[发明专利]一种气水相对渗透率的X-ray CT测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种X-ray CT成像仪的外围部件，涉及一种气水相对渗透率的X-ray CT测量系统。 

背景技术

自从工业革命起，人类大量燃烧化石燃料，并将燃烧后的CO2排放到大气中，这已导致大气中CO2的含量逐年增高。CO2的温室效应已经引起了全球范围内的气候变化。CO2的捕捉及封存技术（CCS）在减少温室气体排放方面起到了重要作用。采用X-ray CT来测量填砂岩心管内部的CO2饱和度分布情况，目前来看，是一项崭新的技术。不过在石油工程领域，X-ray CT已开始被用于多孔介质、测井等的研究，X-ray CT测井不受储层岩石不受储层岩石成分的影响，它可以提供岩石孔隙中流体数量、流体特性和流体孔隙尺寸等信息。微焦距X-ray CT的使用，研究人员可以得到更精确的孔隙信息、分析小孔隙尺寸多孔介质中的流体含量、流动特性等。由于常用金属（金、银、铜、铁等）对X-ray CT成像信号的屏蔽作用，因此传统的不锈钢材料的高压填砂岩心管不能适用于X-ray CT设备。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于X-ray CT成像仪的填砂岩芯管，以及基于X-ray CT成像仪的测量多孔介质两相相对渗透率和饱和度的装置。为多孔介质内CO2和盐水两相流的各相饱和度和相对渗透率的测量提供了一个可靠、高效的测试系统，解决了CO2和盐水两相饱和度和相对渗透率的测量过程中各种影响因素的干扰问题，以及利用其对CO2和盐水两相饱和度和相对渗透率的影响因素及影响机理进行分析，为各种CO2的捕捉及封存技术奠定理论依据。 

本发明的技术方案是： 

一种填砂岩芯管，由于不锈钢对X-ray成像信号的屏蔽作用该填砂岩心管主体采用铝合金结构，以增强X-ray的穿透性，岩芯管的上下法兰盘采用不锈钢结构，可以自由拆卸。 

上、下法兰盘与填砂岩心管主体之间采用螺栓连接，其耐压可以满足较高要求（12-18MPa之间）。 

较上法兰盘而言，下法兰盘质量更大，用以提高成像过程中填砂岩心管的稳定性。 

上、下法兰盘上都安装有致密不锈钢网，防止砂子流入系统。上、下法兰盘上与填砂岩心管主体对接处均设有密封圈，用以更好的密封填砂岩心管。 

上、下法兰盘上中心处设有一个连接口用于注入气体、液体以及抽真空。填砂岩心管外围缠绕电加热带、热电偶以及保温套，用以对填砂岩心管精确控温。 

上述基于填砂岩心管的测量多孔介质内CO2和盐水两相相对渗透率和饱和度的装置，其包括前述的一个填砂岩芯管、盐水/CO2注入系统、X-ray CT成像系统、计算机数据采集系统、温度控制系统、压力传感器，真空泵和背压阀。 

其中水/气注入系统将流体经上法兰盘盐水/CO2注入口填砂岩心管，X-ray CT成像系统对填砂岩心管内部实时成像，计算机数据采集系统能够实时采集并处理数据，其包含一个差压传感器、压力变送器，并把采集的数据传给工控机处理。 

其中，温度控制系统有三部分组成：一个循环液控温器将CO2注入系统包裹，控制CO2注入温度；两个电加热带控制系统分别控制填砂岩心管和盐水注入泵的温度。真空泵可在系统工作前，将填砂岩心管内杂质抽出，排除不必要 的影响；背压阀将系统压力控制在所需范围内。 

本发明的效果和益处是 

1.填砂岩心管图像采集段采用铝合金材料，保证了X-ray成像质量，并且可以达到压力要求，12-18MPa之间。 

2.填砂岩心管可以对较大尺寸的堆积层样品中，气水流动特性进行成像观测，可以模拟直径15mm长度150mm的堆积层进行工作。 

3.填砂岩心管可以对填砂岩心管内堆积层样的孔隙度、流体饱和度进行高清的三维空间分布成像，可以对流体饱和度的分布规律进行更系统的研究。 

附图说明

图1是一种测量多孔介质CO2和盐水两相相对渗透率和饱和度装置结构框图。 

图2是填砂岩心管结构示意图。 

图3是填砂岩心管下法兰盖俯视图。 

图4是填砂岩心管上法兰盖仰视图。 

图5是填砂岩心管上端俯视图。 

图6是一种测量多孔介质CO2和盐水两相相对渗透率和饱和度装置结构示意图。