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非常规油气跨尺度输运测试分析平台

作者: 2018-05-28 来源:
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当前,我国石油消费量保持较高的增长速度。然而,由于国内石油产量增长率的不足,导致石油对外依存度逐年攀升,严重影响了国家的能源安全,亟待提供我国石油资源的勘探开发技术,为开辟新战场做技术储备。当前常规油气产量增长乏力,深层、深水和非常规已成为油气勘探的3大新领域。非常规油气具有非均质性显著、储层物性较差(低孔、低渗)、油气相态类型复杂、高温高压、空隙尺度跨越范围大、多流动机制并存的特点。常规分析测试手段无法支撑开展此类应用研究,为此,力学所研制并搭建了一整套非常规油气跨尺度输运测试分析平台,能够系统支撑非常规油气勘探开发中关键力学机制研究的需求。

该平台涵盖了多规格岩样制备、比表面和孔径分布分析、超高压含气性测试、超低渗透率多方法测试分析、微尺度多相流动可视化实验台组成。可实现从5mm到全直径柱样和方样的制备、从纳米到微米的孔径分布测试、0-69MPa的气体等温吸附曲线测试、0.5nD-50mD的基质、裂缝渗透率测试、微米通道内多相流动的可视化测量。

 

1 多规格岩样(粉样、块样)制备系统

由圆形打孔取样机、金刚石线切割机、微型等静压机、精密研磨抛光机、加热平台、颚式破碎机、高速摆振球磨机、电动振筛机、超声波清洗剂、平衡离心机等组成。主要技术指标:可进行粉样、柱样和方样的制备,粉样从300目到20目、柱样从直径5mm到全直径岩心、1cm3~2cm3方样。

 

2 非常规油气跨尺度输运测试分析系统

由比表面和孔径分布分析、超高压气体吸附测试仪、超低渗透率多方法测试分析、光学接触角测量仪、微尺度多相流动可视化测试实验台等组成。

2.1 比表面和孔径分布分析

通过低温气体(氮气、二氧化碳)吸附分析多孔材料的比表面和微孔、介孔孔径。主要技术指标:测试粉末、颗粒、纤维及片状材料等可装入样品管的材料,利用多种理论分析材料的表面积、孔径孔容、孔径分布、真密度和孔隙度等数据,测试重复性高。测量精度:比表面积重复精度≤±1.0%,最可几孔径重复偏差≤0.02nm,同种分析理论孔体积误差±0.03ml/g,真密度 ≤±0.04%;外表面积≤±1.5%

2.2 超高压气体吸附测试仪

基于容积法原理,进行固体样品超高压(0-69MPa)气体等温吸附测试。主要技术指标:室温至40℃内可实现系统全恒温,消除所产生的温差;控温精度0.1℃;温度均匀度0.3°C。重复性误差小于±3%。压力范围:从高真空到最高69MPa。样品室温度范围:-196℃-300℃。双压力传感器配置(40bar690bar),精度0.1%FS。测试气体:氮气、甲烷等。

2.3 超高压气体解吸速度分析仪

可实现粉体、块状固体等多种材料高压气体解吸速度的测定,获得游离气体量、解吸气体量和尾气量,解吸时间与解吸速度曲线。可与高压吸附仪联合开展吸附和解吸附测试,也可单独开展实验。主要技术指标:压力范围:常压到69MPa;测试气体:氮气、甲烷、二氧化碳等;游离集气量管:最大集气量:17.3 L; 精度:0.0066 L;解吸集气量管:最大集气量:6.9 L; 精度:0.0025 L;尾气集气量管:最大集气量:2.7 L; 精度:0.0009L;解吸速度范围:自动记录范围:0.05 L/min~6 L/min,分辨率0.1%FS,准确性±1%读数;人工记录0 L/min~1 L/min,读数误差9×10-4L

 

2.4 覆压超低渗透率多方法测试仪

可实现原地测试法、压力脉冲衰减法等瞬态方法测试致密砂岩、页岩等(超)低渗样品的覆压气测渗透率,具有极小腔体和超低漏率的特点。主要技术指标:可测试样品的渗透率范围为0.5nD-50mD;围压:0-50MPa;孔隙压力:0-20MPa。测试气体:氮气、甲烷等。

2.5 光学接触角测量仪

可通过坐滴法、悬滴法等光学测量方法测定静态接触角、表面、界面张力和表面自由能。主要技术指标:测量液体和固体之间的接触角;测量静态接触角、前进和后退接触角;根据接触角计算表面自由能;测量疏水和超疏水表面上的滚动角使用悬滴法测量表面张力和液-液界面张力。最小分析液滴体积:20pL;温控范围:-30400°C;高速拍摄帧率:2069Fps

2.6 微尺度多相流动可视化实验台

主要用于研究单个微米级孔道内的气-液、液-液驱替或渗吸过程中,通过高倍显微镜成像自动识别两相动态接触角的大小、流速(

同相饱和度)等;也可开展微米孔隙网络模型的两相驱替实验。主要技术指标:最低流量可达pL/min量级,实验设计工况范围在nL/min量级,精度0.15级。信号采集卡:采样精度最低位12ks/s。压力:量程10KPa,一倍过载,精度0.1级。20倍物镜可测量观察20微米内两相界面接触角。

 

合作研究及分析测试服务联系方式:

江文滨,电话:010-82544209

 

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