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原文传递一种CO₂驱替模拟试验方法

专利名称：	一种CO₂驱替模拟试验方法
摘要：	本发明公开了一种CO2驱替模拟试验方法，属于煤层气开采领域，由模型系统(1)盛装岩样和施加压力脉冲，由气体控制系统(2)向模型系统(1)提供试验气体，由温度控制系统(3)控制模型系统(1)温度，由三轴加载系统(4)向模型系统(1)内岩心夹持器施加围压和轴压，由抽真空系统(5)对试验装置抽真空，由气体样品采集系统(6)检测试验后气体组分，由电气控制及监控系统对试验过程进行监控；具体步骤为：试样装罐、气密性检查、进行驱替模拟、试验系统清理。本发明能够在实验室内模拟深部煤层高温高压环境，通过在岩样入口端施加压力脉冲，即可实现CO2驱替的模拟试验过程。本发明试验效率高、实验过程受外界干扰小，试验结果更加准确。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	刘世奇;桑树勋;方辉煌;周效志;黄华州;杜艺;王恬;王冉
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810097791.2
公开号：	CN108414727A
代理机构：	徐州市淮海专利事务所 32205
代理人：	尹清静
分类号：	G01N33/24(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N33;G01N33/24
申请人地址：	221000 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种CO2驱替模拟试验方法，其特征在于，所使用的试验装置包括：用于盛装岩样和施加压力脉冲的模型系统(1)、用于向模型系统(1)提供试验用气体的气体控制系统(2)、用于控制模型系统(1)温度并使其保持恒温的温度控制系统(3)、用于向模型系统(1)内岩心夹持器施加围压和轴压的三轴加载系统(4)、用与对试验装置抽真空的抽真空系统(5)、用于收集并检测试验后气体组分的气体样品采集系统(6)和电气控制及监控系统；具体步骤如下：a)试样装罐：对岩样进行平衡水分或平衡油分处理；接通模型系统(1)、气体控制系统(2)、温度控制系统(3)、三轴加载系统(4)、抽真空系统(5)、气体样品采集系统(6)和电气控制及监控系统的管路和线路；打开岩心夹持器(1.1)，将用游标卡尺测量过的岩样放入岩心夹持器(1.1)的样品室内，放入前，在岩样上放置应变片，放置好后，将密封好的岩心夹持器(1.1)放置在温度控制系统(3)内的电加热套内；b)气密性检查：由环压跟踪泵(4.2)对岩心夹持器(1.1)加围压至2MPa；打开除阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)之外的所有阀门，向试验装置内注入高纯氦气，将装置内部的空气替换出去；关闭所有阀门，打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)外的所有阀门，启用真空泵(5.1)对装置进行抽真空；关闭所有阀门，运行控制软件，对岩心夹持器(1.1)加热至试验温度；打开阀门六(2.81)、阀门十(2.85)、阀门十三(2.88)、阀门十六(2.91)和阀门一(1.61)，向上游参考缸(1.21)内注入高纯氦气，使上游参考缸(1.21)内的压力高于试验最高压力1MPa，关闭阀门十六(2.91)，打开阀门二(1.62)，使上游参考缸(1.21)和岩心夹持器(1.1)的样品室之间压力平衡，同时增加围压和轴压，保证注入压力和围压、轴压同时升高至试验要求压力，关闭阀门一(1.61)；打开阀门十六(2.91)、阀门三(1.63)和阀门四(1.64)，向下游参考缸(1.22)内注入高纯氦气，使下游参考缸(1.22)内的压力高于试验最高压力1MPa，关闭阀门十六(2.91)，使下游参考缸(1.22)和岩心夹持器(1.1)的样品室之间压力平衡，同时增加围压和轴压，保证注入压力和围压、轴压同时升高至试验要求压力，关闭阀门二(1.62)、阀门三(1.63)和阀门四(1.64)；采集上游参考缸(1.21)、下游参考缸(1.22)和岩心夹持器内的压力数据，观察压力是否平稳；若压力平稳，将装置内的气体泄放掉，同时卸掉围压，若压力不平稳，重复步骤a)；c)进行驱替模拟：①由环压跟踪泵(4.2)向岩心夹持器(1.1)加围压至2MPa，打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)、阀门八(2.83)和阀门十五(2.90)外的所有阀门，启用真空泵(5.1)对装置进行抽真空；运行控制软件，打开阀门八(2.83)，向装置内注入少量纯度为99.99％的高纯甲烷，清洗管路；再抽真空，注入甲烷清洗管路，重复3‑5次，确保装置内的氦气清洗干净；②关闭所有阀门，设置并调节温度控制系统的温度，使岩心夹持器(1.1)的温度稳定在试验设计温度；③打开阀门八(2.83)、阀门十(2.85)、阀门十三(2.88)、阀门十六(2.91)、阀门二(1.62)、阀门三(1.63)和阀门四(1.64)，向下游参考缸(1.22)内注入甲烷气体，使其压力达到试验设计压力，关闭阀门十六(2.91)和阀门二(1.62)，使下游参考缸(1.22)和岩心夹持器(1.1)样品室二者压力平衡，同时增加围压和轴压；④停止注入气体，待岩心夹持器(1.1)内的压力和围压、轴压稳定；若岩心夹持器(1.1)内的压力下降，重复步骤③，直至岩心夹持器(1.1)样品室内的压力及围压、轴压稳定在试验设计压力；⑤关闭阀门八(2.83)，打开阀门七(2.82)、阀门十六(2.91)和阀门一(1.61)，向上游参考缸(1.21)内注入CO2，使其内的CO2注入压力高于岩心夹持器(1.1)和下游参考缸(1.22)内的甲烷气体压力，使其达到试验设计入口压力；⑥关闭阀门十六(2.91)，停止注入气体，打开阀门二(1.62)，使上游参考缸(1.21)、岩心夹持器(1.1)样品室和下游参考缸(1.22)之间连通；⑦启动控制软件采集时间、岩心夹持器(1.1)样品室内的压力、温度、应力‑应变、两个参考缸内的压力及压差等相关数据，并形成数据文件；若试验过程中，上游参考缸(1.21)内的压力有明显的下降，即超过试验设计入口压力的5％，及时向上游参考缸(1.21)内补充CO2，以维持压力稳定；⑧关闭所有阀门，调节背压阀(6.5)的压力，打开阀门三(1.63)、阀门四(1.64)、阀门二十四(6.76)、阀门二十一(6.73)和阀门十九(6.71)，使气体依次通过背压阀(6.5)、气液分离器(6.4)、干燥器(6.3)、气体流量计五(6.22)后进入气相色谱仪(6.1)，获得岩心夹持器(1.1)或者下游参考缸(1.22)内气体组分分析结果；d)试验系统清理：试验结束后，打开除阀门六(2.81)、阀门七(2.82)和阀门八(2.83)之外的所有阀门，对装置内的气体进行泄放，同时将岩心夹持器(1.1)内的围压及轴压卸掉；解除管路及线路连接，冷却降温；取出岩心夹持器(1.1)样品室内的岩样，将装置的各元件归类放好。
所属类别：	发明专利