[发明专利]超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置及方法，包括第一气源、第二气源、二氧化碳气源、第一节流阀、第二节流阀、气动阀、电磁阀、空压机、时间继电器、转换模块、具有数据采集功能的控制主机、第一流量计、第二流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、气体回收罐和原位环境模拟系统，原位环境模拟系统包括岩芯夹持器、温度控制腔体和轴围压加载终端，能实现压裂前的岩芯原始渗透率测试、超临界二氧化碳脉冲压裂岩芯和压裂后的岩芯渗透率测试，具有智能化、操作方便等优点，并且更为逼真的模拟了现场工作条件，从而使测量结果更为真实、准确。

技术领域

本发明涉及非常规天然气开发实验领域，具体涉及一种超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置及方法。

背景技术

我国正处于能源需求增长和能源结构调整变革的关键时期，国家大力倡导非常规天然气的开发与利用，用来缓解常规油气供给不足的压力，推动我国经济社会的持续健康发展。但是，非常规天然气(如煤层气、页岩气等)的岩石储层渗透率非常低，目前常用增加储层渗透率的方法主要为水力压裂技术，但是在采用水力压裂技术增加超低渗储层透气性时存在以下问题：(1)深部岩石储层地应力差越来越大，高地应力差对水压裂缝的控制作用越来越强，容易出现单一主裂缝，对储层的改造效果不理想；(2)水力压裂技术常用的压裂液包含了多种化学试剂，且压裂液容易与储层产生水敏、水锁效应，这使压裂液在伤害地层的同时减少了甲烷流动通道，导致采收率偏低；(3)大量的压裂液注入地层可能诱发地震等次生灾害；(4)多数水力压裂实验均在压裂后将岩芯样品取出后再测量渗透率，导致岩芯样品会有应力释放，因此渗透率测试结果与真实情况有一定差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置及方法，以实现模拟多场耦合条件下的超临界二氧化碳脉冲致裂低渗储层实验，同时原位测试压裂前后的岩芯渗透率。

本发明所述的超临界二氧化碳脉冲致裂与渗透率测试一体化的实验装置，包括第一气源、第二气源、二氧化碳气源、第一节流阀、第二节流阀、气动阀、电磁阀、空压机、时间继电器、转换模块、具有数据采集功能的控制主机、第一流量计、第二流量计、第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、气体回收罐和原位环境模拟系统，所述原位环境模拟系统包括岩芯夹持器、温度控制腔体和轴围压加载终端，岩芯夹持器、温度传感器安装在温度控制腔体内，温度控制腔体用于提供实验所需的温度，温度传感器用于测量温度控制腔体内的温度，轴围压加载终端通过管路与岩芯夹持器连通，轴围压加载终端向岩芯夹持器中注入油压，使岩芯夹持器内的岩芯处于实验要求的轴压和围压环境中；第一气源通过第一截止阀、钢管与第一节流阀的入口端连接，二氧化碳气源通过第三截止阀、钢管与第一节流阀的入口端连接，第一节流阀的出口端、气动阀、第一流量计、岩芯夹持器的入口端通过钢管依次连接，岩芯夹持器的出口端、第二流量计、第四截止阀、气体回收罐通过钢管依次连接，第二气源通过第二截止阀、钢管与第二节流阀的入口端连接，第二节流阀的出口端通过钢管连接在第二流量计与第四截止阀之间；气动阀的控制端通过管路、电磁阀与空压机连接，电磁阀的控制端通过信号线与时间继电器电连接，时间继电器通过信号线、转换模块与所述控制主机电连接，第一压力传感器通过管路连接在第一流量计与岩芯夹持器的入口端之间，用于测量岩芯夹持器的入口端的气体压力，第二压力传感器通过管路连接在岩芯夹持器的出口端与第二流量计之间，用于测量岩芯夹持器的出口端的气体压力，第一压力传感器、第二压力传感器、第一流量计、第二流量计、温度传感器都通过信号线分别与控制主机电连接。

优选的，将第一节流阀的出口端、气动阀、第一流量计、岩芯夹持器的入口端依次连接的钢管的外壁设置有加热套，利用加热套对二氧化碳介质进行一定程度的预热，能更好的保证二氧化碳介质进入岩芯后能更快的变成超临界二氧化碳。

优选的，所述第四截止阀与气体回收罐之间的钢管上连接有溢流阀，溢流阀能模拟压裂时岩芯内部井筒的滤失作用。