[发明专利]高温高压下岩石中烃类扩散系数测定用设备及测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石中烃类扩散系数测定用实验设备及测定方法，尤其涉及一种高温高压条件下岩石中烃类扩散系数测定用实验设备及测定方法，属于石油开采技术领域中的天然气地质分析技术领域。

背景技术

扩散是指烃类气体在浓度梯度作用下，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、聚集聚、成藏、保存和破坏起至关重要作用。对于已经聚集的气藏，除盖层自身封闭能力、断层的影响外，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。目前，实验室测定扩散系数采用间接方法，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某种方法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限制，与实际地质条件下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作用。

目前国内外实验室岩石烃类扩散系数测定主要在常温、常压(室温22℃、0.2MPa注气平衡压力，3MPa围压)条件下进行，并且现有扩散系数测定装置多采用精密压力表等控制两端扩散室注气平衡压力，不能很好地保证两端扩散室注气平衡压力始终保持相同，容易产生微小压差，因而不能完全保证整个实验过程仅有浓度梯度驱动而没有压力梯度存在；此外，由于常规的气源压力控制设备控制的注气平衡压力普遍较小以及实验温度相对较低与实际地质条件下岩石在地层中处于饱和地层水、高温、高压的状态具有较大差异，不能较好地反映地质条件下岩石烃类真正的扩散能力。因此，有必要对现有设备进行改造并提供一种高温高压岩石烃类扩散系数测定用实验设备来克服上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高温高压条件下岩石中烃类扩散系数测定用实验设备及测定方法。该实验设备及测定方法能够方便、快捷、准确、高效的测定高温高压条件下岩石中烃类扩散系数，为开展天然气扩散充注量、散失量评价以及进行常规或非常规天然气运聚、成藏、保存和资源评价研究提供科学的数据支持。

为达上述目的，本发明提供一种高温高压条件下岩石中烃类扩散系数测定用实验设备，其特征在于，该设备包括岩石扩散系数测定仪、真空泵、围压加压泵、烃类气源、N₂气源、左活塞容器、右活塞容器、自动加压泵、色谱检测仪、计算机、烘干装置、岩石饱和水装置；

其中，所述岩石扩散系数测定仪包括恒温箱、岩心夹持器以及温控仪；

所述岩心夹持器位于所述恒温箱内，用于放置样品，并被样品分隔成左扩散室及右扩散室；

所述温控仪与所述恒温箱相连接；

所述围压加压泵与所述岩心夹持器相连接，采用液压的方式给岩心夹持器加载模拟地层条件下的围压；

所述色谱检测仪通过管线分别与所述左扩散室与所述右扩散室连接，所述左扩散室与色谱检测仪连接的管线上设有左取样阀，所述右扩散室与色谱检测仪连接的管线上设有右取样阀，所述色谱检测仪用于检测岩石扩散系数测定仪的左扩散室中的烃类和N₂浓度变化情况，以及右扩散室中烃类和N₂浓度变化情况；

所述计算机与所述色谱检测仪连接，用于控制色谱检测仪运行以及记录并存储原始数据；

所述真空泵通过管线分别与所述岩石扩散系数测定仪左右两端相连，在所述管线上设有真空泵控制阀，用于对管线进行抽真空，以保证扩散系数测定初始时刻左扩散室中为单一、纯净的烃类，右扩散室中为单一、纯净的N₂气体；

所述左活塞容器与所述右活塞容器尺寸大小与连接相同，两活塞容器均包括活塞、液体增压缸和气缸；