一种高温高压热流体渗流模拟装置的制造方法
一种高温高压热流体渗流模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种渗流模拟装置，具体涉及一种实验研宄用成岩控制因素模拟和储层流体渗流模拟装置，属于成岩环境模拟和储层渗流物理模拟技术领域。
【背景技术】
[0002]岩石成岩是一个十分复杂的过程，压力、温度、流体性质、粘土矿物含量、岩石颗粒组成等的变化均会影响成岩时间及成岩质量。人造岩心特别是大尺寸人造岩心是储层渗流规律、射孔、酸化压裂评价等研宄的基础介质，因此需要对成岩的影响因素进行的定量分析，以提高现有人造岩心的制备效率，准确分析不同因素对成岩时间的影响。
[0003]目前对成岩时间不同影响因素的分析多通过人造岩心压实设备进行，现有人造岩心压实设备多采用液压缸驱动活塞杆压实岩心原料，可制备使用人造胶类物质的人造岩心，但此种人造岩心结构组成与真实岩心区别较大，并且人造胶类物质形成的胶结物与地层真实岩心不同，难以用于模拟真实岩心，而接近真实岩心的人造岩心不含人造胶类物质，需要高温高压条件的压制并且岩心压制过程压制温度和压力呈阶梯性变化，现有人造岩心制备装置压实周期长(大于10天)、效率低，且压实过程中不能模拟热流体动态变化所引发的胶结物化学反应，因此难以进行成岩影响因素的定量分析。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种可对成岩时间不同影响因素的影响程度进行定量分析，从而提高人造岩心的制备效率的高温高压热流体渗流模拟装置，该装置可实现地层高温高压热流体渗流物理模拟并且可以用于制备人造岩心。
[0005]实现本发明目的所采用的技术方案为，一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括岩心容纳装置和与岩心容纳装置连通的流体循环单元，所述岩心容纳装置为成岩反应控制模拟装置，流体循环单元为热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置外设有与之连通的高温高压泵；所述成岩反应控制模拟装置包括带活塞的前腔体、带活塞的后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，后压帽中沿轴向开设有进油孔和排油孔，高温高压泵通过进油孔与后腔体连通，前压帽中沿轴向开设有用于连通前腔体与外界的排液孔，所述前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔和出液孔，热流体循环单元通过进液孔和出液孔与成岩反应控制模拟装置连通；所述热流体循环单元包括平流泵以及与平流泵连通的循环容器A和循环容器B，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门和压力变送器的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套。
[0006]成岩反应控制模拟装置外设有电脑、与电脑电连接的数据采集器和与各用电组件电连接的电源控制开关，温度变送器和压力变送器均连接数据采集器的输入端。
[0007]成岩反应控制模拟装置外设有量筒和积液瓶，量筒通过带阀门的管道与后压帽的排油孔连通，积液瓶通过带阀门和压力变送器的管道与前压帽的排液孔连通，积液瓶的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平。
[0008]后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔，位移导向通孔中设有位移导向杆，位移导向杆与位移导向通孔之间通过密封圈密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有与数据采集器输入端电连接的位移传感器。
[0009]所述前压帽由堵头和套设于堵头上的压套构成，堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔位于套芯中，压套中沿轴向开设有回压孔，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通。
[0010]前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中均设有孔塞，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间的径向夹角为180°。
[0011]前腔体中设有由2层滤网和夹设于2层滤网之间的滤纸构成的过滤层，过滤层与前压帽端面接触。
[0012]连接块中开设有与后腔体连通的两个复位通孔，复位通孔呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置外设有动力元件，动力元件通过复位通孔与后腔体连通。
[0013]成岩反应控制模拟装置的复位通孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈进行密封。
[0014]循环容器A和循环容器B两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，上端盖和下端盖的端部均设有密封圈，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒，所述出液管道A上安装有连通阀门，出液管道B上安装有排空阀。
[0015]由上述技术方案可知，本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置中，成岩反应控制模拟装置通过连接块和2个分别嵌设于前腔体和后腔体中的活塞分隔成四个密封空间，依次为:
[0016]I)由后压帽和后腔体中的活塞密封的液压动力舱，后压帽中开设有进油孔、排油孔和位移导向通孔，高温高压泵通过管道将高压液压油泵入液压动力舱中，液压油推动活塞和压杆沿位移导向通孔向前移动，将压力传导至前腔体中；
[0017]2)由后腔体中的活塞和连接块密封的复位舱，连接块的侧面开设有两个复位通孔，复位通孔将外界与复位舱连通，其中一个复位通孔通过带阀门的管道与动力元件连通，动力元件可实现压杆和活塞的气动复位或液动复位，根据复位方式的不同，动力元件可选空气压缩机或液压泵，岩心压制结束后通过动力元件向复位舱中充入流体加压，复位舱中的高压流体推动活塞和压杆向后移动退回至初始位置；
[0018]3)由连接块和前腔体中的活塞密封的压力传导舱，通过压杆将液压动力舱中的压力传导至模拟反应舱；
[0019]4)由前压帽和前腔体中的活塞密封的模拟反应舱，岩心原料(砂岩颗粒、泥岩颗粒及天然盐类)放置于模拟反应舱中，前压帽的堵头中开设有排液孔，前腔体侧面设有与热流体循环单元连接的进液孔与出液孔，初始压制过程中关闭排液孔、进液孔和出液孔，随着压制的进行岩心孔隙体积不断减小，当装入的岩心原料饱含水时，岩心原料间的流体从孔隙中被挤出，并在模拟反应舱内承受一部分压实压力，该部分压力即为无效压力，随着岩心体积进一步减小，被压出流体体积增加，无效压力增大，当无效压力多1/3压实压力时，可打开前腔体排液孔阀门排液，将模拟反应舱内流体排出，减小流体承受压力，从而提高有效压实压力，滤网和滤纸构成的过滤层可有效阻挡岩心原料随液体排出成岩反应控制模拟装置，当岩样体积在设定温度压力条件下稳定后，关闭排液孔，打开进液孔与出液孔阀门，在循环容器中注入模拟地层水，设置智控恒温套的温度用于模拟地下高温环境，通过循环容器A和循环容器B两个循环容器分别实现模拟地层水的正向和反向循环，通过设置不同温度变化、不同矿化度及模拟地层水性质，从而实现模拟高温高压流体在成岩过程中的作用，当使用已制备好的人造岩心或真实岩心进行上述操作时，可以实现对储层渗流机理的模拟及地层条件下注采关系的模拟。
[0020]成岩反应控制模拟装置中前压帽、活塞、连接块和后压帽与成岩反应控制模拟装置内壁之间以及位移导向杆与位移导向通孔之间均通过密封圈进行密封，模拟热流体循环过程中岩心原料始终位于智控恒温套中，模拟有效压实压力可达150MPa，模拟反应温度可达150°C，可以真实模拟地层条件下的温压系统，使得原料中天然盐类所含的钙质、铁质和粘土矿物在颗粒接触面上发生胶结、压溶、溶蚀、交代等过程，可真实模拟地壳成岩过程中的钙质、泥质等胶结作用，因此可用于模拟成岩过程及定量分析不同因素对成岩的影响作用；由于其密封性能良好，可长时间保温和保压，具有可高温、高压、长时间工作的特点；活塞和压杆由空气压缩机驱动回复初始位置，相比于现有小型岩心制备装置或渗流模拟装置，本发明提供的成岩反应控制模拟装置提供的渗流物理模拟 环境有效尺寸最大为50*50*20cm，可制备长度达15cm、直径达50cm的大尺寸人造岩心。
[0021]成岩反应控制模拟装置的进气孔、排气孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，各孔均通过快速接头与对应管道连通，便于成岩反应控制模拟装置与对接设备的组装与拆卸，装置中各阀门和管道均使用统一标准，零部件通用性强；成岩反应控制模拟装置的各组件间均通过密封圈进行密封，保证四个密封空间不漏压；前压帽为堵头与压套组合的结构，压套与堵头之间的间隙通过压套中开设的回压孔与外界连通，大大降低成岩反应控制模拟装置的开启难度，使装置易于操作；前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，可依据实验岩心长度不同调整出液孔连接位置，实现不同长度岩心、不同岩心部位渗流环境及过程的模拟。
[0022]智控恒温套和内置的温度变送器为模拟成岩过程提供温度控制环境，压力变送器和温度变送器均带有参数显示功能，可测量并显示压制过程中模拟反应舱、液压动力舱、热流体循环单元中液体流入/流出端的压力值以及智控恒温套内的温度值；位移传感器通过位移导向杆与后腔体中的活塞连接，通过位移传感器可获得岩心原料的变形量，提高变形量的计量精度；电源控制开关控制装置中用电组件的电路连通，根据需要开启对应的用电组件，避免用电浪费；数据采集器用于实时采集温度变送器、压力变送器、电子天平及位移传感器的数据，并将数据传输至电脑中记录，热流体渗流过程中的温度、压力、压实位移变化量以及排液体积等参数通过数据采集器和电脑进行采集和记录，其采集记录频率ls/次?60min/次，使用自动采集系统避免了人工记录可能出现的记录错误，有效减少了实验操作人员数量及工作强度，对热流体渗流过程进行实时监控，可有效避免因设备故障等突发因素导致的安全事故；量筒和积液瓶均用于存储和度量排出液体的体积，记录的温度、压力及压实位移等参数可用于计算人造岩心的压缩系数，记录的排液体积参数可用于计算原始的含水饱和度和压实后岩心的密度、孔隙压缩率、岩心有效渗透率等评价参数。
[0023]循环容器A和循环容器B均通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，并且下方均连通有带连通阀门和排空阀的三通管道，进行热流体渗流模拟时，首先打开循环容器A下部的连通阀门、关闭排空阀，同时打开循环容器B下部排空阀、关闭连通阀门；随后打开平流泵，设置平流泵泵入流速，通过平流泵向循环容器A中压入流体推动循环容器A中活塞向上运动，进而使循环容器A内流体(模拟地层水)从进液孔以一定流速进入压实岩样中，进入岩样的流体在压差作用下向出液孔汇聚，通过管道流入循环容器B中，当循环容器A中流体排净后，关闭循环容器A连通阀门、打开排空阀，同时打开循环容器B连通阀门、关闭排空阀，实现流体反向循环。
[0024]与现有技术相比，本发明提供的高温高压热流体模拟器，其优点在于:
[0025]1、本发明提供的装置中岩心压实部分(成岩反应控制模拟装置)与动力部分(高温高压泵)分开，减小了核心部件成岩反应控制模拟装置的体积和重量，核心部分(成岩反应控制模拟装置)组合设计，降低了实验后清理、维护难度；
[0026]2、本发明提供的装置中成岩反应控制模拟装置各孔接口处的孔径相同，可使用快速接头与相应管道连通，便于组装、拆卸，阀门、管道统一标准，零部件通用性好；
[0027]3、本发明提供的装置实现了高温高压热流体的循环，成岩反应控制模拟装置有效压力可达150MPa，工作温度可达150°C，并可在120?150°C高温条件下连续工作360h以上，可以模拟地层真实条件下的温压、流体系统，具有可高温、高压、长时间工作及实时控制的特点；
[0028]4、本发明提供的装置可实现岩心压制过程中的温度、压力以及排液体积等参数的自动采集和记录，其采集记录频率Is/次?60min/次，使用自动采集系统避免了人工记录可能出现的记录错误，有效减少了实验操作人员数量及工作强度；
[0029]5、本发明提供的装置可根据实验需要，进行成岩因素控制模拟、渗流机理模拟及油藏注采关系模拟等多种物理模拟实验，具有一机多用的良好特性。
【附图说明】
[0030]图1为本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置的结构示意图。
[0031]图2为成岩反应控制模拟装置的结构示意图。
[0032]其中，1-成岩反应控制模拟装置，2-高温高压泵，3-热流体循环单元，4-积液瓶，5-电子天平，6-电脑，7-压力变送器，8-位移传感器，9-智控恒温套，10-量筒，11-支架，12-阀门，13-温度变送器，14-动力元件，15-数据采集装置，16-电源控制开关，17-循环容器A，18-循环容器B，19-活塞，20-平流泵，21-三通管道，22-后压帽，23-后腔体，24-压杆，25-进气孔，26-连接块，27-前腔体，28-进液孔，29-滤纸，30-滤网，31-螺纹孔，32-压套，33-堵头，34-出液孔，35-孔塞，36-密封圈，37-螺纹连接端，38-排气孔层，39-位移导向杆，40-位移导向通孔，41-连通阀门，42-排空阀，43-回压孔，44-排液孔。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
[0034]本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置，其结构如图1和图2所示，包括成岩反应控制模拟装置I以及与成岩反应控制模拟装置连通的高温高压泵2、热流体循环单元3和动力元件14，本实施例采用气动复位，动力元件选用空气压缩机，成岩反应控制模拟装置外设有电脑6、与电脑电连接的数据采集器15和与各用电组件电连接的电源控制开关16 ;
[0035]所述成岩反应控制模拟装置如图2所示，包括前腔体27、后腔体23以及连接前腔体与后腔体的连接块26，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆24，连接块侧面开设有与后腔体连通的两个复位通孔，分别为排气孔38和进气孔25，排气孔38和进气孔25均呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置通过进气孔与空气压缩机连通，前腔体和后腔体中均设有活塞19，压杆通过两端的螺纹连接端37分别与2个活塞螺纹连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽22进行密封，前压帽和后压帽的端部均开设有用于开启压帽的螺纹孔31，后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔40，位移导向通孔中设有位移导向杆39，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈36进行密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有位移传感器8，后压帽中沿轴向开设有排油孔和进油孔，排油孔通过带阀门的管道与量筒10连通，前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔28和2个以上出液孔34，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间夹角为180°，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中设有孔塞35，所述前压帽由带排液孔44的堵头33和套设于堵头上的压套32构成，所述堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔开设于套芯中并且通过带阀门和压力变送器的管道与积液瓶4连通，压套中沿轴向开设有回压孔43，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通，前腔体中设有由2层滤网30和夹设于2层滤网之间的滤纸29构成的过滤层，过滤层与前压帽的堵板端面接触，成岩反应控制模拟装置的进气孔、排气孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同；
[0036]所述热流体循环单元包括平流泵20以及与平流泵连通的循环容器A17和循环容器B18，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门12和压力变送器8的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道21，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒10，所述出液管道A上安装有连通阀门41，出液管道B上安装有排空阀42 ；
[0037]积液瓶 的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平5，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套，温度变送器、压力变送器、电子天平和位移传感器均连接数据采集器的输入端。
[0038]本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置，其工作过程如下:
[0039]I)将岩心原料(砂岩颗粒、泥岩颗粒及天然盐类)放置于模拟反应舱中，封闭成岩反应控制模拟装置；
[0040]2)开启高温高压泵，高温高压泵通过管道将高压液压油泵入液压动力舱中，液压油推动活塞和压杆向前移动将压力传导至前腔体中，压杆推动前腔体中活塞前移，压制岩心原料，位移传感器测量岩心原料的变形量，数据采集器采集岩心原料的变形量并将数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/次；
[0041]3)初始压制过程中关闭排液孔、进液孔和出液孔，随岩心孔隙体积减小，流体被从岩心原料的孔隙中挤出，并在模拟反应舱内承受一部分压实压力，该部分压力即为无效压力，随着岩心体积进一步减小，被压出流体体积增加，无效压力增大，当无效压力多1/3压实压力时，打开与前腔体排液孔连通管道的阀门进行排液，将模拟反应舱内流体排出至积液瓶中，减小流体承受压力，提高有效压实压力，积液瓶下方的电子天平测量排出流体的重量并将重量信息输送至数据采集器中，数据采集器将采集的数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/次；
[0042]4)当岩样体积在设定温度和设定压力条件下稳定后，关闭排液孔，打开与进液孔和出液孔连通管道的阀门，在循环容器A的流体舱中灌入模拟地层水，设置智控恒温套的温度用于模拟地下高温环境，加热模拟地层水和成岩反应控制模拟装置中的流体形成热流体，待热流体温度稳定后，打开循环容器A下方的连通阀门、关闭排空阀，同时打开循环容器B下方的排空阀、关闭连通阀门；
[0043]5)打开平流泵，设置平流泵泵入流速，通过平流泵向循环容器A的压力舱中压入流体推动循环容器A中活塞向上运动，进而使循环容器A流体舱内热流体以一定流速从成岩反应控制模拟装置进液孔进入压实岩样中；
[0044]6)进入岩样的流体在压差作用下向出液孔汇聚，通过管线流入循环容器B的流体舱中，当循环容器A流体舱中热流体排净后，关闭循环容器A的连通阀门、打开排空阀，同时打开循环容器B的连通阀门、关闭排空阀，实现热流体反向循环；
[0045]7)压力变送器和温度变送器检测压制过程中模拟反应舱、液压动力舱、热流体循环单元中液体流入/流出端的压力值以及智控恒温套内的温度值，并将检测的数据输送至数据采集器中，数据采集器将采集的数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/ 次；
[0046]8)岩心压制结束后通过动力元件向复位舱中充入流体加压，复位舱中的高压流体推动活塞和压杆向后移动，活塞和压杆将液压动力舱中的高压液压油挤压至量筒中，高压液压油完全排出同时活塞和压杆退回至初始位置。
[0047]记录的温度、压力及压实位移等参数可用于计算人造岩心的压缩系数，记录的排液体积参数可用于计算原始的含水饱和度和压实后岩心的密度、孔隙压缩率、岩心有效渗透率等评价参数。
【主权项】
1.一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括岩心容纳装置和与岩心容纳装置连通的流体循环单元，其特征在于:所述岩心容纳装置为成岩反应控制模拟装置，流体循环单元为热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置外设有与之连通的高温高压泵；所述成岩反应控制模拟装置包括带活塞的前腔体、带活塞的后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，后压帽中沿轴向开设有进油孔和排油孔，高温高压泵通过进油孔与后腔体连通，前压帽中沿轴向开设有用于连通前腔体与外界的排液孔，所述前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔和出液孔，热流体循环单元通过进液孔和出液孔与成岩反应控制模拟装置连通；所述热流体循环单元包括平流泵以及与平流泵连通的循环容器A和循环容器B，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门和压力变送器的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套。2.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置外设有电脑、与电脑电连接的数据采集器和与各用电组件电连接的电源控制开关，温度变送器和压力变送器均连接数据采集器的输入端。3.根据权利要求2所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置外设有量筒和积液瓶，量筒通过带阀门的管道与后压帽的排油孔连通，积液瓶通过带阀门和压力变送器的管道与前压帽的排液孔连通，积液瓶的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平。4.根据权利要求2所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔，位移导向通孔中设有位移导向杆，位移导向杆与位移导向通孔之间通过密封圈密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有与数据采集器输入端电连接的位移传感器。5.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:所述前压帽由堵头和套设于堵头上的压套构成，堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔位于套芯中，压套中沿轴向开设有回压孔，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通。6.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中均设有孔塞，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间的径向夹角为180°。7.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:前腔体中设有由2层滤网和夹设于2层滤网之间的滤纸构成的过滤层，过滤层与前压帽端面接触。8.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:连接块中开设有与后腔体连通的两个复位通孔，复位通孔呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置外设有动力元件，动力元件通过复位通孔与后腔体连通。9.根据权利要求8所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置的复位通孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈进行密封。10.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:循环容器A和循环容器B两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，上端盖和下端盖的端部均设有密封圈，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒，所述出液管道A上安装有连通阀门，出液管道B上安装有排空阀。
【专利摘要】本发明提供了一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括成岩反应控制模拟装置以及与成岩反应控制模拟装置连通的高温高压泵和热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置包括前腔体、后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，成岩反应控制模拟装置通过前腔体上开设的进液孔和出液孔连通热流体循环单元，通过后压帽的进油孔连通高温高压泵，成岩反应控制模拟装置与热流体循环单元的循环容器上均套设有智控恒温套；该装置可实现地层高温高压热流体渗流物理模拟，对成岩时间不同影响因素的影响程度进行定量分析并可用于制备人造岩心。
【IPC分类】G01N1/28, G01N15/08
【公开号】CN104897551
【申请号】CN201510345419
【发明人】潘琳, 李龙龙, 王琥, 袁晓蔷, 胡雅洁, 陈鹏
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种渗流模拟装置，具体涉及一种实验研宄用成岩控制因素模拟和储层流体渗流模拟装置，属于成岩环境模拟和储层渗流物理模拟技术领域。
【背景技术】
[0002]岩石成岩是一个十分复杂的过程，压力、温度、流体性质、粘土矿物含量、岩石颗粒组成等的变化均会影响成岩时间及成岩质量。人造岩心特别是大尺寸人造岩心是储层渗流规律、射孔、酸化压裂评价等研宄的基础介质，因此需要对成岩的影响因素进行的定量分析，以提高现有人造岩心的制备效率，准确分析不同因素对成岩时间的影响。
[0003]目前对成岩时间不同影响因素的分析多通过人造岩心压实设备进行，现有人造岩心压实设备多采用液压缸驱动活塞杆压实岩心原料，可制备使用人造胶类物质的人造岩心，但此种人造岩心结构组成与真实岩心区别较大，并且人造胶类物质形成的胶结物与地层真实岩心不同，难以用于模拟真实岩心，而接近真实岩心的人造岩心不含人造胶类物质，需要高温高压条件的压制并且岩心压制过程压制温度和压力呈阶梯性变化，现有人造岩心制备装置压实周期长(大于10天)、效率低，且压实过程中不能模拟热流体动态变化所引发的胶结物化学反应，因此难以进行成岩影响因素的定量分析。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种可对成岩时间不同影响因素的影响程度进行定量分析，从而提高人造岩心的制备效率的高温高压热流体渗流模拟装置，该装置可实现地层高温高压热流体渗流物理模拟并且可以用于制备人造岩心。
[0005]实现本发明目的所采用的技术方案为，一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括岩心容纳装置和与岩心容纳装置连通的流体循环单元，所述岩心容纳装置为成岩反应控制模拟装置，流体循环单元为热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置外设有与之连通的高温高压泵；所述成岩反应控制模拟装置包括带活塞的前腔体、带活塞的后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，后压帽中沿轴向开设有进油孔和排油孔，高温高压泵通过进油孔与后腔体连通，前压帽中沿轴向开设有用于连通前腔体与外界的排液孔，所述前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔和出液孔，热流体循环单元通过进液孔和出液孔与成岩反应控制模拟装置连通；所述热流体循环单元包括平流泵以及与平流泵连通的循环容器A和循环容器B，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门和压力变送器的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套。
[0006]成岩反应控制模拟装置外设有电脑、与电脑电连接的数据采集器和与各用电组件电连接的电源控制开关，温度变送器和压力变送器均连接数据采集器的输入端。
[0007]成岩反应控制模拟装置外设有量筒和积液瓶，量筒通过带阀门的管道与后压帽的排油孔连通，积液瓶通过带阀门和压力变送器的管道与前压帽的排液孔连通，积液瓶的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平。
[0008]后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔，位移导向通孔中设有位移导向杆，位移导向杆与位移导向通孔之间通过密封圈密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有与数据采集器输入端电连接的位移传感器。
[0009]所述前压帽由堵头和套设于堵头上的压套构成，堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔位于套芯中，压套中沿轴向开设有回压孔，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通。
[0010]前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中均设有孔塞，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间的径向夹角为180°。
[0011]前腔体中设有由2层滤网和夹设于2层滤网之间的滤纸构成的过滤层，过滤层与前压帽端面接触。
[0012]连接块中开设有与后腔体连通的两个复位通孔，复位通孔呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置外设有动力元件，动力元件通过复位通孔与后腔体连通。
[0013]成岩反应控制模拟装置的复位通孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈进行密封。
[0014]循环容器A和循环容器B两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，上端盖和下端盖的端部均设有密封圈，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒，所述出液管道A上安装有连通阀门，出液管道B上安装有排空阀。
[0015]由上述技术方案可知，本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置中，成岩反应控制模拟装置通过连接块和2个分别嵌设于前腔体和后腔体中的活塞分隔成四个密封空间，依次为:
[0016]I)由后压帽和后腔体中的活塞密封的液压动力舱，后压帽中开设有进油孔、排油孔和位移导向通孔，高温高压泵通过管道将高压液压油泵入液压动力舱中，液压油推动活塞和压杆沿位移导向通孔向前移动，将压力传导至前腔体中；
[0017]2)由后腔体中的活塞和连接块密封的复位舱，连接块的侧面开设有两个复位通孔，复位通孔将外界与复位舱连通，其中一个复位通孔通过带阀门的管道与动力元件连通，动力元件可实现压杆和活塞的气动复位或液动复位，根据复位方式的不同，动力元件可选空气压缩机或液压泵，岩心压制结束后通过动力元件向复位舱中充入流体加压，复位舱中的高压流体推动活塞和压杆向后移动退回至初始位置；
[0018]3)由连接块和前腔体中的活塞密封的压力传导舱，通过压杆将液压动力舱中的压力传导至模拟反应舱；
[0019]4)由前压帽和前腔体中的活塞密封的模拟反应舱，岩心原料(砂岩颗粒、泥岩颗粒及天然盐类)放置于模拟反应舱中，前压帽的堵头中开设有排液孔，前腔体侧面设有与热流体循环单元连接的进液孔与出液孔，初始压制过程中关闭排液孔、进液孔和出液孔，随着压制的进行岩心孔隙体积不断减小，当装入的岩心原料饱含水时，岩心原料间的流体从孔隙中被挤出，并在模拟反应舱内承受一部分压实压力，该部分压力即为无效压力，随着岩心体积进一步减小，被压出流体体积增加，无效压力增大，当无效压力多1/3压实压力时，可打开前腔体排液孔阀门排液，将模拟反应舱内流体排出，减小流体承受压力，从而提高有效压实压力，滤网和滤纸构成的过滤层可有效阻挡岩心原料随液体排出成岩反应控制模拟装置，当岩样体积在设定温度压力条件下稳定后，关闭排液孔，打开进液孔与出液孔阀门，在循环容器中注入模拟地层水，设置智控恒温套的温度用于模拟地下高温环境，通过循环容器A和循环容器B两个循环容器分别实现模拟地层水的正向和反向循环，通过设置不同温度变化、不同矿化度及模拟地层水性质，从而实现模拟高温高压流体在成岩过程中的作用，当使用已制备好的人造岩心或真实岩心进行上述操作时，可以实现对储层渗流机理的模拟及地层条件下注采关系的模拟。
[0020]成岩反应控制模拟装置中前压帽、活塞、连接块和后压帽与成岩反应控制模拟装置内壁之间以及位移导向杆与位移导向通孔之间均通过密封圈进行密封，模拟热流体循环过程中岩心原料始终位于智控恒温套中，模拟有效压实压力可达150MPa，模拟反应温度可达150°C，可以真实模拟地层条件下的温压系统，使得原料中天然盐类所含的钙质、铁质和粘土矿物在颗粒接触面上发生胶结、压溶、溶蚀、交代等过程，可真实模拟地壳成岩过程中的钙质、泥质等胶结作用，因此可用于模拟成岩过程及定量分析不同因素对成岩的影响作用；由于其密封性能良好，可长时间保温和保压，具有可高温、高压、长时间工作的特点；活塞和压杆由空气压缩机驱动回复初始位置，相比于现有小型岩心制备装置或渗流模拟装置，本发明提供的成岩反应控制模拟装置提供的渗流物理模拟 环境有效尺寸最大为50*50*20cm，可制备长度达15cm、直径达50cm的大尺寸人造岩心。
[0021]成岩反应控制模拟装置的进气孔、排气孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，各孔均通过快速接头与对应管道连通，便于成岩反应控制模拟装置与对接设备的组装与拆卸，装置中各阀门和管道均使用统一标准，零部件通用性强；成岩反应控制模拟装置的各组件间均通过密封圈进行密封，保证四个密封空间不漏压；前压帽为堵头与压套组合的结构，压套与堵头之间的间隙通过压套中开设的回压孔与外界连通，大大降低成岩反应控制模拟装置的开启难度，使装置易于操作；前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，可依据实验岩心长度不同调整出液孔连接位置，实现不同长度岩心、不同岩心部位渗流环境及过程的模拟。
[0022]智控恒温套和内置的温度变送器为模拟成岩过程提供温度控制环境，压力变送器和温度变送器均带有参数显示功能，可测量并显示压制过程中模拟反应舱、液压动力舱、热流体循环单元中液体流入/流出端的压力值以及智控恒温套内的温度值；位移传感器通过位移导向杆与后腔体中的活塞连接，通过位移传感器可获得岩心原料的变形量，提高变形量的计量精度；电源控制开关控制装置中用电组件的电路连通，根据需要开启对应的用电组件，避免用电浪费；数据采集器用于实时采集温度变送器、压力变送器、电子天平及位移传感器的数据，并将数据传输至电脑中记录，热流体渗流过程中的温度、压力、压实位移变化量以及排液体积等参数通过数据采集器和电脑进行采集和记录，其采集记录频率ls/次?60min/次，使用自动采集系统避免了人工记录可能出现的记录错误，有效减少了实验操作人员数量及工作强度，对热流体渗流过程进行实时监控，可有效避免因设备故障等突发因素导致的安全事故；量筒和积液瓶均用于存储和度量排出液体的体积，记录的温度、压力及压实位移等参数可用于计算人造岩心的压缩系数，记录的排液体积参数可用于计算原始的含水饱和度和压实后岩心的密度、孔隙压缩率、岩心有效渗透率等评价参数。
[0023]循环容器A和循环容器B均通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，并且下方均连通有带连通阀门和排空阀的三通管道，进行热流体渗流模拟时，首先打开循环容器A下部的连通阀门、关闭排空阀，同时打开循环容器B下部排空阀、关闭连通阀门；随后打开平流泵，设置平流泵泵入流速，通过平流泵向循环容器A中压入流体推动循环容器A中活塞向上运动，进而使循环容器A内流体(模拟地层水)从进液孔以一定流速进入压实岩样中，进入岩样的流体在压差作用下向出液孔汇聚，通过管道流入循环容器B中，当循环容器A中流体排净后，关闭循环容器A连通阀门、打开排空阀，同时打开循环容器B连通阀门、关闭排空阀，实现流体反向循环。
[0024]与现有技术相比，本发明提供的高温高压热流体模拟器，其优点在于:
[0025]1、本发明提供的装置中岩心压实部分(成岩反应控制模拟装置)与动力部分(高温高压泵)分开，减小了核心部件成岩反应控制模拟装置的体积和重量，核心部分(成岩反应控制模拟装置)组合设计，降低了实验后清理、维护难度；
[0026]2、本发明提供的装置中成岩反应控制模拟装置各孔接口处的孔径相同，可使用快速接头与相应管道连通，便于组装、拆卸，阀门、管道统一标准，零部件通用性好；
[0027]3、本发明提供的装置实现了高温高压热流体的循环，成岩反应控制模拟装置有效压力可达150MPa，工作温度可达150°C，并可在120?150°C高温条件下连续工作360h以上，可以模拟地层真实条件下的温压、流体系统，具有可高温、高压、长时间工作及实时控制的特点；
[0028]4、本发明提供的装置可实现岩心压制过程中的温度、压力以及排液体积等参数的自动采集和记录，其采集记录频率Is/次?60min/次，使用自动采集系统避免了人工记录可能出现的记录错误，有效减少了实验操作人员数量及工作强度；
[0029]5、本发明提供的装置可根据实验需要，进行成岩因素控制模拟、渗流机理模拟及油藏注采关系模拟等多种物理模拟实验，具有一机多用的良好特性。
【附图说明】
[0030]图1为本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置的结构示意图。
[0031]图2为成岩反应控制模拟装置的结构示意图。
[0032]其中，1-成岩反应控制模拟装置，2-高温高压泵，3-热流体循环单元，4-积液瓶，5-电子天平，6-电脑，7-压力变送器，8-位移传感器，9-智控恒温套，10-量筒，11-支架，12-阀门，13-温度变送器，14-动力元件，15-数据采集装置，16-电源控制开关，17-循环容器A，18-循环容器B，19-活塞，20-平流泵，21-三通管道，22-后压帽，23-后腔体，24-压杆，25-进气孔，26-连接块，27-前腔体，28-进液孔，29-滤纸，30-滤网，31-螺纹孔，32-压套，33-堵头，34-出液孔，35-孔塞，36-密封圈，37-螺纹连接端，38-排气孔层，39-位移导向杆，40-位移导向通孔，41-连通阀门，42-排空阀，43-回压孔，44-排液孔。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
[0034]本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置，其结构如图1和图2所示，包括成岩反应控制模拟装置I以及与成岩反应控制模拟装置连通的高温高压泵2、热流体循环单元3和动力元件14，本实施例采用气动复位，动力元件选用空气压缩机，成岩反应控制模拟装置外设有电脑6、与电脑电连接的数据采集器15和与各用电组件电连接的电源控制开关16 ;
[0035]所述成岩反应控制模拟装置如图2所示，包括前腔体27、后腔体23以及连接前腔体与后腔体的连接块26，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆24，连接块侧面开设有与后腔体连通的两个复位通孔，分别为排气孔38和进气孔25，排气孔38和进气孔25均呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置通过进气孔与空气压缩机连通，前腔体和后腔体中均设有活塞19，压杆通过两端的螺纹连接端37分别与2个活塞螺纹连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽22进行密封，前压帽和后压帽的端部均开设有用于开启压帽的螺纹孔31，后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔40，位移导向通孔中设有位移导向杆39，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈36进行密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有位移传感器8，后压帽中沿轴向开设有排油孔和进油孔，排油孔通过带阀门的管道与量筒10连通，前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔28和2个以上出液孔34，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间夹角为180°，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中设有孔塞35，所述前压帽由带排液孔44的堵头33和套设于堵头上的压套32构成，所述堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔开设于套芯中并且通过带阀门和压力变送器的管道与积液瓶4连通，压套中沿轴向开设有回压孔43，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通，前腔体中设有由2层滤网30和夹设于2层滤网之间的滤纸29构成的过滤层，过滤层与前压帽的堵板端面接触，成岩反应控制模拟装置的进气孔、排气孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同；
[0036]所述热流体循环单元包括平流泵20以及与平流泵连通的循环容器A17和循环容器B18，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门12和压力变送器8的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道21，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒10，所述出液管道A上安装有连通阀门41，出液管道B上安装有排空阀42 ；
[0037]积液瓶 的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平5，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套，温度变送器、压力变送器、电子天平和位移传感器均连接数据采集器的输入端。
[0038]本发明提供的高温高压热流体渗流模拟装置，其工作过程如下:
[0039]I)将岩心原料(砂岩颗粒、泥岩颗粒及天然盐类)放置于模拟反应舱中，封闭成岩反应控制模拟装置；
[0040]2)开启高温高压泵，高温高压泵通过管道将高压液压油泵入液压动力舱中，液压油推动活塞和压杆向前移动将压力传导至前腔体中，压杆推动前腔体中活塞前移，压制岩心原料，位移传感器测量岩心原料的变形量，数据采集器采集岩心原料的变形量并将数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/次；
[0041]3)初始压制过程中关闭排液孔、进液孔和出液孔，随岩心孔隙体积减小，流体被从岩心原料的孔隙中挤出，并在模拟反应舱内承受一部分压实压力，该部分压力即为无效压力，随着岩心体积进一步减小，被压出流体体积增加，无效压力增大，当无效压力多1/3压实压力时，打开与前腔体排液孔连通管道的阀门进行排液，将模拟反应舱内流体排出至积液瓶中，减小流体承受压力，提高有效压实压力，积液瓶下方的电子天平测量排出流体的重量并将重量信息输送至数据采集器中，数据采集器将采集的数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/次；
[0042]4)当岩样体积在设定温度和设定压力条件下稳定后，关闭排液孔，打开与进液孔和出液孔连通管道的阀门，在循环容器A的流体舱中灌入模拟地层水，设置智控恒温套的温度用于模拟地下高温环境，加热模拟地层水和成岩反应控制模拟装置中的流体形成热流体，待热流体温度稳定后，打开循环容器A下方的连通阀门、关闭排空阀，同时打开循环容器B下方的排空阀、关闭连通阀门；
[0043]5)打开平流泵，设置平流泵泵入流速，通过平流泵向循环容器A的压力舱中压入流体推动循环容器A中活塞向上运动，进而使循环容器A流体舱内热流体以一定流速从成岩反应控制模拟装置进液孔进入压实岩样中；
[0044]6)进入岩样的流体在压差作用下向出液孔汇聚，通过管线流入循环容器B的流体舱中，当循环容器A流体舱中热流体排净后，关闭循环容器A的连通阀门、打开排空阀，同时打开循环容器B的连通阀门、关闭排空阀，实现热流体反向循环；
[0045]7)压力变送器和温度变送器检测压制过程中模拟反应舱、液压动力舱、热流体循环单元中液体流入/流出端的压力值以及智控恒温套内的温度值，并将检测的数据输送至数据采集器中，数据采集器将采集的数据传输至电脑中记录，采集记录频率Is/次?60min/ 次；
[0046]8)岩心压制结束后通过动力元件向复位舱中充入流体加压，复位舱中的高压流体推动活塞和压杆向后移动，活塞和压杆将液压动力舱中的高压液压油挤压至量筒中，高压液压油完全排出同时活塞和压杆退回至初始位置。
[0047]记录的温度、压力及压实位移等参数可用于计算人造岩心的压缩系数，记录的排液体积参数可用于计算原始的含水饱和度和压实后岩心的密度、孔隙压缩率、岩心有效渗透率等评价参数。
【主权项】
1.一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括岩心容纳装置和与岩心容纳装置连通的流体循环单元，其特征在于:所述岩心容纳装置为成岩反应控制模拟装置，流体循环单元为热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置外设有与之连通的高温高压泵；所述成岩反应控制模拟装置包括带活塞的前腔体、带活塞的后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块并且与连接块端面垂直的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，后压帽中沿轴向开设有进油孔和排油孔，高温高压泵通过进油孔与后腔体连通，前压帽中沿轴向开设有用于连通前腔体与外界的排液孔，所述前腔体的腔壁上沿径向开设有进液孔和出液孔，热流体循环单元通过进液孔和出液孔与成岩反应控制模拟装置连通；所述热流体循环单元包括平流泵以及与平流泵连通的循环容器A和循环容器B，循环容器A和循环容器B分别通过带阀门和压力变送器的管道与成岩反应控制模拟装置前腔体的进液孔和出液孔连通，成岩反应控制模拟装置、循环容器A和循环容器B上均套设有带温度变送器的智控恒温套。2.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置外设有电脑、与电脑电连接的数据采集器和与各用电组件电连接的电源控制开关，温度变送器和压力变送器均连接数据采集器的输入端。3.根据权利要求2所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置外设有量筒和积液瓶，量筒通过带阀门的管道与后压帽的排油孔连通，积液瓶通过带阀门和压力变送器的管道与前压帽的排液孔连通，积液瓶的下方设有与数据采集器输入端电连接的电子天平。4.根据权利要求2所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:后压帽的中心沿轴向开设有位移导向通孔，位移导向通孔中设有位移导向杆，位移导向杆与位移导向通孔之间通过密封圈密封，位移导向杆的一端与后腔体中的活塞连接，另一端位于成岩反应控制模拟装置外并且连接有与数据采集器输入端电连接的位移传感器。5.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:所述前压帽由堵头和套设于堵头上的压套构成，堵头呈T型，包括堵板和与堵板垂直的套芯，压套套设于套芯上并且抵紧堵板，排液孔位于套芯中，压套中沿轴向开设有回压孔，压套与堵头之间的间隙通过回压孔与外界连通。6.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:前腔体的腔壁上开设有2个以上相互平行的出液孔，其中一个出液孔与热流体循环单元连通，剩余出液孔中均设有孔塞，进液孔靠近前压帽，进液孔与出液孔之间的径向夹角为180°。7.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:前腔体中设有由2层滤网和夹设于2层滤网之间的滤纸构成的过滤层，过滤层与前压帽端面接触。8.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:连接块中开设有与后腔体连通的两个复位通孔，复位通孔呈L型，两端开口分别位于连接块的侧面和后端面上，成岩反应控制模拟装置外设有动力元件，动力元件通过复位通孔与后腔体连通。9.根据权利要求8所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:成岩反应控制模拟装置的复位通孔、进油孔、排油孔、进液孔、出液孔、排液孔和回压孔的孔径均相同，前压帽与前腔体之间、后压帽与后腔体之间以及连接块与压杆之间均通过密封圈进行密封。10.根据权利要求1所述的高温高压热流体渗流模拟装置，其特征在于:循环容器A和循环容器B两个循环容器中均设有活塞，循环容器通过活塞分隔为流体舱和位于流体舱下方的压力舱，循环容器的两端分别通过上端盖和下端盖密封，上端盖和下端盖的端部均设有密封圈，下端盖上设有与压力舱连通的三通管道，三通管道的出液管道A与平流泵连通，出液管道B的出液口处连通有量筒，所述出液管道A上安装有连通阀门，出液管道B上安装有排空阀。
【专利摘要】本发明提供了一种高温高压热流体渗流模拟装置，至少包括成岩反应控制模拟装置以及与成岩反应控制模拟装置连通的高温高压泵和热流体循环单元，成岩反应控制模拟装置包括前腔体、后腔体以及连接前腔体与后腔体的连接块，连接块中设有穿过连接块的压杆，压杆两端分别与2个活塞连接，前腔体和后腔体的端部分别通过前压帽和后压帽进行密封，成岩反应控制模拟装置通过前腔体上开设的进液孔和出液孔连通热流体循环单元，通过后压帽的进油孔连通高温高压泵，成岩反应控制模拟装置与热流体循环单元的循环容器上均套设有智控恒温套；该装置可实现地层高温高压热流体渗流物理模拟，对成岩时间不同影响因素的影响程度进行定量分析并可用于制备人造岩心。
【IPC分类】G01N1/28, G01N15/08
【公开号】CN104897551
【申请号】CN201510345419
【发明人】潘琳, 李龙龙, 王琥, 袁晓蔷, 胡雅洁, 陈鹏
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日
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