芯吸水體積，并轉(zhuǎn)化為巖芯吸水質(zhì)量隨時(shí)間的變化關(guān)系。
[0026]優(yōu)選的是，在完成所述步驟一后，啟動(dòng)加熱裝置，設(shè)置加熱溫度和加熱時(shí)間，對(duì)巖芯施加高溫環(huán)境。
[0027]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述測(cè)量裝置為上述任一種用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置。
[0028]本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置及其方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)省成本，可模擬高溫高壓的環(huán)境，使模擬過(guò)程更符合實(shí)際情況，測(cè)得的結(jié)果也更加真實(shí)可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖1所示實(shí)施例的巖芯夾持器內(nèi)部及柱塞I的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖1所示實(shí)施例的柱塞I的俯視圖；
圖4為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖1所示實(shí)施例的測(cè)量方法的工藝流程圖；
圖5為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖1所示實(shí)施例的高壓環(huán)境下巖芯自發(fā)吸水質(zhì)量隨時(shí)間的變化關(guān)系；
圖6為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖6所示實(shí)施例的加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖6所示實(shí)施例的測(cè)量方法的工藝流程圖；
圖9為按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的圖6所示實(shí)施例的高溫高壓環(huán)境下巖芯自發(fā)吸水質(zhì)量隨時(shí)間的變化關(guān)系。
[0030]圖中標(biāo)注說(shuō)明:1_圍壓栗，2-巖芯夾持器，3-刻度管，4-控制閥I，5_控制閥Π，6_管線(xiàn)I，7_管線(xiàn)Π，8_管線(xiàn)ΙΠ，9-管線(xiàn)IV，10-控制面板，11-圍壓顯示器，12-壓力表，13-壓力傳感器，14-巖芯，15-膠套，16-柱塞I，17-柱塞Π，18-水槽I，19-水槽Π，20-連通槽，21-進(jìn)水口 I，22-進(jìn)水口 Π，23-加熱裝置，24-通孔I，25-通孔Π，26-通孔ΙΠ，27-電源，28-開(kāi)關(guān)，29-溫度控制儀表，30-時(shí)間控制儀表。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了更進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
，下面將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0032]實(shí)施例一:
本實(shí)施例對(duì)致密性?xún)?chǔ)層的巖芯進(jìn)行高壓環(huán)境下的自發(fā)滲吸實(shí)驗(yàn)，流體為蒸餾水，圓柱形巖芯的直徑為2.5cm、高度為3.0cm，氣測(cè)孔隙度為9.5%，氣測(cè)滲透率為0.013md，粘土礦物總量為31.2%，其中綠泥石的含量為97%，含有少量伊利石。本實(shí)施例測(cè)得巖芯在高壓環(huán)境下的吸水量隨時(shí)間的變化情況。
[0033]如圖1和圖2所示，按照本發(fā)明的用于頁(yè)巖的自發(fā)滲吸測(cè)量裝置的一實(shí)施例，包括圍壓栗1、巖芯夾持器2和管線(xiàn)，所述圍壓栗I通過(guò)管線(xiàn)16與所述巖芯夾持器2連接。還包括刻度管3、控制閥14和控制閥Π 5，所述刻度管3通過(guò)管線(xiàn)Π 7與所述巖芯夾持器2的底部連接，所述控制閥14通過(guò)管線(xiàn)ΙΠ8與所述巖芯夾持器2的底部連接，所述控制閥Π 5通過(guò)管線(xiàn)IV9與所