高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自 動(dòng)檢測(cè)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 擴(kuò)散是指烴類(lèi)氣體在濃度梯度的作用下，氣體分子從高濃度區(qū)通過(guò)各種介質(zhì)向低 濃度區(qū)自由迀移達(dá)到平衡的一種物理過(guò)程。擴(kuò)散作用是油氣運(yùn)移的重要機(jī)理之一，它對(duì)于 油氣，特別是天然氣（因?yàn)樘烊粴獾姆肿有?、重量輕、活動(dòng)性強(qiáng)，因此在地下具有較強(qiáng)的擴(kuò) 散性）的運(yùn)移、聚集、成藏、保存和破壞起至關(guān)重要的作用。
[0003] 對(duì)于已經(jīng)聚集的油氣藏，除蓋層自身封閉能力以及斷層的影響外，蓋層巖石對(duì)于 烴類(lèi)的擴(kuò)散能力也是影響油氣藏后期改造、破壞的最重要因素。然而，除了作為常規(guī)傳統(tǒng)的 破壞因素，擴(kuò)散在天然氣運(yùn)移、聚集和成藏過(guò)程也可能產(chǎn)生積極作用和貢獻(xiàn)，尤其在非常規(guī) 致密砂巖、頁(yè)巖氣等領(lǐng)域。擴(kuò)散系數(shù)作為描述天然氣通過(guò)巖石擴(kuò)散速度快慢的重要評(píng)價(jià)參 數(shù)，是天然氣擴(kuò)散充注量和散失量計(jì)算中必不可少的重要參數(shù)。
[0004]目前，實(shí)驗(yàn)室中一般采用間接方式來(lái)測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)，例如：先測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)樣品 的擴(kuò)散量或擴(kuò)散濃度，然后再根據(jù)這些實(shí)測(cè)值通過(guò)某種方法確定或求得擴(kuò)散系數(shù)值。然而， 通過(guò)這種方式測(cè)定的擴(kuò)散系數(shù)由于受到實(shí)驗(yàn)溫壓條件及地質(zhì)時(shí)間的限制，與實(shí)際的地質(zhì)條 件下巖石真正的擴(kuò)散能力存在偏差，而且在地質(zhì)時(shí)期中隨著埋深增加、壓實(shí)成巖作用增強(qiáng)， 天然氣的擴(kuò)散系數(shù)在不同地質(zhì)時(shí)期也是不同的。進(jìn)一步的，最大程度接近實(shí)際地質(zhì)高溫高 壓條件測(cè)定巖石烴類(lèi)的擴(kuò)散系數(shù)，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散能力，評(píng)估天然氣擴(kuò)散充 注量和擴(kuò)散散失量，開(kāi)展常規(guī)、非常天然氣的運(yùn)移、聚集、成藏及保存研究及資源評(píng)價(jià)都具 有極其重要的作用。
[0005] 目前，對(duì)于巖石中烴類(lèi)氣體擴(kuò)散系數(shù)的求取方法已有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一般采用如 圖1所示測(cè)定裝置進(jìn)行擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定，在圖1，1和3表示取樣閥，2表示巖心夾持器，4表 示恒溫箱，5、7、8、9、12和13表示截止閥，6表示壓差傳感器，10和11表示壓力表，14和15 表示三通閥，16表示圍壓跟蹤栗，17表示真空栗，18表示經(jīng)類(lèi)氣源，19表示氮?dú)鈿庠矗?0表 示氣相色譜儀。具體的，通過(guò)手動(dòng)控制閥門(mén)取氣進(jìn)氣相色譜儀20或者直接采用排水法取氣 再進(jìn)氣相色譜儀20的方式。
[0006] 然而，考慮到烴類(lèi)氣體和氮?dú)庠谒卸季哂幸欢ǖ娜芙舛?，排水取氣法可能造?擴(kuò)散初始階段檢測(cè)不到烴類(lèi)氣體濃度的變化，從而推遲擴(kuò)散開(kāi)始的時(shí)間導(dǎo)致最終擴(kuò)散系數(shù) 值變??；而由于色譜檢測(cè)需要的氣量很小，人工控制閥門(mén)取氣容易造成取氣量偏大從而使 擴(kuò)散室內(nèi)壓力損失大而達(dá)不到實(shí)驗(yàn)條件的需求。進(jìn)一步的，人工控制的方式還會(huì)造成兩擴(kuò) 散室的壓力不平衡，從而導(dǎo)致氣體是由壓力差突破樣品而不是由濃度差擴(kuò)散過(guò)去，從而使 得測(cè)定結(jié)果偏大。且人工控制的方式要求操作人員每隔一段時(shí)間取氣一次，不僅工作量大 還容易因手工操作帶來(lái)一定的分析誤差。
[0007] 針對(duì)上述確定的擴(kuò)散系數(shù)不準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案，因 此有必要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造以克服裝置的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置，以達(dá) 到準(zhǔn)確測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)的目的，該裝置包括：
[0009] 第一高壓腔1、第一低壓腔3、第一氣動(dòng)執(zhí)行器2、第二氣動(dòng)執(zhí)行器4、第二高壓腔8、 第二低壓腔9、第三氣動(dòng)執(zhí)行器10、第四氣動(dòng)執(zhí)行器11、第一自動(dòng)六通閥5、第二自動(dòng)六通閥 14、氣相色譜檢測(cè)儀7、左擴(kuò)散室12和右擴(kuò)散室13,其中：
[0010] 所述第一高壓腔1通過(guò)第一連接管線(xiàn)與所述左擴(kuò)散室12相連，所述第一氣動(dòng)執(zhí)行 器2連接在所述第一連接管線(xiàn)上，所述第一氣動(dòng)執(zhí)行器2用于對(duì)所述第一高壓腔1與所述 左擴(kuò)散室12之間的連通性進(jìn)行控制；
[0011] 所述第一高壓腔1通過(guò)第二連接管線(xiàn)與所述第一低壓腔3相連，所述第二氣動(dòng)執(zhí) 行器4連接在所述第二連接管線(xiàn)上，所述第二氣動(dòng)執(zhí)行器4用于對(duì)所述第一高壓腔1與所 述第一低壓腔3之間的連通性進(jìn)行控制；
[0012] 所述第二高壓腔8通過(guò)第三連接管線(xiàn)與所述右擴(kuò)散室13相連，所述第三氣動(dòng)執(zhí)行 器10連接在所述第三連接管線(xiàn)上，所述第三氣動(dòng)執(zhí)行器10用于對(duì)所述第二高壓腔8與所 述右擴(kuò)散室13之間的連通性進(jìn)行控制；
[0013] 所述第二高壓腔8通過(guò)第四連接管線(xiàn)與所述第二低壓腔9相連，所述第四氣動(dòng)執(zhí) 行器11連接在所述第四連接管線(xiàn)上，所述第四氣動(dòng)執(zhí)行器11用于對(duì)所述第二高壓腔8與 所述第二低壓腔9之間的連通性進(jìn)行控制；
[0014] 所述第一自動(dòng)六通閥5,與所述第一低壓腔3和所述氣相色譜檢測(cè)儀7相連，所述 第二自動(dòng)六通閥14,與所述第二低壓腔9和所述氣相色譜檢測(cè)儀7相連，所述第一自動(dòng)六通 閥5用于定量收集所述第一低壓腔3中的氣體，所述第二自動(dòng)六通閥14用于定量收集所述 第二低壓腔9中的氣體，并將收集的氣體導(dǎo)入所述氣相色譜檢測(cè)儀7中進(jìn)行檢測(cè)。
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種通過(guò)上述高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè) 的裝置進(jìn)行擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的方法，以達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)的目的，該方法包括：
[0016] 在一側(cè)的擴(kuò)散室中注入待測(cè)烴類(lèi)氣體，在另一側(cè)擴(kuò)散室中注入氮?dú)?，開(kāi)啟第一氣 動(dòng)執(zhí)行器控制第一高壓腔與左擴(kuò)散室連通，開(kāi)啟第三氣動(dòng)執(zhí)行器控制第二高壓腔與右擴(kuò)散 室連通；
[0017] 在預(yù)定時(shí)間后，關(guān)閉第一氣動(dòng)執(zhí)行器和第三氣動(dòng)執(zhí)行器，開(kāi)啟第二氣動(dòng)執(zhí)行器控 制第一高壓腔與第一低壓腔連通，開(kāi)啟第四氣動(dòng)執(zhí)行器控制第二高壓腔與第二低壓腔連 通；
[0018] 通過(guò)第一自動(dòng)六通閥和第二自動(dòng)六通閥控制所述第一低壓腔和所述第二低壓腔 中的氣體定量導(dǎo)入氣相色譜檢測(cè)儀中進(jìn)行檢測(cè)。
[0019] 在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝 置，該裝置包括：高壓腔、低壓腔、氣動(dòng)執(zhí)行器、自動(dòng)六通閥和氣相色譜檢測(cè)儀等，通過(guò)該測(cè) 定裝置可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取氣，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)操作繁瑣，擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定不準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn) 題，達(dá)到了有效提供擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0021] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置的 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)六通閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4是通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝 置進(jìn)行擴(kuò)散參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì) 本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并 不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0026] 發(fā)明人考慮到，可以對(duì)現(xiàn)有的巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定裝置進(jìn)行改進(jìn)，以使得其 可以自動(dòng)取氣并且可以將色譜定量后的多余氣體回注，從而克服現(xiàn)有的巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散 系數(shù)測(cè)定裝置的局限。為此，提出了一種巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定高溫高壓下巖石中烴類(lèi) 擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置，高壓腔、低壓腔、氣動(dòng)執(zhí)行器a(第一氣動(dòng)執(zhí)行器）、氣動(dòng)執(zhí)行器 b (第二氣動(dòng)執(zhí)行器）各為兩套，可替換高溫高壓巖石擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定裝置中的手動(dòng)取氣部 分，這兩套分別與巖心夾持器兩側(cè)的擴(kuò)散室（左擴(kuò)散室和右擴(kuò)散室）相連接。高壓腔、低壓 腔和擴(kuò)散室之間的連接管線(xiàn)上設(shè)置氣動(dòng)執(zhí)行器來(lái)控制二者之間的連通性，其中，低壓腔與 高壓腔相連，高壓腔還與擴(kuò)散室相連。自動(dòng)六通閥與低壓腔相連，用于定量收集低壓腔內(nèi)的 氣體并導(dǎo)入氣相色譜檢測(cè)儀。
[0027] 具體地，如圖2所示，該高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置包括：第 一高壓腔1、第一低壓腔3、第一氣動(dòng)執(zhí)行器2、第二氣動(dòng)執(zhí)行器4、第二高壓腔8、第二低壓腔 9、第三氣動(dòng)執(zhí)行器10、第四氣動(dòng)執(zhí)行器11、第一自動(dòng)六通閥5、第二自動(dòng)六通閥14、氣相色 譜檢測(cè)儀7、左擴(kuò)散室12和右擴(kuò)散室13,其中：
[0028] 第一高壓腔1通過(guò)第一連接管線(xiàn)與左擴(kuò)散室12相連，第一氣動(dòng)執(zhí)行器2連接在第 一連接管線(xiàn)上，第一氣動(dòng)執(zhí)行器2用于對(duì)第一高壓腔1與左擴(kuò)散室12之間的連通性進(jìn)行控 制；
[0029] 第一高壓腔1通過(guò)第二連接管線(xiàn)與第一低壓腔3相連，第二氣動(dòng)執(zhí)行器4連接在 第二連接管線(xiàn)上，第二氣動(dòng)執(zhí)行器4用于對(duì)第一高壓腔1與第一低壓腔3之間的連通性進(jìn) 行控制；
[0030] 第二高壓腔8通過(guò)第三連接管線(xiàn)與右擴(kuò)散室13相連，第三氣動(dòng)執(zhí)行器10連接在 第三連接管線(xiàn)上，第三氣動(dòng)執(zhí)行器10用于對(duì)第二高壓腔8與右擴(kuò)散室13之間的連通性進(jìn) 行控制；
[0031] 第二高壓腔8通過(guò)第四連接管線(xiàn)與第二低壓腔9相連，第四氣動(dòng)執(zhí)行器11連接在 第四連接管線(xiàn)上，第四氣動(dòng)執(zhí)行器11用于對(duì)第二高壓腔8與第二低壓腔9之間的連通性進(jìn) 行控制；
[0032] 第一自動(dòng)六通閥，與第一低壓腔3和氣相色譜檢測(cè)儀7相連，第二自動(dòng)六通閥，與 第二低壓腔9和氣相色譜檢測(cè)儀7相連，第一自動(dòng)六通閥用于定量收集第一低壓腔3中的 氣體，第二自動(dòng)六通閥14用于定量收集第二低壓腔9中的氣體，并將收集的氣體導(dǎo)入氣相 色譜檢測(cè)儀7中進(jìn)行檢測(cè)。
[0033] 通過(guò)上述高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的裝置可以有效解決現(xiàn)有高 溫高壓巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定裝置不能自動(dòng)取氣及回注的在線(xiàn)檢測(cè)問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備 自動(dòng)取氣并聯(lián)機(jī)在線(xiàn)檢測(cè)，避免了人為操作帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，同時(shí)也減少了操作人員的工 作量。該設(shè)備能夠幫助準(zhǔn)確高效地測(cè)定高溫高壓下巖石中烴類(lèi)的擴(kuò)散系數(shù)，為開(kāi)展天然氣 擴(kuò)散充注量、散失量評(píng)價(jià)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，對(duì)蓋層封閉機(jī)理研究和封氣能力評(píng)價(jià)具有 重要意義，應(yīng)用前景廣闊。
[0034] 為了解決余氣回注的問(wèn)題，將經(jīng)色譜定量后的剩余氣體注回?cái)U(kuò)散室內(nèi)，減小擴(kuò)散 室內(nèi)的壓力損失，如圖2所示，還可以在上述高溫高壓下巖石中烴類(lèi)擴(kuò)散系數(shù)自動(dòng)檢測(cè)的 裝置中設(shè)置回注栗6,該回注栗6分別與第一低壓腔3和第二低壓腔9相連，用于將定量后 剩余的氣體注回左擴(kuò)散室12和右擴(kuò)散室13。
[0035] 考慮到人為控制容易導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，在本例中，通過(guò)控制器，對(duì)第一氣動(dòng)執(zhí) 行器2、第二氣動(dòng)執(zhí)行器4、第三氣動(dòng)執(zhí)行器10、第四氣動(dòng)執(zhí)行器11、第一自動(dòng)六通閥5和第 二自動(dòng)六通閥14進(jìn)行集中控