[发明专利]一种高温高压气-水-液硫三相相渗测试装置及方法

权利要求书

1.一种高温高压气-水-液硫三相相渗测试方法，其特征在于，采用高温高压气-水-液硫三相相渗测试装置进行测试，所述高温高压气-水-液硫三相相渗测试装置包括注入系统、岩心夹持器、回压系统、计量系统、地层模拟系统，所述岩心夹持器采用电阻率岩心夹持器；

所述注入系统包括并列设置的气相中间容器、水相中间容器、液硫中间容器，所述气相中间容器、水相中间容器、液硫中间容器的输入端分别与输入泵一、输入泵二、输入泵三的输出端相连，且相连的管路上分别设有阀门一、阀门二、阀门三；所述气相中间容器、水相中间容器、液硫中间容器的输出端分别与六通阀的三个入口相连，且相连的管路上分别设有阀门四、阀门五、阀门六；所述六通阀的出口与所述岩心夹持器的输入端相连；

所述回压系统包括依次相连的回压泵、回压中间容器、回压阀，所述回压阀的输入端与所述岩心夹持器的输出端相连；所述回压阀与所述回压中间容器之间的管路上设有阀门七，所述回压中间容器与所述回压泵之间的管路上设有阀门八；

所述计量系统包括数字电桥仪、电容式液体计量装置、气量计、压力传感器、压力表、数据采集系统；所述数字电桥仪的两个输入端分别与所述岩心夹持器的输入端和输出端相连；所述电容式液体计量装置的输入端与所述回压阀的另一个输出端相连，且相连的管路上设有阀门九，所述电容式液体计量装置用于计量所述岩心夹持器输出的水相体积与液硫体积；所述气量计与所述电容式液体计量装置的内顶部相连，用于计量气相的流量；所述压力传感器包括分别设置在所述岩心夹持器输入端和输出端的压力传感器一和压力传感器二；所述压力表包括设置在所述六通阀上的压力表一和设置在所述回压泵与所述回压中间容器相连管路上的压力表二；所述数字电桥仪、电容式液体计量装置、气量计、压力传感器、压力表分别与所述数据采集系统相连；

所述地层模拟系统包括恒温箱和围压泵，所述围压泵的输出端与所述岩心夹持器的围压输入端相连；所述气相中间容器、水相中间容器、液硫中间容器、六通阀、压力表一、岩心夹持器、回压阀、电容式液体计量装置均设置在所述恒温箱内；

所述高温高压气-水-液硫三相相渗测试方法包括以下步骤：

S1：清洗所述测试装置中的设备与管线；

S2：准备岩心，对其进行清洗、烘干处理，测量处理后岩心的干重、长度、直径、孔隙度，对所述岩心进行抽真空处理后置入所述岩心夹持器中；

S3：将水相、液硫、气相分别置于所述水相中间容器、液硫中间容器、气相中间容器之中，开启所述恒温箱，模拟液硫存在时的地层温度；

S4：关闭阀门四、阀门六、阀门七、阀门九，打开阀门二和阀门五，开启所述输入泵二，对所述岩心进行饱和地层水处理；

S5：打开阀门七、阀门九，开启所述围压泵加围压；关闭阀门五，打开阀门一、阀门四，开启所述输入泵一，进行气体驱地层水，建立束缚水后驱替结束；记录过程中所述数字电桥仪的电阻率读数，通过所述电容式液体计量装置获得水量的变化，计算不同电阻率对应的含水饱和度，并获得岩心电阻率与含水饱和度之间的关系；

S6：增大围压泵输出的围压，模拟液硫存在时的地层压力；

S7：在束缚水饱和度条件下测定气相渗透率，使所述输入泵一在恒压条件下进行气相驱替，利用所述回压泵控制回压，使所述岩心夹持器两端的压差维持相对稳定，待所述岩心夹持器出口端的气相流量稳定后，记录气体流量，获得所述束缚水饱和度条件下的气相渗透率；

S8：维持注入气压恒定，打开所述阀门二、阀门五、阀门三、阀门六，开启所述输入泵二和所述输入泵三，注入不同比例的水-液硫；记录各时刻的岩心夹持器进出口的压力，利用所述电容式液体计量装置测得的水相体积和液硫体积，利用所述气量计测得的气相流量；计算水相流量和液硫流量；

S9：计算各时刻气相、水相、液硫的相对渗透率；各时刻液硫的相对渗透率通过下式进行计算：

式中：K_rs为液硫相对渗透率，mD；K_s为液硫有效渗透率，mD；K_g(S_wi)为束缚水饱和度条件下的气相渗透率，mD；Q_s为模拟地层温度压力下的液硫流量，cm³/s；μ_s为液硫的粘度，mPa·s；L为岩心长度，cm；A为岩心横截面积，cm²；P₁为岩心夹持器入口端压力，MPa；P₂为岩心夹持器出口端压力，MPa；

当T＜160.52℃时：

μ_s＝c₁×c₂/(1+c₂×T)+c₃×c₄/(1+c₄×T)(3)

式中：T为温度；系数c₁-c₄的取值为：c₁＝1333.84363863，c₂＝0.095193，c₃＝2.01058245，c₄＝0.0061345；

当160.52℃≤T≤186.291℃时：

μ_s＝c₁+c₂×T+c₃×T^0.5+c₄×ln(T)/T+c₅/T^1.5(4)

式中：系数c₁-c₅的取值为：c₁＝-125617276.61679，c₂＝-200089.38469854，

c₃＝9028219.48139348，c₄＝1812716721.4692，c₅＝-28468556595.6022；

当186.291℃＜T≤320℃时：

μ_s＝c₁×(T²+T×c₂)/(T²+T×c₃+c₄)(5)

式中：系数c₁-c₄的取值为：c₁＝-39.28356312，c₂＝-334.40757909，c₃＝-376.02686847，

c₄＝36485.40525701；

S10：关闭所述输入泵一、输入泵二、输入泵三，关闭所述阀门四、阀门五、阀门六，利用所述数字电桥仪测得此时的电阻，根据步骤S5获得的岩心电阻率与含水饱和度之间的关系，计算此时的含水饱和度；计算此时的含液硫饱和度；根据此时的含水饱和度和含硫饱和度计算含气饱和度。