[发明专利]高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫沉积测试装置及方法，特别是涉及一种高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法。

背景技术

高含硫气藏在全球范围分布广泛，例如美国得克萨斯州Murray Franklin气田、加拿大阿尔伯达省Bentz/Bearberry气田、PantherRiver气田、美国密西西比州Black/Josephine气田、Cox气田以及我国渤海湾盆地陆相地层的华北赵兰庄气田、胜利油田罗家气田和四川盆地海相地层的渡口河气田飞仙关组气藏、罗家寨气田飞仙关组气藏、普光气田飞仙关组气藏、铁山坡气田飞仙关组气藏、龙门气田飞仙关组气藏、高峰场气田飞仙关组气藏、中坝气田雷口坡组气藏和卧龙河气田嘉陵江组气藏，均属典型的高含硫储层。由于H₂S的存在，导致高含硫气藏开采特征与常规气藏开采特征存在较大差异。高含硫气藏气体在开采过程中，随着气体产出，地层压力不断下降，元素硫将以单体形式从载硫气体中析出，且在适当的温度条件下以固态硫的形式存在，并在储层岩石的孔隙喉道中沉积，从而堵塞天然气的渗流通道，降低地层有效孔隙空间及渗透率，影响气体产能，如我国华北油田赵兰庄气藏，在1976年试采，因对高含硫气藏开发的认识不足，产生严重的元素硫沉积而被迫关井，至今尚未投产。国外J.B.Hyne和GD.Derdall(1980)报道了德国、美国和加拿大等国元素硫沉积的实例，一旦地层温度低于元素硫的熔点，元素硫就会沉积下来，使产气量明显降低，即使元素硫保持液态，由于其具有较大的粘度，也会使产气量减少。B.E.Roberts(1996)和Nacholas Hands(2002)研究了壳牌加拿大公司所属落基山脉地区Foothills含硫气田元素硫的沉积特征，即使含硫量低于2g/m³的气井，不出数月，也会发生“硫堵”，致使生产无法正常进行。由此可见，硫沉积的预测和评估技术对高含硫气藏的开采非常重要，但目前一般根据PVT筒测试的元素硫在天然气中的溶解度变化来估计硫沉积量，对真实岩心硫沉积评价研究几乎处于空白阶段，而且由于硫沉积评价实验条件与实际地层渗流条件存在较大差异，现有的实验测试方法不能实时准确动态评价硫沉积对储层岩样渗透率的伤害程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法。该装置利用先进的计算机测控技术和传感器技术，可视化拍摄真实岩样的硫沉积形成过程，在线测试硫沉积量，动态计算由于硫沉积引起岩样渗透率等物性变化等，实时动态评价硫沉积对储层伤害造成的影响。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：高温高压多功能岩心硫沉积测试装置，它包括驱替系统、地层条件模拟系统、数据采集系统和数据处理系统。

驱替系统包括取样器、配样器、气体增压泵、恒速恒压泵和中间容器，取样器的取样口通过管路与配样器的进样口连接，气体增压泵的接口通过管路连接到配样器的接口；恒速恒压泵的出口通过管路连接中间容器的下端入口，气体增压泵的接口通过管路与中间容器的上端入口连接，配样器和中间容器的出口通过管路与地层条件模拟系统连接。恒速恒压泵用于提供流体的连续无脉冲驱替，能恒速、恒压工作；中间容器为活塞式，用于存放高含硫化氢气样，通过恒速恒压泵驱动中间容器的活塞，将置于中间容器的高含硫化氢气样驱替至岩心夹持器或高压视窗；配样器用于试验介质的配样；取样器用于储存现场取回的样品，再将样品进行转样至配样器内进行配样。气体增压泵能为配样器和中间容器的样品增压以达到所需地层条件。

地层条件模拟系统包括恒温箱、岩心夹持器和高压视窗。岩心夹持器和高压视窗均置于恒温箱内，岩心夹持器和高压视窗的进样口通过输入管路与配样器的出口和中间容器连接。岩心夹持器用于岩样的硫沉积量测定和岩样渗透率参数的测定。岩心夹持器由钛合金制成，要求其强度高、重量轻，用于在线称重；恒温箱的作用是为试验提供地层温度条件；高压视窗用于在线观察和拍摄硫沉积过程，本发明在高压视窗外安装有一台高倍数摄像头，可有效观察到填砂模型中硫沉积过程。

所述高压视窗包括上压盖、下压盖、进气口、出气口、填砂腔体、观察窗口和支撑架，填砂腔体固定在支撑架上，进气口和出气口分别位于填砂腔体的两端并连通，观察窗口位于填砂腔体上方，上压盖和下压盖通过螺栓固定在支撑架的上下部。