基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法，其中，该装置包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，第一倍增容器与天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；第二倍增容器与氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；围压跟踪泵与第一扩散室和第二扩散室之间的岩心夹持器相连。本发明专利技术实施例解决了两扩散室之间的压差的存在而导致的测量结果不准确的问题，同时可对扩散注入的整个过程进行自动化操作，减少人工操作的误差，有效提高了测量结果准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气勘探
，特别涉及一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法。
技术介绍
扩散是指烃类气体在浓度梯度的作用下，气体分子从高浓度区通过各种介质向低浓度区自由迁移达到平衡的一种物理过程。扩散作用是油气运移的重要机理之一，它对于油气，特别是天然气(由于分子小，重量轻，活动性强，所以在地下具有较强的扩散性)的运移、聚集、成藏、保存和破坏都起着至关重要的作用。对于已经聚集的气藏，除盖层自身的封闭能力、断层的影响之外，盖层岩石对于烃类的扩散能力是影响气藏后期改造、破坏的最重要因素；然而，除了作为常规传统的破坏因素，扩散在天然气运移、聚集和成藏过程也可能产生积极的作用和贡献，尤其在非常规致密砂岩、页岩气等领域。扩散系数作为描述天然气通过岩石扩散速度快慢的重要评价参数，是天然气扩散充注量和散失量计算必不可少的重要参数。实验室测定扩散系数多采用间接方法，即实验测定一定时间内通过样品的扩散量或浓度，再由这些实测值通过公式确定或求得扩散系数值。常规测得的扩散系数由于受实验温压条件及地质时间的限制，与实际地质条件下的岩石真正扩散能力存在着偏差，并且在地质时期中随着埋深增加、压实成岩作用的增强，天然气扩散系数在不同地质时期也是不同的。由此可见，最大程度接近实际地质高温高压条件测定岩石烃类扩散系数，对于准确评价岩石中烃类扩散能力，评估天然气扩散充注量和扩散散失量，开展常规、非常天然气的运移、聚集、成藏及保存研究及资源评价都具有极其重要的作用。目前，实验室测定岩石中烃类扩散系数时一般都采用人工增压注气的方式，即通过手动控制进气的速度和流量，使扩散室注气压力达到实验所需压力，然而，人工操作不可避免会存在误差，使得两扩散室的压力不平衡或速度不一致。由于扩散系数一般都是较小的数值，两侧扩散室压差的存在必然会导致两侧气体不是互相扩散而是在压力的作用下一侧气体向另一侧渗透，使得最终结果不准确，这种现象在高温高压实验条件下尤为明显。针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，以达到减少两扩散室之间的压差的目的，该测定设备包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、增压注入泵、围压跟踪泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，所述天然气气源与所述第一倍增容器相连，在所述天然气气源和所述第一倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀；所述氮气气源与所述第二倍增容器相连，在所述氮气气源和所述第二倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀；所述差压传感器，连接在所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间，且连接在所述第一调压阀和所述第二调压阀之间，用于检测所述第一倍增容器与所述第二倍增容器之间的压差；所述第一倍增容器与所述天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；所述第二倍增容器与所述氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；所述围压跟踪泵与所述第一扩散室和所述第二扩散室之间的岩心夹持器相连；所述第一位移变送器与所述第一扩散室相连，所述第二位移变送器与所述第二扩散室相连，用于在所述岩心夹持器两端扩散室内气体压力不同的情况下，进行伸缩调整。在一个实施方式中，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器的承压能力大于等于80MPa，耐温大于等于220℃。在一个实施方式中，所述差压传感器的承压能力大于等于80MPa，精度为0.01MPa。在一个实施方式中，上述气体扩散系数测定设备还包括：第一压力传感器、第一微调阀、第二压力传感器和第二微调阀，其中，所述第一微调阀以支路的方式连接在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间；所述第二微调阀以支路的方式连接在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间。在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间连接有第三气动阀和第六气动阀，其中，所述第三气动阀设置在靠近所述第一调压阀的一侧，所述第六气动阀设置在靠近所述第一倍增容器的一侧，所述第一压力传感器设置在所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路上，位于所述第三气动阀和所述第六气动阀之间，所述第一微调阀设置在所述第六气动阀和所述第三气动阀所在通路的第一支路上，在所述第一支路上设置有第四气动阀，所述第四气动阀位于所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路与所述第一微调阀之间，所述第一倍增容器与所述第一扩散室之间连接有第八气动阀；在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间连接有第一气动阀和第五气动阀，其中，所述第一气动阀设置在靠近所述第二调压阀的一侧，所述第五气动阀设置在靠近所述第二倍增容器的一侧，所述第二压力传感器设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路上，位于所述第五气动阀和所述第一气动阀之间，所述第二微调阀设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路的第二支路上，在所述第二支路上设置有第二气动阀，所述第二气动阀位于所述第一气动阀和所述第五气动阀所在通路与所述第二微调阀之间，所述第二倍增容器与所述第二扩散室之间连接有第七气动阀。在一个实施方式中，所述增压注入泵与所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间连接有第九气动阀。在一个实施方式中，上述气体扩散测定设备还包括：控制器，分别与所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀相连，用于对所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀的开闭状态和开闭时间进行控制。在一个实施方式中，所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀为不锈钢材质。在一个实施方式中，所述第一倍增容器包括：第一上腔体和第一下腔体，其中，第一上腔体的容积小于第一下腔体的容积，在所述第一上腔体和第一下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第一上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第一下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第一下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第一上腔体中的气体；所述第二倍增容器包括：第二上腔体和第二下腔体，其中，第二上腔体的容积小于第二下腔体的容积，在所述第二上腔体和第二下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第二上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第二下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第二下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第二上腔体中的气体。本专利技术实施例还提供了一种通过上述基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置进行基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定方法，包括：调节第一调压阀和第二调节阀，控制天然气气源向第一倍增容器注气，控制氮气气源向第二倍增容器注气；根据差压传感器检测到的压差，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中压力相对大的倍增容器自动向外排气，直至所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中的压力相等；控制所述第一倍增容器中的气体进入第一扩散室，控制所述第二倍增容器中的气体进入第二扩散室；控制增压注入泵将所述第一倍增容器、所述第一扩散室、所述第二倍增容器和所述第二扩散室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，所述天然气气源与所述第一倍增容器相连，在所述天然气气源和所述第一倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀；所述氮气气源与所述第二倍增容器相连，在所述氮气气源和所述第二倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀；所述差压传感器，连接在所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间，用于检测所述第一倍增容器与所述第二倍增容器之间的压差；所述第一倍增容器与所述天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；所述第二倍增容器与所述氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；所述围压跟踪泵与所述第一扩散室和所述第二扩散室之间的岩心夹持器相连；所述第一位移变送器与所述第一扩散室相连，所述第二位移变送器与所述第二扩散室相连，用于在所述岩心夹持器两端扩散室内气体压力不同的情况下，进行伸缩调整。

【技术特征摘要】
1.一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，所述天然气气源与所述第一倍增容器相连，在所述天然气气源和所述第一倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀；所述氮气气源与所述第二倍增容器相连，在所述氮气气源和所述第二倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀；所述差压传感器，连接在所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间，用于检测所述第一倍增容器与所述第二倍增容器之间的压差；所述第一倍增容器与所述天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；所述第二倍增容器与所述氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；所述围压跟踪泵与所述第一扩散室和所述第二扩散室之间的岩心夹持器相连；所述第一位移变送器与所述第一扩散室相连，所述第二位移变送器与所述第二扩散室相连，用于在所述岩心夹持器两端扩散室内气体压力不同的情况下，进行伸缩调整。2.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器的承压能力大于等于80MPa，耐温大于等于220℃。3.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述差压传感器的承压能力大于等于80MPa，精度为0.01MPa。4.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，还包括：第一压力传感器、第一微调阀、第二压力传感器和第二微调阀，其中，所述第一微调阀以支路的方式连接在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间；所述第二微调阀以支路的方式连接在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间。5.根据权利要求4所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间连接有第三气动阀和第六气动阀，其中，所述第三气动阀设置在靠近所述第一调压阀的一侧，所述第六气动阀设置在靠近所述第一倍增容器的一侧，所述第一压力传感器设置在所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路上，位于所述第三气动阀和所述第六气动阀之间，所述第一微调阀设置在所述第六气动阀和所述第三气动阀所在通路的第一支路上，在所述第一支路上设置有第四气动阀，所述第四气动阀位于所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路与所述第一微调阀之间，所述第一倍增容器与所述第一扩散室之间连接有第八气动阀；在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间连接有第一气动阀和第五气动阀，其中，所述第一气动阀设置在靠近所述第二调压阀的一侧，所述第五气动阀设置在靠近所述第二倍增容器的一侧，所述第二压力传感器设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路上，位于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，谢增业，国建英，董才源，付立新，王志宏，施振生，郝爱胜，王蓉，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11