本发明专利技术提供了一种测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置及方法，属于油气田开发领域。所述装置包括恒温油浴(1)和安装在恒温油浴(1)内的夹持器(2)、容器(16)和高压气瓶(11)；在所述夹持器(2)内安装有铅套筒(4)，所述铅套筒(4)为两端开口的筒状结构，在铅套筒(4)的一端装有堵头(3)，另一端装有带阀门堵头(7)；所述堵头(3)的外圆柱面和带阀门堵头(7)的外圆柱面均与铅套筒(4)的内表面密封接触；所述堵头(3)和带阀门堵头(7)之间的铅套筒(4)的内腔形成样品腔，在所述样品腔中装有多孔隙介质(5)。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，属于油气田开发领域。所述装置包括恒温油浴(1)和安装在恒温油浴(1)内的夹持器(2)、容器(16)和高压气瓶(11)；在所述夹持器(2)内安装有铅套筒(4)，所述铅套筒(4)为两端开口的筒状结构，在铅套筒(4)的一端装有堵头(3)，另一端装有带阀门堵头(7)；所述堵头(3)的外圆柱面和带阀门堵头(7)的外圆柱面均与铅套筒(4)的内表面密封接触；所述堵头(3)和带阀门堵头(7)之间的铅套筒(4)的内腔形成样品腔，在所述样品腔中装有多孔隙介质(5)。【专利说明】
本专利技术属于油气田开发领域，具体涉及。
技术介绍
目前文献中测量气体在液体中的扩散系数测定方法，一般说来这些方法分为两类:直接法和间接法。无论是直接还是间接测量，都只能描述气体在液相中的浓度或者说扩散量，而不能直接测量出气体的扩散系数。(I)直接法:在不同的时间和不同的扩散距离对流体采样，然后把这些样本进行分析，得到气体的浓度数据，再结合相应的数学模型，推导出扩散系数。但是，采样的过程干扰了系统中的流场，从而引起实验的误差。(2)间接法:NMR (核磁共振)和PVT (压力-体积-温度)方法是两种应用最广泛的间接测量方法，相对于直接测量，这种方法不需要取样和进行取样的分析。NMR方法可以通过核磁共振光谱直接测量出密闭体系中气体的浓度，但是昂贵的价格是大多数实验室所无法承受的。PVT法是比较常规的一种方法，该法只需要一个密闭的容器或者玻璃微管来容纳试验用的气体和液体。对于气体在饱和流体的多孔隙介质中的扩散系数，目前没有成型的测定装置及测定方法，有许多学者尝试采用各种方法进行测定，郭彪等测定了 CO2在饱和模拟盐水的多孔介质中扩散系数，其采用的多孔隙介质为露头砂填充的实验模型，首先将该模型抽真空，饱和模拟盐水，然后恒压条件下泵入CO2，计量不同时间下CO2的累积注入量，当累积注入量在Ih内不变时停泵，通过作图得到注入量和时间平方根的关系的斜率，进而可以计算得到扩散系数。其采用的实验装置无法进行真实岩心中气体扩散系数的测定。Zhaowen Li测定了气体在分别饱和原油或者盐水的多孔隙介质中的扩散系数，其采用的多孔隙介质为真实岩心，用环氧树脂将岩心的两端封死，然后分别饱和原油或者盐水，气体通过岩心柱侧面扩散进入多孔隙介质，该扩散过程为径向扩散过程，通过记录不同时间下的压力变化，将压力-时间数据代入指定的模型计算得到扩散系数，其缺少气体在真实岩心中轴向扩散系数的测定装置和测定方法。中华人们共和国石油天然气行业标准SY/T6129-1995制定了岩石中烃类气体扩散系数测定标准，该标准通过将岩心固定在夹持器内，在岩心两端的扩散室分别通入氮气和烃类气体，通过气相色谱分别测定不同时间条件下两端气体的组成，通过处理可以得到烃类气体在多孔隙介质的扩散系数，该方法的缺点有二:一是在缺少气相色谱的条件下难以实现；二是通过对两端扩散室气体取样会破坏扩散平衡造成较大实验误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供，测定气体在饱和流体的多孔隙介质中轴向扩散系数，通过记录气体压力随时间的变化，利用特定的数学模型可以获得气体在饱和流体的多孔隙介质中的扩散系数。本专利技术是通过以下技术方案实现的:一种测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置包括恒温油浴I和安装在恒温油浴I内的夹持器2、容器16和高压气瓶11 ；在所述夹持器2内安装有铅套筒4，所述铅套筒4为两端开口的筒状结构，在铅套筒4的一端装有堵头3，另一端装有带阀门堵头7 ；所述堵头3的外圆柱面和带阀门堵头7的外圆柱面均与铅套筒4的内表面密封接触；所述堵头3和带阀门堵头7之间的铅套筒4的内腔形成样品腔，在所述样品腔中装有多孔隙介质5。所述堵头3上连接有堵头连杆的一端，所述堵头连杆的另一端伸出所述夹持器2并固定在所述夹持器2上；在所述堵头3上开有两个与其轴线平行的通孔；其中一个通孔通过管线与位于夹持器2外面的抽真空阀门14连接，该通孔使样品室与抽真空阀门14连通，另一个通孔通过管线与位于夹持器2外面的阀门15的一端连接，该通孔使样品室与阀门15连通，所述阀门15的另一端连接容器16的一端，所述容器16的另一端通过注入阀门17与位于恒温油浴I外面的恒压注入泵18连接。所述带堵头阀门7上靠近样品腔的一端为里端，另一端为外端，所述外端、里端以及带堵头阀门7的内圆柱面围成一个空腔，该空腔为气体扩散室13 ；在所述里端上设有扩散阀门6，所述扩散阀门6控制所述样品腔与气体扩散室13的连通，即如果扩散阀门6打开，则样品腔和气体扩散室13连通，否则，样品腔和气体扩散室13是不连通的；所述扩散阀门6的开关通过阀门手柄9来控制，所述阀门手柄9的一端位于所述扩散阀门6处，另一端穿过气体扩散室13后穿出带阀门堵头7的外端以及夹持器2，并安装在所述夹持器2上；这样，铅套筒4通过堵头3上的堵头连杆和带阀门堵头7上的阀门手柄9安装在夹持器2内的。在所述带阀门堵头7的外端上设有与其轴线平行的两个通孔，其中一个通孔通过管线连接位于恒温油浴I外面的压力传感器8，该通孔使气体扩散室13与压力传感器8连通，所述压力传感器8用于检测气体扩散室13内的气体压力，另一个通孔通过高压阀门10连接位于夹持器2外面的高压气瓶11，该通孔使气体扩散室13与高压阀门10连通。所述带阀门堵头7的里端与多孔隙介质5接触处的端面上设有导流槽，所述导流槽的面积占该端面面积的比例大于多孔隙介质5的端面的面孔率。设多孔隙介质5的长度为L，所述堵头3厚度为M，所述带阀门堵头7的厚度为N，则L、M和N之和要小于铅套筒4的长度。一种利用所述测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置进行测定的方法包括以下步骤:(A)实验温度和实验压力条件下，多孔隙介质饱和流体过程；(B)实验温度和实验压力条件下，气体扩散过程。所述步骤(A)包括以下步骤:(Al)使用阀门手柄9关闭扩散阀门6，隔绝多孔隙介质5和扩散气体室13 ；(A2)设定恒温油浴I内的温度为指定实验温度，恒温4小时使整个装置的温度稳定;(A3)关闭阀门15，打开抽真空阀门14，利用真空泵从抽真空阀门14处对整个多孔隙介质5抽真空24小时；(A4)关闭抽真空阀门14，打开阀门15和注入阀门17，利用恒压注入泵18将容器16中的流体通过阀门15注入到多孔隙介质5中，恒压到实验压力下保持3天，这3天中一直保持阀门15和注入阀门17是打开的状态；(A5)关闭阀门15，多孔隙介质饱和流体过程结束。所述步骤⑶包括以下步骤(即关闭阀门15后进行下面的步骤):(BI)打开高压阀门10，高压气瓶11通过高压阀门10向扩散气体室13充入气体，当压力到达实验压力时，关闭高压阀门10 ；(B2)利用阀门手柄9打开扩散阀门6，同时利用压力传感器8记录不同时间下气体扩散室13内的压力，此时气体扩散室13中的气体通过扩散阀门6向多孔隙介质5扩散；(B3)记录实验数据，即不同时间下的压力值(即压力-时间)，当实验压力在I小时内保持不变时，停止实验；(B4)对实验数据进行处理，求得气体在饱和流体的多孔隙介质中轴向扩散系数。所述步骤(B4)具体包括以下步骤:(B41)以实验的初始压力与实验过程中记录的压力的差为纵轴，以实验时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测定气体在多孔隙介质中轴向扩散系数的装置，其特征在于：所述装置包括恒温油浴(1)和安装在恒温油浴(1)内的夹持器(2)、容器(16)和高压气瓶(11)；在所述夹持器(2)内安装有铅套筒(4)，所述铅套筒(4)为两端开口的筒状结构，在铅套筒(4)的一端装有堵头(3)，另一端装有带阀门堵头(7)；所述堵头(3)的外圆柱面和带阀门堵头(7)的外圆柱面均与铅套筒(4)的内表面密封接触；所述堵头(3)和带阀门堵头(7)之间的铅套筒(4)的内腔形成样品腔，在所述样品腔中装有多孔隙介质(5)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：伦增珉，计秉玉，吕成远，王海涛，潘伟义，王锐，周霞，骆铭，赵春鹏，张淑杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司， 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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