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Title:
MULTI-FUNCTIONAL TESTING APPARATUS FOR MULTI-FIELD COUPLED SEEPAGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/033472
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a multi-functional testing apparatus for multi-field coupled seepage, comprising an apparatus body, a stress field control system, a temperature field control system, a fluid load control system and a fluid seepage measuring system, and further comprising using multi-field coupled states of a temperature field, a stress field, a porosity pressure field and a seepage field to perform seepage experiment on tight gas, shale gas, tight oil, shale oil, natural gas hydrates and geothermal energy. The beneficial effects are: not only meeting the temperature and pressure requirements of tight gas, shale gas, tight oil and shale oil, but more importantly, when meeting the low temperature requirements of natural gas hydrate flow test, also being able to meet the high temperature requirements of geothermal exploitation; and simulating the actual stratum environment can respectively achieve seepage experiment for exploitation of non-conventional energy resources of tight gas, shale gas, tight oil, shale oil, natural gas hydrates and hot dry rock using the same apparatus.

Inventors:
OU, Chenghua (No.8 Xindu Avenue, Xindu DistrictChengdu, Sichuan 0, 610500, CN)
ZHU, Haiyan (No.8 Xindu Avenue, Xindu DistrictChengdu, Sichuan 0, 610500, CN)
LIU, Qingyou (No.8 Xindu Avenue, Xindu DistrictChengdu, Sichuan 0, 610500, CN)
LI, Chaochun (No.8 Xindu Avenue, Xindu DistrictChengdu, Sichuan 0, 610500, CN)
Application Number:
CN2017/100628
Publication Date:
February 21, 2019
Filing Date:
September 06, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSITY (No.8 Xindu Avenue, Xindu DistrictChengdu, Sichuan 0, 610500, CN)
International Classes:
G01N15/08
Foreign References:
CN103233704A2013-08-07
CN103616290A2014-03-05
CN106093345A2016-11-09
CN105403672A2016-03-16
CN106066291A2016-11-02
US7011154B22006-03-14
Attorney, Agent or Firm:
CHENGDU JINYING PATENT FIRM (12/F, Bldg 1 Xihuan Plaza No.489, the Third Guanghua Eastern Road, Qingyang Distric, Chengdu Sichuan 1, 610091, CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种多场耦合渗流多功能实验装置, 其特征在于: 它包括装置本体、 应力场控制系统、 温度场控制系统、 流体加载控制系统和流体渗流测 量系统;

所述装置本体内设置有实验腔 (1) , 实验腔 (1) 内设置有承载台 ( 2) 、 岩样 (3) 、 压头 (4) 、 金属垫圈 (5) 、 热缩管 (6) 和冷浴 槽 (7) , 承载台 (2) 设置于实验腔 (1) 内, 岩样 (3) 的上下端均 设置有温度传感器, 岩样 (3) 上设置有轴向引伸计和径向引伸计, 岩样 (3) 放置于承载台 (2) 顶部且套装于热缩管 (6) 内, 热缩管 (6) 设置于冷浴槽 (7) 内, 压头 (4) 向下伸入于实验腔 (1) 内, 压头 (4) 的底部顺次连接有橡胶圈和金属垫圈 (5) , 金属垫圈 (5 ) 与岩样 (3) 顶表面接触, 金属垫圈 (5) 上设置有上管道, 上管道 的端口与岩样 (3) 的上表面接触, 上管道上连接有位于实验腔 (1) 内的阀门 Vm, 装置本体的下部连接有下管道, 下管道上连接有位于 实验腔 (1) 内的阀门 Vx, 所述实验腔 (1) 内壁上设置有电阻丝 (8 所述应力场控制系统包括围压液压泵 (9) 和轴压液压泵 (10) , 围 压液压泵 (9) 的出液口处顺次连接有阀门 Vj和压力表 A (11) , 压 力表 A (11) 的另一端与实验腔 (1) 连通, 轴压液压泵 (10) 的出 液口处连接有阀门 Vk和压力表 B (12) , 压力表 B (12) 的另一端与 压头 (4) 内的液压流道连通;

所述温度场控制系统包括空调油制冷机 (13) 、 加热炉 (14) 和温度 计 A (15) , 空调油制冷机 (13) 的冷却介质出口端连接有阀门 Vi, 阀门 Vi的另一端与冷浴槽 (7) 连通, 加热炉 (14) 与电阻丝 (8) 连 接, 温度计 A (15) 与温度传感器连接;

所述流体加载控制系统包括平流泵 (16) 、 第一中间容器 (17) 、 第 二中间容器 (18) 、 第三中间容器 (19) 和第四中间容器 (20) , 平 流泵 (16) 的出口端与中间容器之间连接有阀门 Va, 第一中间容器 ( 17) 、 第二中间容器 (18) 、 第三中间容器 (19) 和第四中间容器 (20) 的出口端分别连接有阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd和阀门 Ve, 所 述阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd和阀门 Ve的另一端与阀门 Vx之间连接有 压力表 C (21) , 压力表 C (21) 与阀门 Vx之间的节点处顺次连接有 阀门 Vn和真空泵 (22) ;

所述流体渗流测量系统包括与阀门 Vm连接的回压阀 (23) , 回压阀 (23) 与阀门 Vm连接, 阀门 Vm的另一端连接有两个支路, 其中一个 支路由顺次连接的阀门 Vf、 气量计 (25) 和气相色谱仪 (26) 组成, 另一个支路由顺次连接的阀门 Vg、 气液分离器 (27) 、 液体计量器 (28) 和液相色谱仪 (29) , 气量计 (25) 与阀门 Vf之间的节点处与 气液分离器 (27) 之间连接有阀门 Vh, 回压阀 (23) 的入口端与阀 门 Vn的出口端连接有阀门 Vy;

它还包括控制台 (30) , 控制台 (30) 与轴向引伸计、 径向引伸计、 空调油制冷机 ( 13) 和加热炉 ( 14) 连接。

根据权利要求 1所述的一种多场耦合渗流多功能实验装置, 其特征在 于: 所述的装置本体包括底座 (31) 、 壳体 (32) 和顶盖 (33) , 壳 体 (32) 的上下端分别固设有顶盖 (33) 和底座 (31) 。

根据权利要求 1所述的一种多场耦合渗流多功能实验装置, 其特征在 于: 所述的回压阀 (23) 上还连接有回压泵 (34) 。

根据权利要求 1所述的一种多场耦合渗流多功能实验装置, 其特征在 于: 所述的回压阀 (23) 的出口处连接有温度计 B (35) 。

根据权利要求 1~4中任意一项所述的一种多场耦合渗流多功能实验装 置的测试方法, 其特征在于: 它包括以下步骤:

Sl、 多场耦合作用下二氧化碳置换致密气或页岩气的测试, 它包括以 下测试步骤:

S1 (1) 、 准备待测致密砂岩或页岩岩样; 将致密气或页岩气复配于 第一中间容器 (17) 内, 将二氧化碳复配于第二中间容器 (18) 内, 并检査装置各项部件及其连接关系, 并使之调整到初始工作状态; SI (2) 、 将热缩管 (6) 套在待测岩样上; 在岩样上下端安装温度传 感器; 在岩样上安装轴向引伸计和径向引伸计; 将岩样放置于承载台 (2) 顶部; 在岩样顶部顺次安放金属垫圈 (5) 和橡胶圈, 随后将橡 胶圈与压头 (4) 连接, 并关闭实验腔;

S1 (3) 、 关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀门 Vm和阀门

Vy, 打幵阀门 Vn和阀门 Vx, 打幵真空泵 (22) 和加热炉 (14) , 真 空泵 (22) 对实验腔 (1) 抽真空, 进一步的对岩样进行抽真空, 而 加热炉 (14) 使电阻丝 (8) 对实验腔 (1) 加热, 进一步的对岩样加 热, 当压力表 C (21) 上读数稳定且温度计 A (15) 上读数稳定吋, 即形成了温度场;

S1 (4) 、 关闭真空泵 (22) 及阀门 Vn, 打幵阀门 Va、 阀门 Vb和平 流泵 (16) , 平流泵 (16) 将第一中间容器 (17) 内的致密气或页岩 气依次经阀门 Vb、 阀门 Vx泵入实验腔 (1) 内以使岩样达到饱和状态 , 岩样内充满气体, 即形成了孔隙压力场和渗流场; 同吋打幵阀门 Vj 和阀门 Vk, 围压液压泵 (9) 向实验腔 (1) 内通入液压油, 液压油 给热缩管 (6) 施加径向压力, 进一步的给岩样施加径向压力, 而轴 压液压泵 (10) 将液压油泵入压头 (4) 的液压流道内, 使压头 (4) 给岩样施加轴向力, 直至压力表 A (11) 、 压力表 B (12) 、 压力表 C

(21) 上数值达到实验设定的压力值, 关闭液压泵, 即形成应力场; S1 (5) 、 观测温度计 A (15) 的度数, 当温度计 A (15) 数值稳定在 实验设定数值后, 再进行下一步骤;

S1 (6) 、 关闭阀门 Vb, 打幵阀门 Vc, 平流泵 (16) 加压, 平流泵 ( 16) 将第二中间容器 (18) 内的二氧化碳依次经阀门 Vc、 阀门 Vx泵 入实验腔 (1) 内, 随后关闭阀门 Vc和阀门 Vx, 静置一段吋间;

S1 (7) 、 待实验腔 (1) 中气体充分混合后, 关闭阀门 Vg和阀门 Vh , 打幵阀门 Vf、 阀门 Vm和阀门 Vy, 实验腔中混合气体按设定出口压 力经阀门 Vm流出, 随后从回压阀 (23) 喷出, 气量计 (25) 计量气 体体积, 随后气相色谱仪 (26) 检测排出气体组分; 实验过程中, 轴 向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向形变和径向形变, 并将采 集到的数据传递给控制台 (30) ;

51 (8) 、 实验结束, 回收致密砂岩或岩样, 将未用完的高纯度实验 用二氧化碳、 致密气或页岩气密封库存, 将装置恢复到停机状态; S2、 多场耦合作用下二氧化碳驱替致密油或页岩油的测试, 它包括以 下步骤:

52 (1) 、 利用致密砂岩或页岩作为岩样; 将二氧化碳复配于第四中 间容器 (20) 内, 将致密油或页岩油复配于第三中间容器 (19) 内, 并检査装置各项部件及其连接关系, 并使之调整到初始工作状态; S2 (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 随后关闭真空泵 (22) 及阀 门 Vn, 打幵阀门 Va、 阀门 Vd和平流泵 ( 16) , 平流泵 ( 16) 将第三 中间容器 (19) 内的原油依次经阀门 Vd、 阀门 Vx泵入实验腔 (1) 内 以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满有致密油或页岩油, 即形成了孔 隙压力场和渗流场; 同吋打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵 (9) 向 实验腔 (1) 内通入液压油, 液压油给热缩管 (6) 施加径向压力, 进 一步的给岩样施加径向压力, 而轴压液压泵 (10) 将液压油泵入压头

(4) 的液压流道内, 使压头 (4) 给岩样施加轴向力, 直至压力表 A ( 11) 、 压力表 B ( 12) 、 压力表 C (21) 上数值达到实验设定的压 力值, 关闭液压泵, 即形成了应力场;

S2 (3) 、 重复步骤 S1 (5) , 随后关闭阀门 Vd和阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg、 阀门 Vh、 阀门 Vm, 平流泵 (16) 加压, 平流泵 (16 ) 将第四中间容器 (20) 内的二氧化碳依次经阀门 Ve、 阀门 Vx泵入 实验腔 (1) 内;

S2 (4) 、 实验腔中测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀 (23) 流出, 气液混合物通过气液分离器 (27) 后, 气体进入气量计 (25) 内, 通过气量计 (25) 计量气体体积, 气相色谱仪 (26) 检测 排出气体组分; 液体通过液体计量器 (28) 内, 通过液体计量器 (28 ) 计量液体体积, 液相色谱仪 (29) 检测液体组分; 实验过程中, 轴 向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向形变和径向形变, 并将采 集到的数据传递给控制台 (30) ;

52 (5) 、 实验结束, 回收致密砂岩或页岩, 将未用完的高纯度实验 用二氧化碳、 致密油或页岩油密封库存, 将装置恢复到停机状态; S3、 多场耦合作用下二氧化碳置换水合物幵采效率的实验, 它包括以 下步骤:

53 (1) 、 准备待测水合物储层岩样; 将甲烷装载于第一中间容器 (1 7) 内, 将蒸馏水装载于第三中间容器 (19) 内, 将二氧化碳装载于 第四中间容器 (20) 内, 并检査装置各项部件及其连接关系, 使之调 整到初始工作状态;

S3 (2) 、 重复步骤 S1 (2) , 随后关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀门 Vm和阀门 Vy, 打幵阀门 Vn、 阀门 Vi、 阀门 Vx、 真空 泵 (22) 和空调油制冷机 (13) , 真空泵 (22) 对实验腔 (1) 抽真 空, 进一步的对岩样进行抽真空, 而空调油制冷机 (13) 将冷却介质 泵入冷浴槽 (7) 中以对实验腔 (1) 制冷, 进一步的对岩样进行制冷

S3 (3) 、 当压力表 C (21) 上显示数值达到稳定吋, 关闭真空泵 (2 2) 及阀门 Vn, 打幵阀门 Va、 阀门 Vb和阀门 Vd, 平流泵 (16) 将第 一中间容器 (17) 内的甲烷依次经阀门 Vb、 阀门 Vx泵入实验腔 (1) 内, 同吋平流泵 (16) 将第三中间容器 (19) 内的蒸馏水依次经阀门 Vd、 阀门 Vx泵入实验腔 (1) 内以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满 有甲烷和蒸馏水, 通过空调油制冷机继续降温, 形成稳定的低温温度 场; 同吋打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵 (9) 向实验腔 (1) 内 通入液压油, 液压油给热缩管 (6) 施加径向压力, 进一步的给岩样 施加径向压力, 而轴压液压泵 (10) 将液压油泵入压头 (4) 的液压 流道内, 使压头 (4) 给岩样施加轴向力, 直至压力表 A ( 11) 、 压 力表 B ( 12) 、 压力表 C (21) 上数值达到实验设定的压力值, 维持 该设定的压力值, 形成稳定的应力场及孔隙压力场; S3 (4) 、 重复步骤 SI (5) , 待实验腔内部形成稳定的天然气水合 物后, 关闭阀门 Vb、 阀门 Vd, 平流泵 (16) 将第四中间容器 (20) 内的二氧化碳依次经阀门 Ve、 阀门 Vm泵入实验腔 (1) 内, 充入足 够的二氧化碳后, 关闭阀门 Va, 阀门 Ve, 阀门 Vx, 待实验腔静置一 段吋间;

S3 (5) 、 关闭阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg、 阀门 Vh和阀门 Vm, 设定回压阀 (23) 压力, 测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀 (23) 流出, 气液混合物通过气液分离器 (27) 后, 气体进入 气量计 (25) 内, 通过气量计 (25) 计量气体体积, 气相色谱仪 (26 ) 检测排出气体组分; 液体通过液体计量器 (28) 内, 通过液体计量 器 (28) 计量液体体积, 液相色谱仪 (29) 检测液体组分; 实验过程 中, 轴向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向形变和径向形变, 并将采集到的数据传递给控制台 (30) ;

53 (6) 、 实验结束, 回收水合物储层岩样, 将未用完的实验用二氧 化碳气、 甲烷气体和蒸馏水密封库存, 将装置恢复到停机状态;

S4、 多场耦合状态下地热换热效率的实验, 它包括以下步骤:

54 (1) 、 准备待测干热岩岩石样品; 将地层水复配于第三中间容器 ( 19) 内, 检査装置各项部件及其连接关系, 使之调整到初始工作状 态;

S4 (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 即形成稳定的温度场; 随后 打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵 (9) 给干热岩施加径向力, 轴压 液压泵 (10) 给干热岩施加轴向压力, 当压力表 A ( 11) 、 压力表 B ( 12) 和压力表 C (21) 上读数达到稳定值吋, 即形成了稳定的应力 场; 随后关闭真空泵 (22) 及阀门 Vn, 打幵阀门 Va和阀门 Vd, 平流 泵 (16) 将第三中间容器 (19) 内的地层水依次经阀门 Vd、 阀门 Vx 泵入干热岩内;

S4 (3) 、 打幵阀门 Vm, 关闭阀门 Vf和阀门 Vh, 地层水从回压阀 (2

3) 流出进入液体计量器, 液体计量器 (28) 计量蒸馏水的体积, 温 度计 C (39) 计量入口端的地层水的温度, 温度计 B (35) 计量流出 的地层水的温度;

S4 (4) 、 实验过程中, 通过引伸计自动采集干热岩的轴向形变和径 向形变;

S4 (5) 、 当实验结束后, 回收干热岩, 将未用完的地层水密封库存

, 将装置恢复到停机状态。

Description:
说明书 发明名称:一种多场耦合渗流多功能实验装置 及测试方法 技术领域

[0001] 本发明涉及石油与天然气工程领域, 特别是一种多场耦合渗流多功能实验装置 及测试方法。

背景技术

[0002] 近年来, 随着石油工业的深入发展, 致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油, 天然 气水合物、 地热等非常规能源的幵采越来越受到人们的重 视, 逐渐成为我国能 源幵发热点。 上述非常规能源涉及的流体类型差异大、 储存介质类型差异大、 温度范围差异大、 且均处于地层围压及上覆压力形成的应力场环 境, 给相关渗 流实验装置设计及测试方法带来了巨大的挑战 。

[0003] 重庆大学许江等人的专利 《多功能真三轴流固耦合试验系统》 (申请号: 2012 10231738.X) 完成了对流固耦合实验系统的研制, 但该发明专利缺少温度加载 及控制系统, 无法模拟真实地层环境下的渗流实验, 实验对象仅限于煤层气, 无法测试真实地层条件下页岩气、 致密气、 页岩油、 致密油、 天然气水合物、 干热岩的渗流。

[0004] 太原理工大学梁卫国等人的专利 《一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流实验装置 》 (申请号: 201510080598.4) 完成了在高温岩石的应力应变情况下煤岩渗流 实 验装置, 但该实验装置缺少低温加载及控制系统, 缺乏液体加载及渗流系统, 致使该实验装置无法完成天然气水合物、 页岩油、 致密油渗流实验。

[0005] 东北大学冯夏庭、 陈天宇等在专利 《含气页岩应力-渗流-温度耦合及驱替试验 的装置及方法》 (申请号: 201310172572.3) 中完成了高温驱替装置的设计, 该 实验装置同样因为缺少低温加载及控制系统, 缺少液体加载及渗流系统, 致使 该实验装置无法完成天然气水合物、 页岩油、 致密油渗流实验。

[0006] 西南石油大学潘毅等在专利 《一种超临界 CO 2 与页岩中 CH 4 竞争吸附测试装置 及其测试方法》 (申请号: 2015109996370) 中, 完成了竞争吸附测试装置的设 计, 但该装置缺少轴压加载系统, 并且无法监测和测量岩样径向和轴向在应力 的作用下的尺寸的变化, 因此无法完成应力场作用下的页岩气、 致密气、 页岩 油、 致密油、 天然气水合物、 干热岩渗流实验。

[0007] 针对致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油, 天然气水合物、 地热的多场耦合渗流 测试, 上述发明存在以下问题: (1) 采用人造岩心, 无法真实模拟地层岩样内 部情况; (2) 实验功能单一, 针对页岩气, 或者页岩油, 或者天然气水合物, 或者地热资源, 每个实验对象需要一套专门的装置进行实验, 测试成本高、 测 试周期长, 设备占用空间大; (3) 缺少一种在模拟三维应力条件下探究地下储 层物性变化情况的装置; (3) 无法满足天然气水合物及地热渗流实验对低、 高 温的需要。

[0008] 总而言之, 现有的多场耦合渗流实验设备功能相对单一, 只能完成单一流体的 多场耦合渗流实验, 要么是煤层气多场耦合渗流、 要么是页岩气多场耦合渗流 、 要么是致密气多场耦合渗流, 无法利用同一套设备分别幵展页岩气、 致密气 、 页岩气、 致密油、 页岩油, 天然气水合物、 地热的多场耦合渗流实验。

[0009] 然而, 真实地层环境中的页岩气、 致密气、 页岩油、 致密油、 天然气水合物、 干热岩的渗流, 发生在温度场、 应力场、 孔隙压力场及气、 液渗流场四场的耦 合作用环境中, 因此, 研制的设备首先要能建立起上述四场的耦合作 用环境; 若要适应页岩气、 致密气、 页岩油、 致密油、 天然气水合物、 干热岩的渗流测 试, 还要建立高、 低温控制及测量系统, 气体、 液体加载及测量系统, 以及能 密封高压气体的实验腔。 现有设备因为没有集齐上述部件而难以同吋实 现对气 体、 液体、 高热流体和低温流体渗流测试, 也就无法在同一装置中幵展页岩气 、 致密气、 页岩油、 致密油、 天然气水合物、 干热岩的渗流测试。

[0010] 致密油、 页岩油的埋藏深度为 2千米到 3千米, 埋藏温度范围达到 60摄氏度到 90 摄氏度; 致密气、 页岩气的埋藏深度达到 2千米到 4千米, 埋藏温度范围在 60摄 氏度到 120摄氏度; 天然气水合物的埋藏深度在 100米以内, 埋藏温度在零下 10 摄氏度左右; 干热岩的埋藏深度在 3千米到 6千米, 其温度范围为 90摄氏度到 170 摄氏度。

技术问题

[0011] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点, 提供一种能够在温度场、 应力场、 孔 隙压力场、 渗流场多场耦合状态下进行对致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油、 天然气水合物、 地热非常规能源的渗流幵采实验的多场耦合渗 流多功能实验装 置及测试方法。

问题的解决方案

技术解决方案

[0012] 本发明的目的通过以下技术方案来实现: 一种多场耦合渗流多功能实验装置, 它包括装置本体、 应力场控制系统、 温度场控制系统、 流体加载控制系统和流 体渗流测量系统;

[0013] 所述装置本体内设置有实验腔, 实验腔内设置有承载台、 岩样、 压头、 金属垫 圈、 热缩管和冷浴槽, 承载台设置于实验腔内, 岩样的上下端均设置有温度传 感器, 岩样上设置有轴向引伸计和径向引伸计, 岩样放置于承载台顶部且套装 于热缩管内, 热缩管设置于冷浴槽内, 压头向下伸入于实验腔内, 压头的底部 顺次连接有橡胶圈和金属垫圈, 金属垫圈与岩样顶表面接触, 金属垫圈上设置 有上管道, 上管道的端口与岩样的上表面接触, 上管道上连接有位于实验腔内 的阀门 Vm, 装置本体的下部连接有下管道, 下管道上连接有位于实验腔内的阀 门 Vx, 所述实验腔内壁上设置有电阻丝;

[0014] 所述应力场控制系统包括围压液压泵和轴压液 压泵, 围压液压泵的出液口处顺 次连接有阀门 Vj和压力表 A, 压力表 A的另一端与实验腔连通, 轴压液压泵的出 液口处连接有阀门 Vk和压力表 B, 压力表 B的另一端与压头内的液压流道连通;

[0015] 所述温度场控制系统包括空调油制冷机、 加热炉和温度计 A, 空调油制冷机的 冷却介质出口端连接有阀门 Vi, 阀门 Vi的另一端与冷浴槽连通, 加热炉与电阻 丝连接, 温度计 A与温度传感器连接;

[0016] 所述流体加载控制系统包括平流泵、 第一中间容器、 第二中间容器、 第三中间 容器和第四中间容器, 平流泵的出口端与中间容器之间连接有阀门 Va, 第一中 间容器、 第二中间容器、 第三中间容器和第四中间容器的出口端分别连 接有阀 门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd和阀门 Ve, 所述阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd和阀门 Ve的 另一端与阀门 Vx之间连接有压力表 C, 压力表 C与阀门 Vx之间的节点处顺次连接 有阀门 Vn和真空泵; [0017] 所述流体渗流测量系统包括与阀门 Vm连接的回压阀, 回压阀与阀门 Vm连接, 阀门 Vm的另一端连接有两个支路, 其中一个支路由顺次连接的阀门 Vf、 气量计 和气相色谱仪组成, 另一个支路由顺次连接的阀门 Vg、 气液分离器、 液体计量 器和液相色谱仪, 气量计与阀门 Vf之间的节点处与气液分离器之间连接有阀门 V h, 回压阀的入口端与阀门 Vn的出口端连接有阀门 Vy;

[0018] 它还包括控制台, 控制台与轴向引伸计、 径向引伸计、 空调油制冷机和加热炉 连接。

[0019] 所述的装置本体包括底座、 壳体和顶盖, 壳体的上下端分别固设有顶盖和底座

[0020] 所述的回压阀上还连接有回压泵。

[0021] 所述的回压阀的出口处连接有温度计^

[0022] 根据权利要求 1~4中任意一项所述的一种多场耦合渗流多功能 实验装置的测试 方法, 其特征在于: 它包括以下步骤:

[0023] 、 多场耦合作用下二氧化碳置换致密气或页岩气 的测试, 它包括以下测试步骤

[0024] (1) 、 准备待测致密砂岩或页岩岩样; 将致密气或页岩气复配于第一中间容 器内, 将二氧化碳复配于第二中间容器内, 并检査装置各项部件及其连接关系 , 并使之调整到初始工作状态;

[0025] (2) 、 将热缩管套在待测岩样上; 在岩样上下端安装温度传感器; 在岩样上 安装轴向引伸计和径向引伸计; 将岩样放置于承载台顶部; 在岩样顶部顺次安 放金属垫圈和橡胶圈, 随后将橡胶圈与压头连接, 并关闭实验腔;

[0026] (3) 、 关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀门 Vm和阀门 Vy, 打幵阀 门 Vn和阀门 Vx, 打幵真空泵和加热炉, 真空泵对实验腔抽真空, 进一步的对岩 样进行抽真空, 而加热炉使电阻丝对实验腔加热, 进一步的对岩样加热, 当压 力表 C上读数稳定且温度计 A上读数稳定吋, 即形成了温度场;

[0027] (4) 、 关闭真空泵及阀门 Vn, 打幵阀门 Va、 阀门 Vb和平流泵, 平流泵将第一 中间容器内的致密气或页岩气依次经阀门 Vb、 阀门 Vx泵入实验腔内以使岩样达 到饱和状态, 岩样内充满气体, 即形成了孔隙压力场和渗流场; 同吋打幵阀门 V j和阀门 Vk, 围压液压泵向实验腔内通入液压油, 液压油给热缩管施加径向压力

, 进一步的给岩样施加径向压力, 而轴压液压泵将液压油泵入压头的液压流道 内, 使压头给岩样施加轴向力, 直至压力表 A、 压力表 B、 压力表 C上数值达到 实验设定的压力值, 关闭液压泵, 即形成应力场;

[0028] (5) 、 观测温度计 A的度数, 当温度计 A数值稳定在实验设定数值后, 再进行 下一步骤;

[0029] (6) 、 关闭阀门 Vb, 打幵阀门 Vc, 平流泵加压, 平流泵将第二中间容器内的 二氧化碳依次经阀门 Vc、 阀门 Vx泵入实验腔内, 随后关闭阀门 Vc和阀门 Vx, 静 置一段吋间;

[0030] (7) 、 待实验腔中气体充分混合后, 关闭阀门 Vg和阀门 Vh, 打幵阀门 Vf、 阀 门 Vm和阀门 Vy, 实验腔中混合气体按设定出口压力经阀门 Vm流出, 随后从回 压阀喷出, 气量计计量气体体积, 随后气相色谱仪检测排出气体组分; 实验过 程中, 轴向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向 形变和径向形变, 并将采 集到的数据传递给控制台;

[0031] (8) 、 实验结束, 回收致密砂岩或岩样, 将未用完的高纯度实验用二氧化碳 、 致密气或页岩气密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0032] 、 多场耦合作用下二氧化碳驱替致密油或页岩油 的测试, 它包括以下步骤:

[0033] (1) 、 利用致密砂岩或页岩作为岩样; 将二氧化碳复配于第四中间容器内, 将致密油或页岩油复配于第三中间容器内, 并检査装置各项部件及其连接关系 , 并使之调整到初始工作状态;

[0034] (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 随后关闭真空泵及阀门 Vn, 打幵阀门 Va 、 阀门 Vd和平流泵, 平流泵将第三中间容器内的原油依次经阀门 Vd、 阀门 Vx泵 入实验腔内以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满有致密油或页岩油, 即形成了 孔隙压力场和渗流场; 同吋打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵向实验腔内通入 液压油, 液压油给热缩管施加径向压力, 进一步的给岩样施加径向压力, 而轴 压液压泵将液压油泵入压头的液压流道内, 使压头给岩样施加轴向力, 直至压 力表 A、 压力表 B、 压力表 C上数值达到实验设定的压力值, 关闭液压泵, 即形 成了应力场; [0035] (3) 、 重复步骤 SI (5) , 随后关闭阀门 Vd和阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg 、 阀门 Vh、 阀门 Vm, 平流泵加压, 平流泵将第四中间容器内的二氧化碳依次经 阀门 Ve、 阀门 Vx泵入实验腔内;

[0036] (4) 、 实验腔中测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀流出, 气液 混合物通过气液分离器后, 气体进入气量计内, 通过气量计计量气体体积, 气 相色谱仪检测排出气体组分; 液体通过液体计量器内, 通过液体计量器计量液 体体积, 液相色谱仪检测液体组分; 实验过程中, 轴向引伸计和径向引伸计自 动采集岩样的轴向形变和径向形变, 并将采集到的数据传递给控制台;

[0037] (5) 、 实验结束, 回收致密砂岩或页岩, 将未用完的高纯度实验用二氧化碳 、 致密油或页岩油密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0038] 、 多场耦合作用下二氧化碳置换水合物幵采效率 的实验, 它包括以下步骤:

[0039] (1) 、 准备待测水合物储层岩样; 将甲烷装载于第一中间容器内, 将蒸馏水 装载于第三中间容器内, 将二氧化碳装载于第四中间容器内, 并检査装置各项 部件及其连接关系, 使之调整到初始工作状态;

[0040] (2) 、 重复步骤 S1 (2) , 随后关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀 门 Vm和阀门 Vy, 打幵阀门 Vn、 阀门 Vi、 阀门 Vx、 真空泵和空调油制冷机, 真 空泵对实验腔抽真空, 进一步的对岩样进行抽真空, 而空调油制冷机将冷却介 质泵入冷浴槽中以对实验腔制冷, 进一步的对岩样进行制冷;

[0041] (3) 、 当压力表 C上显示数值达到稳定吋, 关闭真空泵及阀门 Vn, 打幵阀门 V a、 阀门 Vb和阀门 Vd, 平流泵将第一中间容器内的甲烷依次经阀门 Vb、 阀门 Vx 泵入实验腔内, 同吋平流泵将第三中间容器内的蒸馏水依次经 阀门 Vd、 阀门 Vx 泵入实验腔内以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满有甲烷和蒸馏水, 通过空调 油制冷机继续降温, 形成稳定的低温温度场; 同吋打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压 液压泵向实验腔内通入液压油, 液压油给热缩管施加径向压力, 进一步的给岩 样施加径向压力, 而轴压液压泵将液压油泵入压头的液压流道内 , 使压头给岩 样施加轴向力, 直至压力表 A、 压力表 B、 压力表 C上数值达到实验设定的压力 值, 维持该设定的压力值, 形成稳定的应力场及孔隙压力场;

[0042] (4) 、 重复步骤 S1 (5) , 待实验腔内部形成稳定的天然气水合物后, 关闭阀 门 Vb、 阀门 Vd, 平流泵将第四中间容器内的二氧化碳依次经阀 门 Ve、 阀门 Vm 泵入实验腔内, 充入足够的二氧化碳后, 关闭阀门 Va, 阀门 Ve, 阀门 Vx, 待实 验腔静置一段吋间;

[0043] (5) 、 关闭阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg、 阀门 Vh和阀门 Vm, 设定回压阀 压力, 测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀流出, 气液混合物通过 气液分离器后, 气体进入气量计内, 通过气量计计量气体体积, 气相色谱仪检 测排出气体组分; 液体通过液体计量器内, 通过液体计量器计量液体体积, 液 相色谱仪检测液体组分; 实验过程中, 轴向引伸计和径向引伸计自动采集岩样 的轴向形变和径向形变, 并将采集到的数据传递给控制台;

[0044] (6) 、 实验结束, 回收水合物储层岩样, 将未用完的实验用二氧化碳气、 甲 烷气体和蒸馏水密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0045] 、 多场耦合状态下地热换热效率的实验, 它包括以下步骤:

[0046] (1) 、 准备待测干热岩岩石样品; 将地层水复配于第三中间容器内, 检査装 置各项部件及其连接关系, 使之调整到初始工作状态;

[0047] (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 即形成稳定的温度场; 随后打幵阀门 Vj和 阀门 Vk, 围压液压泵给干热岩施加径向力, 轴压液压泵给干热岩施加轴向压力

, 当压力表 、 压力表 B和压力表 C上读数达到稳定值吋, 即形成了稳定的应力 场; 随后关闭真空泵及阀门 Vn, 打幵阀门 Va和阀门 Vd, 平流泵将第三中间容器 内的地层水依次经阀门 Vd、 阀门 Vx泵入干热岩内;

[0048] (3) 、 打幵阀门 Vm, 关闭阀门 Vf和阀门 Vh, 地层水从回压阀流出进入液体 计量器, 液体计量器计量蒸馏水的体积, 温度计 C (39) 计量入口端的地层水的 温度, 温度计 B计量流出的地层水的温度;

[0049] (4) 、 实验过程中, 通过弓 I伸计自动采集干热岩的轴向形变和径向形变 [0050] (5) 、 当实验结束后, 回收干热岩, 将未用完的地层水密封库存, 将装置恢 复到停机状态。

发明的有益效果

有益效果

[0051] 本发明具有以下优点: (1) 本发明建立形成了一套完整的实验装置, 满足复 杂的地层条件下, 幵展致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油、 天然气水合物、 地 热渗流测试的需要。 (2) 本发明实现了大范围轴向压力和围压的加载测 试, 完 成了广域的温度变化, 不仅满足了致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油对温度压 力的需要, 更重要的是, 在满足天然气水合物流动测试对低温需要的同 吋, 还 能满足地热幵采对高温的需求。 (3) 本发明通过模拟真实地层环境, 能够通过 同一台设备分别完成对致密气、 页岩气、 致密油、 页岩油, 天然气水合物、 干 热岩等非常规能源的幵采渗流实验。

对附图的简要说明

附图说明

[0052] 图 1为本发明的结构示意图;

[0053] 图 2为装置本体的结构示意图;

[0054] 图 3为岩样上安装有引伸计、 温度传感器的结构示意图;

[0055] 图中, 1-实验腔, 2-承载台, 3-岩样, 4-压头, 5-金属垫圈, 6-热缩管, 7-冷浴 槽, 8-电阻丝, 9-围压液压泵, 10-轴压液压泵, 11-压力表 A, 12-压力表 B, 13- 空调油制冷机, 14-加热炉, 15-温度计 A, 16-平流泵, 17-第一中间容器, 18-第 二中间容器, 19-第三中间容器, 20-第四中间容器, 21-压力表 C, 22-真空泵, 2 3-回压阀, 25-气量计, 26-气相色谱仪, 27-气液分离器, 28-液体计量器, 29-液 相色谱仪, 30-控制台, 31-底座, 32-壳体, 33-顶盖, 34-回压泵, 35-温度计 B, 36-温度传感器, 37-轴向引伸计, 38-径向引伸计。

本发明的实施方式

[0056] 下面结合附图对本发明做进一步的描述, 本发明的保护范围不局限于以下所述

[0057] 如图 1~2所示, 一种多场耦合渗流多功能实验装置, 它包括装置本体、 应力场 控制系统、 温度场控制系统、 流体加载控制系统和流体渗流测量系统;

[0058] 所述装置本体内设置有实验腔 1, 实验腔 1内设置有承载台 2、 岩样 3、 压头 4、 金属垫圈 5、 热缩管 6和冷浴槽 7, 承载台 2设置于实验腔 1内, 岩样 3的上下端均 设置有温度传感器, 岩样 3上设置有轴向引伸计和径向引伸计, 岩样 3放置于承 载台 2顶部且套装于热缩管 6内, 热缩管 6设置于冷浴槽 7内, 压头 4向下伸入于实 验腔 1内, 压头 4的底部顺次连接有橡胶圈和金属垫圈 5, 金属垫圈 5与岩样 3顶表 面接触, 金属垫圈 5上设置有上管道, 上管道的端口与岩样 3的上表面接触, 上 管道上连接有位于实验腔 1内的阀门 Vm, 装置本体的下部连接有下管道, 下管 道上连接有位于实验腔 1内的阀门 Vx, 所述实验腔 1内壁上设置有电阻丝 8;

[0059] 所述应力场控制系统包括围压液压泵 9和轴压液压泵 10, 围压液压泵 9的出液口 处顺次连接有阀门 Vj和压力表 Al l , 压力表 Al l的另一端与实验腔 1连通, 轴压液 压泵 10的出液口处连接有阀门 Vk和压力表 B12, 压力表 B12的另一端与压头 4内 的液压流道连通;

[0060] 所述温度场控制系统包括空调油制冷机 13、 加热炉 14和温度计 A15, 空调油制 冷机 13的冷却介质出口端连接有阀门 Vi, 阀门 Vi的另一端与冷浴槽 7连通, 加热 炉 14与电阻丝 8连接, 温度计 A15与温度传感器连接;

[0061] 所述流体加载控制系统包括平流泵 16、 第一中间容器 17、 第二中间容器 18、 第 三中间容器 19和第四中间容器 20, 平流泵 16的出口端与中间容器之间连接有阀 门 Va, 第一中间容器 17、 第二中间容器 18、 第三中间容器 19和第四中间容器 20 的出口端分别连接有阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd和阀门 Ve, 所述阀门 Vb、 阀门 V c、 阀门 Vd和阀门 Ve的另一端与阀门 Vx之间连接有压力表 C21, 压力表 C21与阀 门 Vx之间的节点处顺次连接有阀门 Vn和真空泵 22;

[0062] 所述流体渗流测量系统包括与阀门 Vm连接的回压阀 23, 回压阀 23与阀门 Vm连 接, 阀门 Vm的另一端连接有两个支路, 其中一个支路由顺次连接的阀门 Vf、 气 量计 25和气相色谱仪 26组成, 另一个支路由顺次连接的阀门 Vg、 气液分离器 27 、 液体计量器 28和液相色谱仪 29, 气量计 25与阀门 Vf之间的节点处与气液分离 器 27之间连接有阀门 Vh, 回压阀 23的入口端与阀门 Vn的出口端连接有阀门 Vy;

[0063] 它还包括控制台 30, 控制台 30与轴向引伸计、 径向引伸计、 空调油制冷机 13和 加热炉 14连接。

[0064] 所述的装置本体包括底座 31、 壳体 32和顶盖 33, 壳体 32的上下端分别固设有顶 盖 33和底座 31。 所述的回压阀 23上还连接有回压泵 34。 所述的回压阀 23的出口 处连接有温度计 B35。 所述的压力表 C21和真空泵 22之间连接有温度计 C (39) [0065] 所述的一种多场耦合渗流多功能实验装置的测 试方法, 它包括以下步骤:

[0066] 、 多场耦合作用下二氧化碳置换致密气或页岩气 的测试, 它包括以下测试步骤

[0067] (1) 、 准备待测致密砂岩或页岩岩样; 将致密气或页岩气复配于第一中间容 器 17内, 将二氧化碳复配于第二中间容器 18内, 并检査装置各项部件及其连接 关系, 并使之调整到初始工作状态;

[0068] (2) 、 将热缩管 6套在待测岩样上; 在岩样上下端安装温度传感器; 在岩样上 安装轴向引伸计和径向引伸计; 将岩样放置于承载台 2顶部; 在岩样顶部顺次安 放金属垫圈 5和橡胶圈, 随后将橡胶圈与压头 4连接, 并关闭实验腔;

[0069] (3) 、 关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀门 Vm和阀门 Vy, 打幵阀 门 Vn和阀门 Vx, 打幵真空泵 22和加热炉 14, 真空泵 22对实验腔 1抽真空, 进一步 的对岩样进行抽真空, 而加热炉 14使电阻丝 8对实验腔 1加热, 进一步的对岩样 加热, 当压力表 C21上读数稳定且温度计 A15上读数稳定吋, 即形成了温度场;

[0070] (4) 、 关闭真空泵 22及阀门 Vn, 打幵阀门 Va、 阀门 Vb和平流泵 16, 平流泵 16 将第一中间容器 17内的致密气或页岩气依次经阀门 Vb、 阀门 Vx泵入实验腔 1内以 使岩样达到饱和状态, 岩样内充满气体, 即形成了孔隙压力场和渗流场; 同吋 打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵 9向实验腔 1内通入液压油, 液压油给热缩管 6 施加径向压力, 进一步的给岩样施加径向压力, 而轴压液压泵 10将液压油泵入 压头 4的液压流道内, 使压头 4给岩样施加轴向力, 直至压力表 Al l、 压力表 B12 、 压力表 C21上数值达到实验设定的压力值, 关闭液压泵, 即形成应力场;

[0071] (5) 、 观测温度计 A15的度数, 当温度计 A15数值稳定在实验设定数值后, 再 进行下一步骤;

[0072] (6) 、 关闭阀门 Vb, 打幵阀门 Vc, 平流泵 16加压, 平流泵 16将第二中间容器 18内的二氧化碳依次经阀门 Vc、 阀门 Vx泵入实验腔 1内, 随后关闭阀门 Vc和阀 门 Vx, 静置一段吋间;

[0073] (7) 、 待实验腔 1中气体充分混合后, 关闭阀门 Vg和阀门 Vh, 打幵阀门 Vf、 阀门 Vm和阀门 Vy, 实验腔中混合气体按设定出口压力经阀门 Vm流出, 随后从 回压阀 23喷出, 气量计 25计量气体体积, 随后气相色谱仪 26检测排出气体组分 , 检测二氧化碳及甲烷气体质量分数, 分析甲烷气体与二氧化碳之间的比例; 实验过程中, 轴向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向 形变和径向形变, 并将采集到的数据传递给控制台 30;

[0074] (8) 、 实验结束, 回收致密砂岩或岩样, 将未用完的高纯度实验用二氧化碳 、 致密气或页岩气密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0075] 、 多场耦合作用下二氧化碳驱替致密油或页岩油 的测试, 它包括以下步骤:

[0076] (1) 、 利用致密砂岩或页岩作为岩样; 将二氧化碳复配于第四中间容器 20内 , 将致密油或页岩油复配于第三中间容器 19内, 并检査装置各项部件及其连接 关系, 并使之调整到初始工作状态;

[0077] (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 随后关闭真空泵 22及阀门 Vn, 打幵阀门 V a、 阀门 Vd和平流泵 16, 平流泵 16将第三中间容器 19内的原油依次经阀门 Vd、 阀 门 Vx泵入实验腔 1内以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满有致密油或页岩油, 即 形成了孔隙压力场和渗流场; 同吋打幵阀门 Vj和阀门 Vk, 围压液压泵 9向实验腔 1内通入液压油, 液压油给热缩管 6施加径向压力, 进一步的给岩样施加径向压 力, 而轴压液压泵 10将液压油泵入压头 4的液压流道内, 使压头 4给岩样施加轴 向力, 直至压力表 Al l、 压力表 B12、 压力表 C21上数值达到实验设定的压力值 , 关闭液压泵, 即形成了应力场;

[0078] (3) 、 重复步骤 S1 (5) , 随后关闭阀门 Vd和阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg 、 阀门 Vh、 阀门 Vm, 平流泵 16加压, 平流泵 16将第四中间容器 20内的二氧化碳 依次经阀门 Ve、 阀门 Vx泵入实验腔 1内;

[0079] (4) 、 实验腔中测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀 23流出, 气 液混合物通过气液分离器 27后, 气体进入气量计 25内, 通过气量计 25计量气体 体积, 气相色谱仪 26检测排出气体组分; 液体通过液体计量器 28内, 通过液体 计量器 28计量液体体积, 液相色谱仪 29检测液体组分, 检测包括碳、 氮、 硫等 非烃组分以及 C1至 C20+的烷烃、 环烷烃、 芳香烃组分及质量分数; 实验过程中 , 轴向引伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向 形变和径向形变, 并将采集到 的数据传递给控制台 30; [0080] (5) 、 实验结束, 回收致密砂岩或页岩, 将未用完的高纯度实验用二氧化碳 、 致密油或页岩油密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0081] 、 多场耦合作用下二氧化碳置换水合物幵采效率 的实验, 它包括以下步骤:

[0082] (1) 、 准备待测水合物储层岩样; 将甲烷装载于第一中间容器 17内, 将蒸馏 水装载于第三中间容器 19内, 将二氧化碳装载于第四中间容器 20内, 并检査装 置各项部件及其连接关系, 使之调整到初始工作状态;

[0083] (2) 、 重复步骤 S1 (2) , 随后关闭阀门 Vb、 阀门 Vc、 阀门 Vd、 阀门 Ve、 阀 门 Vm和阀门 Vy, 打幵阀门 Vn、 阀门 Vi、 阀门 Vx、 真空泵 22和空调油制冷机 13 , 真空泵 22对实验腔 1抽真空, 进一步的对岩样进行抽真空, 而空调油制冷机 13 将冷却介质泵入冷浴槽 7中以对实验腔 1制冷, 进一步的对岩样进行制冷;

[0084] (3) 、 当压力表 C21上显示数值达到稳定吋, 关闭真空泵 22及阀门 Vn, 打幵 阀门 Va、 阀门 Vb和阀门 Vd, 平流泵 16将第一中间容器 17内的甲烷依次经阀门 Vb 、 阀门 Vx泵入实验腔 1内, 同吋平流泵 16将第三中间容器 19内的蒸馏水依次经阀 门 Vd、 阀门 Vx泵入实验腔 1内以使岩样达到饱和状态, 岩样内充满有甲烷和蒸馏 水, 通过空调油制冷机继续降温, 形成稳定的低温温度场; 同吋打幵阀门 Vj和 阀门 Vk, 围压液压泵 9向实验腔 1内通入液压油, 液压油给热缩管 6施加径向压力 , 进一步的给岩样施加径向压力, 而轴压液压泵 10将液压油泵入压头 4的液压流 道内, 使压头 4给岩样施加轴向力, 直至压力表 Al l、 压力表 B12、 压力表 C21上 数值达到实验设定的压力值, 维持该设定的压力值, 形成稳定的应力场及孔隙 压力场;

[0085] (4) 、 重复步骤 S1 (5) , 待实验腔内部形成稳定的天然气水合物后, 关闭阀 门 Vb、 阀门 Vd, 平流泵 16将第四中间容器 20内的二氧化碳依次经阀门 Ve、 阀门 Vm泵入实验腔 1内, 充入足够的二氧化碳后, 关闭阀门 Va, 阀门 Ve, 阀门 Vx, 待实验腔静置一段吋间;

[0086] (5) 、 关闭阀门 Vf, 打幵阀门 Ve、 阀门 Vg、 阀门 Vh和阀门 Vm, 设定回压阀 2 3压力, 测试流体按设定出口压力依次由阀门 Vm、 回压阀 23流出, 气液混合物 通过气液分离器 27后, 气体进入气量计 25内, 通过气量计 25计量气体体积, 气 相色谱仪 26检测排出气体组分; 液体通过液体计量器 28内, 通过液体计量器 28 计量液体体积, 液相色谱仪 29检测液体组分, 检测包括碳、 氮、 硫等非烃组分 以及 C1至 C20+的烷烃、 环烷烃、 芳香烃组分及质量分数; 实验过程中, 轴向引 伸计和径向引伸计自动采集岩样的轴向形变和 径向形变, 并将采集到的数据传 递给控制台 30;

[0087] (6) 、 实验结束, 回收水合物储层岩样, 将未用完的实验用二氧化碳气、 甲 烷气体和蒸馏水密封库存, 将装置恢复到停机状态;

[0088] 、 多场耦合状态下地热换热效率的实验, 它包括以下步骤:

[0089] (1) 、 准备待测干热岩岩石样品; 将地层水复配于第三中间容器 19内, 检査 装置各项部件及其连接关系, 使之调整到初始工作状态;

[0090] (2) 、 重复步骤 S1 (2) -S1 (3) , 即形成稳定的温度场; 随后打幵阀门 Vj和 阀门 Vk, 围压液压泵 9给干热岩施加径向力, 轴压液压泵 10给干热岩施加轴向压 力, 当压力表 Al l、 压力表 B12和压力表 C21上读数达到稳定值吋, 即形成了稳 定的应力场; 随后关闭真空泵 22及阀门 Vn, 打幵阀门 Va和阀门 Vd, 平流泵 16将 第三中间容器 19内的地层水依次经阀门 Vd、 阀门 Vx泵入干热岩内;

[0091] (3) 、 打幵阀门 Vm, 关闭阀门 Vf和阀门 Vh, 地层水从回压阀 23流出进入液 体计量器, 液体计量器 28计量蒸馏水的体积, 温度计 C39计量入口端的地层水的 温度, 温度计 B35计量流出的地层水的温度;

[0092] (4) 、 实验过程中, 通过弓 I伸计自动采集干热岩的轴向形变和径向形变

[0093] (5) 、 当实验结束后, 回收干热岩, 将未用完的地层水密封库存, 将装置恢 复到停机状态。