测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置

摘要

本发明公开了一种测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置。它的技术方案是这样实现的：测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置，它包括数据采集系统和实验操作系统，它具体包括与三轴岩样压力室上流依次连通的上流模拟孔隙流体罐和两个测试试液储罐、上流压力变送器、上游柱塞泵，三轴岩样压力室下流依次连接下流模拟孔隙流体罐、下游柱塞泵、下流压力变送器，上、下流压力变送器之间连接差压变送器，三轴岩样压力室连接围压泵、轴压泵、回压缓冲容器、氮气瓶、回压泵、油缸。本发明具有以下有益效果：本发明结构合理、操作简单，能够模拟地层条件测定不同流动在页岩内的传递特征，研究流体对页岩半渗透膜效率的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及泥页岩孔隙压力传递分析技术，尤其涉及一种测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置。

背景技术

泥页岩压力传递造成的井壁失稳是油气井工程的一个研究难题，泥页岩中流体滤失速率取决于井内液柱压力与孔隙压力的差值△P、钻井液性能、井壁岩石的渗透率、钻井液与岩石两者之间的物化、力学作用等，这些控制因素的作用及机理是目前油气勘探开发工程迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置，能有效的测试出泥页岩渗透率和膜效率，从而分析它们对流体迁移所产生的影响。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置，它包括数据采集系统和实验操作系统，它具体包括与三轴岩样压力室9上流依次连通的上流模拟孔隙流体罐2和两个测试试液储罐1，所述三轴岩样压力室9、上流模拟孔隙流体罐2之间的管路上连接着上流压力变送器4，所述上流模拟孔隙流体罐2和两个测试试液储罐1通过三通阀连接上游柱塞泵3，所述三轴岩样压力室9下流依次连接下流模拟孔隙流体罐6、下游柱塞泵7，所述三轴岩样压力室9、下流模拟孔隙流体罐6之间的管路上连接着下流压力变送器8，所述上流压力变送器4、下流压力变送器8之间连接差压变送器5，所述三轴岩样压力室9环向压力进口端连接围压泵10，两者之间连接围压变送器11，所述三轴岩样压力室9轴向压力进口端连接轴压泵12，两者之间连接轴压变送器13，所述三轴岩样压力室9上流回压进口端连接回压缓冲容器19、氮气瓶16，在所述三轴岩样压力室9、回压缓冲容器19之间连接回压阀14、回压变送器15，在回压缓冲容器19的下流连接回压泵17、油缸18。

进一步地，所述上流模拟孔隙流体罐2、下流模拟孔隙流体罐6均选用活塞式中间容器。

进一步地，上游柱塞泵3选用双柱塞无脉冲泵；下游柱塞泵7选用单柱塞结构的电动计量泵。

进一步地，所述三轴岩样压力室9使用内装测温探头、位移传感器的三轴岩样夹持器。

进一步地，所述三轴岩样压力室9中的三轴岩样夹持器釜体采用油缸升降。

进一步地，所述围压泵10为单柱塞结构。

进一步地，所述轴压泵12为单柱塞结构。

本发明具有以下有益效果：本发明结构合理、操作简单，能够模拟地层条件测定不同流动在页岩内的传递特征，研究流体对页岩半渗透膜效率的影响。

附图说明

图1为本发明的实验装置流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

参照附图1标记说明：1、测试试液储罐，2、上流模拟孔隙流体罐，3、上游柱塞泵，4、上流压力变送器，5、差压变送器，6、下流模拟孔隙流体罐，7、下游柱塞泵，8、下流压力变送器，9、三轴岩样压力室，10、围压泵，11、围压变送器，12、轴压泵，13、轴压变送器，14、回压阀，15、回压变送器，16、氮气瓶，17、回压泵，18、油缸，19、回压缓冲容器。

本发明测定极低泥页岩渗透率和膜效率的实验装置，它包括数据采集系统和实验操作系统，它具体包括与三轴岩样压力室9上流依次连通的上流模拟孔隙流体罐2和两个测试试液储罐1，所述三轴岩样压力室9采用内装测温探头、位移传感器，釜体采用油缸升降的三轴岩样夹持器，所述三轴岩样夹持器的工作原理：轴压、围压为50MPa；最高工作温度：150℃；轴压、围压同时载，互不干扰；上下游两路试验液独立循环工作，保压精度高；釜体采用油缸升降，拆卸安装方便。所述测试试液储罐1、上流模拟孔隙流体罐2选用活塞式中间容器。所述三轴岩样压力室9、上流模拟孔隙流体罐2之间的管路上连接着上流压力变送器4，所述上流压力变送器4量程40MPa，精度0.25%F·S。所述上流模拟孔隙流体罐2和两个测试试液储罐1通过三通阀连接上游柱塞泵3，上游柱塞泵3选用双柱塞无脉冲泵。所述三轴岩样压力室9下流依次连接下流模拟孔隙流体罐6、下游柱塞泵7，所述下流模拟孔隙流体罐6选用活塞式中间容器，下游柱塞泵7选用单柱塞结构的电动计量泵。所述三轴岩样压力室9、下流模拟孔隙流体罐6之间的管路上连接着量程40MPa，精度0.25%F·S的下流压力变送器8。所述上流压力变送器4、下流压力变送器8之间连接差压变送器5，所述差压变送器5量程10MPa，静压40MPa，精度0.25% F·S。所述三轴岩样压力室9环向压力进口端连接围压泵10，所述围压泵10为单柱塞结构，具有压力自动控制功能，能保持围压恒定。工作压力：50MPa。两者之间连接围压变送器11，所述围压变送器11量程60MPa，精度0.25% F·S。所述三轴岩样压力室9轴向压力进口端连接轴压泵12，所述轴压泵12为单柱塞结构，具有压力自动控制功能，能维持轴向压力的恒定，工作压力：50MPa。两者之间连接轴压变送器13，所述轴压变送器13量程60MPa，精度0.25% F·S。由回压阀14、回压泵17、回压缓冲容器19、氮气瓶16、回压变送器15等组成上流压力稳定系统。用于控制上流循环压力，保持循环境污染压力稳定。所述三轴岩样压力室9上流回压进口端连接回压缓冲容器19、氮气瓶16，在所述三轴岩样压力室9、回压缓冲容器19之间连接回压阀14、回压变送器15，所述回压变送器15量程40MPa，精度0.25%F·S。在回压缓冲容器19的下流连接回压泵17、油缸18。

在做“化学位差诱导的渗透压力传递实验测定泥页岩膜效率”实验时：

1、在岩样上、下游两端用地层水建立△P=0（如P_上=P_下=3.5MPa）；

2、将上游用低活度试液替换地层水，关闭下游阀门形成封闭端；

3、上、下游两端形成化学位差，通过压力传感器和差压传感器实时检测岩样下游封闭端压力动态变化，下游压力大幅度减少时结束试验；

4、测得化学势诱导最大压差△P_nd（上、下游最大压差）计算页岩膜效率

在做“泥页岩水力压差传递实验测定泥页岩渗透率”实验时：

1、              建立初始压差△P，

  P_上为P_m，

P_下为P_o

△P＝P_m-P_o

2、P_m用回压阀14控制，实验过程中上游柱塞泵3不断的打，维护P_m恒定；

3、Po用传感器上限控制，达到Po下游柱塞泵7停，关阀门封闭下游；

4、实时检测岩样下游封闭端压力动态变化。

用t₂时刻下游压力P（L，t₂）

t₁时刻下游压力P（L，t₁）

计算泥页岩渗透率

式中：K——渗透率；μ——钻井液流体粘度；β——流体静态压缩率；V——下游封闭体积；A——岩样横截面积；L——岩样长度。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。