[发明专利]一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置及方法，包括岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统及与岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统分别连接的轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统，还包括计算机数据记录与控制系统；所述轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统均与计算机数据记录与控制系统连接；本发明最大程度上模拟二氧化碳钻井、压裂、驱替、埋存等过程中地下储层岩石与二氧化碳直接接触过程中的三轴岩石力学参数测试，能够得到最接近真实储层环境和工程条件下的二氧化碳与岩石直接接触作用过程中的岩石力学参数。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置及方法。

背景技术

随着我国油气对外依存度不断增加，如何在“双碳”背景下加大油气勘探开发的力度，保证我国能源安全，是目前亟需解决的重要问题。通过超临界二氧化碳对页岩油气等非常规资源进行高效、低碳开采，尤其通过二氧化碳这一清洁流体进行钻完井、储层压裂改造、油气驱替置换，提高油气单井产量和油气藏采收率，同时实现二氧化碳地质埋存，具有重要意义。

二氧化碳对油气储层岩石力学性质的影响显是进行超临界二氧化碳钻完井、压裂、驱油气及地层埋存等最为关键的影响因素之一。室内实验测试是最为直接有效的方式，但目前国内外进行的二氧化碳对岩石力学参数影响实验均无法实现二氧化碳直接接触岩石条件下三轴力学参数实验测试，从而最大程度上模拟二氧化碳钻完井、压裂、驱替、埋存等过程中二氧化碳与地下储层岩石相互作用下的岩石三轴力学性质变化，这一局限问题一直未能解决。

发明内容

本发明旨在针对上述问题，提出一种用于实验室，在一定温压条件下二氧化碳与岩心直接接触浸泡，并在直接接触浸泡条件下测试三轴岩石力学参数的装置及方法。

本发明的技术方案在于：

本发明提出一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置。

一种二氧化碳接触下的岩石三轴力学参数测试装置，包括岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统及与岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统分别连接的轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统，还包括计算机数据记录与控制系统；所述轴压控制系统、围压控制系统、温度控制系统及二氧化碳压力控制系统均与计算机数据记录与控制系统连接；

其中，所述岩石与二氧化碳接触及三轴压缩测试系统包括一腔体，腔体内设有应变测试装置，应变测试装置连接计算机数据记录与控制系统；腔体分为岩心室和液压油腔室，岩心室内放置有岩心；液压油腔室充满液压油；所述岩心室的上端设有上岩心夹持器，上岩心夹持器从下至上依次设有上凹槽、第一孔道及上二氧化碳腔室，上二氧化碳腔室顶端连接至轴压控制系统；所述岩心室的下端设有下岩心夹持器，下岩心夹持器从上至下依次设有下凹槽、第一孔道、下二氧化碳腔室及第二孔道，第二孔道连接至二氧化碳压力控制系统；上岩心夹持器与腔体顶端动密封，下岩心夹持器与腔体底端固定连接；

还包括一上下开口的软套筒，所述软套筒裹设于岩心外侧，软套筒的上限高于上凹槽，软套筒的下限低于下凹槽；通过软套筒分隔岩心室和液压油腔室；上二氧化碳腔室及下二氧化碳腔室内存有二氧化碳。

所述二氧化碳压力控制系统包括依次连接的二氧化碳气瓶、二氧化碳增压系统及二氧化碳缓冲罐；二氧化碳缓冲罐的输出端分别连接有二氧化碳回收装置及抽真空装置；二氧化碳缓冲罐的输出端还连接至第二孔道；二氧化碳缓冲罐的输出端与第二孔道的连接管路上设有二氧化碳压力传感器，所述二氧化碳压力传感器及二氧化碳增压系统分别连接至计算机数据记录与控制系统。