本發(fā)明涉及石油地質(zhì)的儲層研究技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置。

背景技術(shù)：

碳酸鹽巖對于成巖作用有強(qiáng)烈的敏感性，碳酸鹽巖在地表和埋藏過程中溶蝕形成的次生孔隙和洞穴是重要的油氣儲集空間。深部含烴碳酸鹽巖儲層中流體-巖石相互作用受到了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。但是對于深埋藏環(huán)境流體-巖石是如何相互作用的，以及相互作用過程中發(fā)生的物質(zhì)變化和能量變化，還需要通過模擬實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)了解。

現(xiàn)有的水巖化學(xué)作用裝置，以模擬流動過程中的水巖反應(yīng)為主，這樣的模擬過程時間長度有限，多為幾個小時，不能精細(xì)模擬地層條件較長時間如數(shù)天乃至數(shù)周的水巖作用過程。而且為了模擬超深層儲層在埋藏過程中的溶蝕/沉淀過程，對深埋藏環(huán)境的封閉條件的模擬也很有必要。封閉地層條件內(nèi)流體幾乎不流動，礦物和流體接觸的表面發(fā)生反應(yīng)，礦物發(fā)生沉淀/溶解/轉(zhuǎn)化。

其次已有的設(shè)計多為針對巖心樣進(jìn)行酸化實(shí)驗(yàn)或者滲透率測定，采用的裝置多為巖心夾持器。巖心夾持器的內(nèi)徑適用于一定長度的巖心鉆樣。為了更好的觀測水巖反應(yīng)后巖石表面形貌的變化，觀察溶蝕/沉淀對于巖石的改造過程，巖片樣品更符合這一研究需求。為了深入研究水巖反應(yīng)機(jī)理，了解不同巖性樣品溶解速度的控制因素，探索不同巖性樣品在不同ph流體環(huán)境、不同溫壓條件的溶蝕行為，建立反應(yīng)過程溶液組分的測定和礦物表面變化的關(guān)系，需要使用粉末樣品完成實(shí)驗(yàn)。僅僅使用巖心夾持器不能滿足巖片樣/粉末樣的分析和測試工作。

因此，需要一種用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置以適用于對深埋藏環(huán)境封閉條件下較長時間水巖反應(yīng)的觀測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題的部分或者全部，本發(fā)明提出了一種用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置。使用該裝置能模擬地下油氣藏的深埋藏環(huán)境，便于較長時間的水巖反應(yīng)觀測。

根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置，包括：

用于盛放樣品的耐壓容器，

與耐壓容器連通的氣體加壓組件，以及

用于采集耐壓容器內(nèi)的信息的采集組件。

在一個實(shí)施例中，采集組件包括溫度傳感器和ph電化學(xué)傳感器，并且溫度傳感器一端和ph電化學(xué)傳感器的一端均密封式插入到耐壓容器的內(nèi)腔中。

在一個實(shí)施例中，溫度傳感器的插入到耐壓容器的內(nèi)腔中的一端和ph電化學(xué)傳感器插入到耐壓容器的內(nèi)腔中的一端均臨近耐壓容器的底壁。

在一個實(shí)施例中，ph電化學(xué)傳感器為銥/氧化銥全固體金屬絲電極。

在一個實(shí)施例中，耐壓容器包括：

耐壓容器本體，

設(shè)置在耐壓容器本體的開口上的端蓋，在端蓋上設(shè)置有連通耐壓容器本體的內(nèi)腔的通孔，

設(shè)置在通孔處的密封件，并且，溫度傳感器一端和ph電化學(xué)傳感器的一端穿過密封件延伸。

在一個實(shí)施例中，密封件與通孔臺階式配合，并且密封件的外端截面尺寸大于內(nèi)端截面尺寸。

在一個實(shí)施例中，在端蓋上固定設(shè)置安放架，在安放架內(nèi)設(shè)置隔板，并且在隔板和密封件之間設(shè)置信號處理件，信號處理件與采集組件連接。

在一個實(shí)施例中，安放架構(gòu)造為箱式，安放架的開口與端蓋固定連接，并且隔板設(shè)置在安放架的中間位置以分割箱體的內(nèi)空間。

在一個實(shí)施例中，加壓組件包括：

與耐壓容器連通的氣瓶，

在連接氣瓶和耐壓容器的管線上依次設(shè)置的第一閥、加壓泵和第二閥。

在一個實(shí)施例中，加壓組件還包括設(shè)置在加壓泵和第二閥之間的第一排氣閥和第一壓力計，和/或在耐壓容器上設(shè)置有第二壓力計和第二排氣閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可以向耐壓容器內(nèi)放入樣品，并通過 氣體加壓組件向耐壓容器內(nèi)充入經(jīng)過壓縮的氣體，以獲得密閉的高壓反應(yīng)環(huán)境，從而更好地模擬地層環(huán)境。同時，由于設(shè)置采集組件，還能保證能夠?qū)崟r監(jiān)測到水巖反應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖來對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述，在圖中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置；

附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于模擬封閉系統(tǒng)水巖反應(yīng)的裝置100。如圖1所示，裝置100包括耐壓容器1、氣體加壓組件2和采集組件3。其中，耐壓容器1用于存放樣品，并作為水巖反應(yīng)的器皿。氣體加壓組件2用于與耐壓容器1連通，以向耐壓容器1內(nèi)輸送氣體而使耐壓容器1內(nèi)獲得密閉的反應(yīng)環(huán)境。采集組件3用于采集耐壓容器1內(nèi)的信息，以實(shí)時監(jiān)測水巖反應(yīng)的進(jìn)行狀況和水巖反應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

由此，在向耐壓容器1內(nèi)放入樣品后，可通過氣體加壓組件2向耐壓容器1內(nèi)充入經(jīng)過壓縮的氣體，以獲得密閉的高壓反應(yīng)環(huán)境，從而更好地模擬地層環(huán)境。同時，通過設(shè)置采集組件3，還能保證能夠?qū)崟r監(jiān)測到水巖作用的數(shù)據(jù)。

耐壓容器1可以由耐酸材料制成。例如聚四氟乙烯、不銹鋼l316或哈氏合金等材料制成。將耐壓容器1作為水巖反應(yīng)的器具，提高了裝置100的使用范圍。也就是，耐壓容器1不僅適用于巖心樣品，同樣適用于巖片甚至粉末樣品，由此該裝置100適用于多種形態(tài)的巖石樣品。

在一個實(shí)施例中，采集組件3包括溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32。并且溫度傳感器31的一端和ph電化學(xué)傳感器32的一端均密封式插入到耐壓容器1的內(nèi)腔中。也就是，溫度傳感器31的一端設(shè)置在耐壓容器1的內(nèi)腔中，以感受耐壓容器1內(nèi)的水巖反應(yīng)的溫度值。而溫度傳感器31的另一端設(shè)置在耐壓容器1的內(nèi)腔外，以將信號傳遞出去。同理，ph電化學(xué)傳感器32的一端設(shè)置在耐壓容器1的內(nèi)腔中，以檢測水巖反應(yīng)的ph值。而ph電化學(xué)傳感器32的另一 端設(shè)置在耐壓容器1的內(nèi)腔外，以將信號傳遞出去。優(yōu)選地，溫度傳感器31的插入到耐壓容器1的內(nèi)腔中的一端臨近耐壓容器1的底壁。同理地，ph電化學(xué)傳感器32插入到耐壓容器1的內(nèi)腔中的一端均臨近耐壓容器1的底壁。通過這種設(shè)置可以更適用于耐壓容器1內(nèi)的液體量的變化，同時實(shí)時得到水巖反應(yīng)的反應(yīng)溫度和反應(yīng)ph值，并獲取精確的數(shù)據(jù)。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，ph電化學(xué)傳感器32為銥/氧化銥全固體金屬絲電極。這種ph電化學(xué)傳感器32具有體積小巧而堅固的優(yōu)點(diǎn)。同時，這種ph電化學(xué)傳感器32具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，信號響應(yīng)時間短，信號穩(wěn)定性強(qiáng)。

結(jié)構(gòu)上，耐壓容器1包括耐壓容器本體11和端蓋12。端蓋12蓋設(shè)在耐壓容器本體11的開口上，以用于密封耐壓容器本體11。并且，在端蓋12上設(shè)置有連通耐壓容器本體11的內(nèi)腔的通孔13。并在通孔13處設(shè)置密封件14，以用于密封耐壓容器本體11的內(nèi)腔。而溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32均穿過密封件14而延伸，從而避免了耐壓容器1漏壓的問題。并且，這種結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

為了保證端蓋12和耐壓容器本體11的連接穩(wěn)定性，在耐壓容器本體11的外壁上設(shè)置法蘭17，并可通過螺栓18將法蘭17和端蓋12連接。同時，在端蓋12和耐壓容器本體11之間設(shè)置密封圈19，以保證耐壓容器1的密封性。

優(yōu)選地，密封件14與通孔13臺階式配合，并且密封件14的外端截面尺寸大于內(nèi)端截面尺寸。通過這種設(shè)置方便了密封件14與端蓋12的組裝，同時，提高了耐壓容器1的密封效果。

根據(jù)本發(fā)明，在端蓋12上固定設(shè)置安放架15。在安放架15內(nèi)設(shè)置隔板16。并且在隔板16和密封件14之間設(shè)置信號處理件4。信號處理件4與采集組件3連接，以采集處理并存儲采集組件3的信號。通過這種設(shè)置達(dá)到了實(shí)時監(jiān)控的目的。同時，從結(jié)構(gòu)來講，通過信號處理件4限定了密封件14的位置。也就是，通過信號處理件4將密封件14壓緊在端蓋12上，即便耐壓容器1的內(nèi)腔中的壓力升高，也能保證耐壓容器1的密封性。

安放架15可以構(gòu)造為箱式結(jié)構(gòu)，其開口處與端蓋12固定連接。且安放架15的外壁與隔板16和密封件14共同形成了用于存放信號處理件4的容納空間。在隔板16和安放架15的底壁之間形成的空間內(nèi)設(shè)置有用于為信號處理件4供電的電池組件5。通過這種設(shè)置優(yōu)化了裝置100的外在結(jié)構(gòu)，同時信號處理件4和電 池組件5均被設(shè)置在安放架15中，有助于保證信號處理件4長時間運(yùn)行，以滿足長時間的試驗(yàn)要求。

加壓組件2包括氣瓶21、在連接氣瓶21和耐壓容器1的管線上依次設(shè)置的第一閥22、加壓泵23和第二閥24、設(shè)置在加壓泵23和第二閥24之間的第一排氣閥25和第一壓力計26。同時，在耐壓容器1上設(shè)置有第二壓力計27和第二排氣閥28。當(dāng)需要給壓時，關(guān)閉第一排氣閥25和第二排氣閥28，打開第一閥22和第二閥24，由加壓泵23向耐壓容器1內(nèi)壓入二氧化碳，加壓泵23和第二閥24之間的管線壓力顯示于第一壓力計26。通過讀取第二壓力計27，當(dāng)加壓達(dá)到預(yù)期壓力時，關(guān)閉第一閥22和第二閥24，停止向耐壓容器1內(nèi)輸入氣體。之后，打開第一排氣閥25，排出加壓泵23與第二閥24間的氣體。泄壓時，打開第二排氣閥28，排出耐壓容器1內(nèi)的剩余壓力。

下面根據(jù)圖1詳細(xì)描述進(jìn)行模擬水巖反應(yīng)的過程。

(1)反應(yīng)前調(diào)試：對于水巖反應(yīng)的實(shí)時多參數(shù)監(jiān)測，首先需要對溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32進(jìn)行校準(zhǔn)。也就是，溫度傳感器31和標(biāo)準(zhǔn)溫度計在相同溶液中進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。ph電化學(xué)傳感器32在標(biāo)準(zhǔn)ph緩沖溶液中進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定后將溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32裝配在端蓋12上，同時，使得溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32的一端和采集組件3封裝，以確保通過計算機(jī)測試溫度信號以及ph信號讀取暢通。

(2)裝樣：將巖樣粉碎至一定粒度(采用巖片樣或者巖心樣則不必粉碎)。去離子水浸泡清洗后，在一定溫度的烘箱內(nèi)烘干一定時間。樣品稱量后記錄重量，放置入耐壓容器1內(nèi)。在耐壓容器1中加入一定濃度的酸(乙酸、稀硫酸等)，蓋上端蓋12，確保溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32都浸泡在液體中。通過螺栓18將耐壓容器本體11和端蓋12固定。

(3)加壓過程：打開二氧化碳(還可以為氮?dú)饣蚱渌鼩怏w)氣瓶21，并打開第一閥22和第二閥24，關(guān)閉第一排氣閥25和第二排氣閥28，由加壓泵23向耐壓容器1內(nèi)壓入帶壓二氧化碳?xì)怏w。從第二壓力計27上讀取耐壓容器1內(nèi)的氣體壓力，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力值后，關(guān)閉第一閥22和第二閥24。打開排氣閥19，排出加壓泵17和第二進(jìn)氣閥15之間的二氧化碳?xì)怏w。

(4)反應(yīng)及監(jiān)測過程：啟動數(shù)據(jù)采集和記錄，溫度傳感器31監(jiān)測水巖反應(yīng)的溫度值并且由采集組件3記錄并儲存數(shù)據(jù)；ph電化學(xué)傳感器32監(jiān)測水巖反應(yīng)的 ph值并且由采集組件3記錄并儲存數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)可通過計算機(jī)進(jìn)行讀取。

(5)結(jié)束反應(yīng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)讀?。悍磻?yīng)進(jìn)行完畢后，關(guān)閉數(shù)據(jù)采集和記錄。打開第二排氣閥28卸壓，排出耐壓容器1內(nèi)剩余壓力。擰開螺栓18，卸下端蓋12，并卸載溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32。再次標(biāo)定溫度傳感器31和ph電化學(xué)傳感器32。將耐壓容器1中的巖樣取出后用去離子水清洗，在設(shè)定溫度的烘箱中烘干后，稱量重量。收集實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的水樣，酸化后做后續(xù)測試。實(shí)驗(yàn)中記錄的ph數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)使用計算機(jī)讀取，進(jìn)行后續(xù)處理。

在本申請中，“外端”指遠(yuǎn)離耐壓容器1的內(nèi)腔并朝向開口方向的一端，而“內(nèi)端”是指朝向耐壓容器1的內(nèi)腔方向的一端。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可容易地進(jìn)行改變或變化，而這種改變或變化都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。