[发明专利]地层高温高压气水相渗实验计量装置及其计量方法

权利要求书

1.一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，包括：

气体计量泵(1)；

水计量泵(2)；

气液分离器(3)，所述气液分离器(3)的上端出气口(4)与所述气体计量泵(1)相连接、下端出水口(5)与所述水计量泵(2)相连接、中间进液口(6)连接气水相渗实验岩心出口端；

金属探针Ⅰ(7)，所述金属探针Ⅰ(7)设置在所述气液分离器(3)的上部出气端内；

金属探针Ⅱ(8)，所述金属探针Ⅱ(8)设置在所述气液分离器(3)的下部出水端内；以及，

控制器(9)，所述控制器(9)的输入端分别与所述金属探针Ⅰ(7)和所述金属探针Ⅱ(8)相连接、输出端与所述水计量泵(2)相连接；

其中，所述气液分离器(3)、金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)均置于气水相渗实验的恒温箱(10)内；

其中，所述金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)分别通过堵头固定连接在所述气液分离器(3)的上、下两端内，所述金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)均包括；

三段金属探针本体(14)，三段所述金属探针本体(14)均为中空结构；

绝缘组件(15)，三段所述金属探针本体(14)之间通过所述绝缘组件(15)相互连接，使得位于中间段的所述金属探针本体(14)与所述气液分离器(3)绝缘；以及，

导电金属丝(16)，所述导电金属丝(16)从首段所述金属探针本体(14)的端部插入、依次穿过首段所述金属探针本体(14)、连接首段所述金属探针本体(14)与中间段所述金属探针本体(14)的所述绝缘组件(15)、中间段所述金属探针本体(14)、连接中间段所述金属探针本体(14)与末段所述金属探针本体(14)的所述绝缘组件(15)、和末段所述金属探针本体(14)，所述导电金属丝(16)的两端分别与首段所述金属探针本体(14)的端部和末段所述金属探针本体(14)的端部连接接触。

2.根据权利要求1所述的一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，所述堵头包括第一堵头(18)和第二堵头(19)，所述第一堵头(18)与所述气液分离器(3)之间、所述第二堵头(19)与所述第一堵头(18)之间均通过密封组件(17)密封连接；所述金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)上均设置有外螺纹，所述第二堵头(19)内设置有内螺纹，通过螺纹连接实现所述金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)的上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，所述金属探针Ⅰ(7)和金属探针Ⅱ(8)均采用具有导电性且耐酸碱的哈氏合金HC276制成。

4.根据权利要求1所述的一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，所述气液分离器(3)采用哈氏合金HC276制成。

5.根据权利要求1所述的一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，所述气体计量泵(1)为能够自动恒压、恒速、同时具备泵体积计量功能的自动控制泵。

6.根据权利要求1所述的一种地层高温高压气水相渗实验计量装置，其特征在于，所述水计量泵(2)为能够自动恒压、恒速、同时具备泵体积计量功能的自动控制泵。

7.一种地层高温高压下气水相渗实验计量方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任意一项所述的地层高温高压气水相渗实验计量装置，包括以下步骤：

步骤1，将所述气液分离器(3)装入30％地层水，安装在恒温箱(10)内的岩心出口处，并连接好实验计量装置；然后，将恒温箱(10)升温升压至地层高温高压条件，通过所述水计量泵(2)调节所述气液分离器(3)内水面高度，使水面刚好与所述金属探针Ⅰ(7)底端分离；

步骤2，水体积计量：实验开始时，记录所述水计量泵(2)内初始体积V_w(i)与初始时间T_i，在地层高温高压条件下，当岩心出口端管线内水进入所述气液分离器(3)后，所述气液分离器(3)内的液面上升，当液面与所述金属探针Ⅰ(7)底端接触，所述金属探针Ⅰ(7)、金属探针Ⅱ(8)和控制器(9)回路连通，所述控制器(9)控制所述水计量泵(2)进行退泵，将所述气液分离器(3)内水退回至所述水计量泵(2)内，所述气液分离器(3)内液面下降，当液面与所述金属探针Ⅰ(7)底端分离，所述金属探针Ⅰ(7)、金属探针Ⅱ(8)和控制器(9)回路断开，所述控制器(9)控制所述水计量泵(2)停止退泵，此时，视所述气液分离器(3)内液面高度始终保持不变，在时间T_i+1时刻记录所述水计量泵(2)的体积V_w(i+1)；

根据公式(1)计算得到累计产水体积V_w：

V_w＝V_w(i)-V_w(i+1) (1)

式中，

V_w——在T_i至T_i+1时刻岩心出口端累计产水体积，单位为cm³；

V_w(i)——在T_i时刻水计量泵(2)的体积读数，单位为cm³，

V_w(i+1)——在T_i+1时刻水计量泵(2)的体积读数，单位为cm³；

根据公式(2)计算得到产水平均流量Q_w：

式中，

Q_w——在T_i至T_i+1时刻岩心出口端产水的平均流量，单位为cm³/s；

步骤3，气体体积计量：在实验过程中，所述气体计量泵(1)为恒压状态，该压力与岩心出口端压力相同，实验开始时，在初始时间T_i时刻记录所述气体计量泵(1)初始体积V_g(i)；当岩心出口端气体进入所述气液分离器(3)后，所述气液分离器(3)内气体增多，压力增加，而所述气体计量泵(1)为恒压状态，因此，所述气体计量泵(1)进行退泵，所述气液分离器(3)内压力始终维持恒定，在时间T_i+1时刻，记录所述气体计量泵(1)体积V_g(i+1)；

根据公式(3)计算得到累计产气体积V_g：

V_g＝V_g(i)-V_g(i+1) (3)

式中，

V_g——在T_i至T_i+1时刻岩心出口端累计产气体积，单位为cm³；

V_g(i)——在T_i时刻气体计量泵(1)的体积读数，单位为cm³，

V_g(i+1)——在T_i+1时刻气体计量泵(1)的体积读数，单位为cm³；

根据公式(4)计算得到产气平均流量Q_g：

式中，

Q_g——在T_i至T_i+1时刻岩心出口端产气的平均流量，单位为cm³/s；

至此，实现地层高温高压气水相渗实验中气水体积及流量的计量。