[发明专利]裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置及方法

权利要求书

1.一种裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：包括注入系统、渗流系统、数据采集处理系统和三轴岩心夹持器(7)；其中，注入系统包括气源(1)、进气口压力调节阀(2)、进水口压力调节阀(3)、恒速恒压泵(4)和水相压裂液(5)；渗流系统分为注水和气驱两个阶段，包括回压泵一(8)、回压阀(10)、回压泵二(11)和干燥装置(12)；数据采集处理系统包括应变片检测仪(9)、分析天平数据模块(13)、分析天平(14)和流量计(15)；三轴岩心夹持器(7)设置在恒温箱(6)中，气源(1)通过管道连接三轴岩心夹持器(7)，气源(1)和三轴岩心夹持器(7)之间设置进气口压力调节阀(2)，水相压裂液(5)连接恒速恒压泵(4)，恒速恒压泵(4)通过管道连接三轴岩心夹持器(7)，恒速恒压泵(4)和三轴岩心夹持器(7)之间设置进水口压力调节阀(3)；三轴岩心夹持器(7)连接回压泵一(8)，回压泵一(8)与应变片检测仪(9)相连；当渗流系统注水阶段时，三轴岩心夹持器(7)连接流量计(15)，当渗流系统气驱阶段时，三轴岩心夹持器(7)出气口连接干燥装置(12)，三轴岩心夹持器(7)和干燥装置(12)之间的管道上设置回压阀(10)和回压泵二(11)，干燥装置(12)设置在分析天平(14)上，干燥装置(12)另一端连接流量计(15)，分析天平(14)与分析天平数据模块(13)相连。

2.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：所述三轴岩心夹持器(7)由夹持器模型围成的内腔和夹持器模型外部的外腔两部分组成，内腔中装有页岩岩心，外腔为围压腔；夹持器模型为橡胶套的形式；夹持器模型具有进气口和出气口。

3.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：所述气源(1)为氮气瓶。

4.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：所述渗流系统设定三轴岩心夹持器(7)内的围压值至少高于三轴岩心夹持器(7)入口压力1MPa。

5.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：所述渗流系统的注水阶段将水相压裂液(5)以恒速或恒压的方式注入三轴岩心夹持器(7)，通过岩心渗流过出来的水相压裂液通过三轴岩心夹持器(7)的出气口，经回压阀(10)流入流量计(15)并且测量出岩心渗流通过的水相压裂液流量。

6.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置，其特征在于：所述渗流系统的气驱阶段将气源(1)经过进气口压力调压阀(2)进入三轴岩心夹持器(7)，通过岩心渗流过出来的水相压裂液通过三轴岩心夹持器(7)的出气口，经回压阀(10)流入干燥装置(12)后流入流量计(15)，干燥装置(12)的数据由分析天平数据模块(13)得出岩心内部的水分质量。

7.根据权利要求1所述的裂缝性页岩气水两相流动裂缝导流能力评价装置的使用方法，其特征在于：包括步骤如下：

(一)实验准备阶段：

S11将页岩测试样品切割加工为圆柱体，进行压裂，并对切割加工后的页岩测试样品，在102℃烘干24小时；

S12获取烘干后的页岩测试样品的截面积，长度，将烘干后的圆柱形岩心侧面涂上环氧硅胶，晾干后，称重；

S13设置恒温箱(6)温度为45℃；

S14将测试样品放入三轴岩心夹持器(7)中；设置回压阀(10)，对回压泵一(8)加围压，待围压12h稳定后开始实验，通过注气渗流系统，测得初始渗透率；

(二)注水阶段：

关闭进气口压力调压阀(2)，设置恒速恒压泵(4)为恒压注入，根据具体岩心情况设定注入压力，打开进水口压力调压阀(3)，通过岩心渗流过出来的水相压裂液通过三轴岩心夹持器(7)的出气口，经回压阀(10)流入流量计(15)并且测量出岩心渗流通过的水相压裂液流量，直到出水流量稳定在24小时内无变化，则注水结束，记录此过程中流量，利用达西定律得到渗透率，绘得水测渗透率随时间变化曲线；同时收集流量计(15)的排出液，计算水相压裂液注入量减去水相压裂液排出量得到岩心中水的滞留量；

(三)气驱阶段：

关闭进水口压力调压阀(3)，加装干燥装置(12)、分析天平(14)、分析天平数据模块(13)；根据具体岩心情况设定气源(1)进口压力，打开并调节进气口压力调压阀(2)，开始注气进入三轴岩心夹持器(7)，通过岩心渗流过出来的水相压裂液通过三轴岩心夹持器(7)的出气口，经回压阀(10)流入干燥装置(12)后流入流量计(15)，直到流量计检测流量在24小时内稳定不变后结束注气，记录此过程中流量，利用达西定律得到渗透率，绘得气测渗透率随时间变化曲线；

(四)数据处理

S41关闭实验装置后进行数据处理，绘制水测渗透率随时间变化曲线及气测渗透率随时间变化曲线探究渗透率变化规律；

S42在干燥装置中利用分析天平数据模块得到气驱水阶段，气驱带出岩心内部的水分质量，岩心中水的滞流量减去分析天平数据模块得到的气驱水质量，得到水相压裂液侵入后页岩裂缝中水的束缚量；

S43气驱阶段稳定后最后得到的渗透率为K，初始渗透率为K₀，则渗透率损伤率_f，可由下式得到：

f=K-K0K×100%.]]>