CN109459362A - 高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置及方法，该装置包括：恒温箱内部设有相互连接的岩心夹持器和活塞容器；气体增压泵一端分别与氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶相连，另一端与活塞容器相连；双缸恒压恒流泵连接至活塞容器；地层水样容器两端分别与液体增压泵和岩心夹持器相连，向岩心夹持器中注入地层水样；围压泵连接至岩心夹持器的下端，岩心夹持器上端设有围压泄压阀。其优点在于：能够将整个地层环境的模拟、水岩反应以及岩心气体渗透率的测定应用到这个一体化测试装置中进行，方便、准确、安全有效的测定高温高压环境下水岩反应前后岩石的物性变化，为实际生产提供更多的数据与技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，更具体地，涉及一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置及方法。
背景技术
随着油田开采中采收率要求的不断提高，提高油气采收率的研究工作一直是重中之重。近年来，二氧化碳驱替发展迅猛，当二氧化碳注入到地下时，极易与周围储层中的地层水和岩石发生反应，从而打破地层水与围岩之间的物理化学平衡。同时，含硫气藏在全世界广泛分布，使得含硫气藏的开采研究获得了广泛关注与重视。最近的研究成果也指出，二氧化碳和含硫气体在注入油气藏后，与地层水、地层岩石之间相互作用，进行物理化学反应，引起流体和岩石性质的改变，造成岩石矿物的溶解或沉淀，增大或减小流体分布的孔隙，从而影响油气在多孔介质中的渗流能力。因此，对于地层中水岩反应的研究就显得格外重要。
目前大多数水岩反应的实验模拟研究都是在常温常压环境下进行的，不符合实际地层环境的要求，得出的结论不适用于生产实践。
因此，参考实际地层条件，设计了一套高温高压水岩反应和气体渗透率测试的一体化测试装置及方法，取代了高温高压反应釜的单独作用，将整个地层环境的模拟、水岩反应以及岩心气体渗透率的测定应用到这个一体化装置中进行，并实时测定水岩反应后岩石的物性变化，为实际生产提供更多的数据与技术支持。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置及方法，其能够方便、准确、安全有效的测定高温高压环境下水岩反应前后的物性参数，为实际的开发生产提供更多数据与技术支持。
根据本发明的一方面，提出了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，所述一体化测试装置包括：
恒温箱，所述恒温箱内部设有相互连接的岩心夹持器和活塞容器；
气体增压泵，所述气体增压泵一端分别与氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶相连，另一端与所述活塞容器相连；
双缸恒压恒流泵，所述双缸恒压恒流泵连接至所述活塞容器；
地层水样容器，所述地层水样容器一端与液体增压泵相连，另一端连接至所述岩心夹持器的左端，向所述岩心夹持器中注入地层水样；
围压泵，所述围压泵连接至所述岩心夹持器的下端，所述岩心夹持器上端设有围压泄压阀。
优选地，所述一体化测试装置还包括：
气液分离器，所述岩心夹持器的右端连接至所述气液分离器；
液体收集瓶和冷凝浴容器，所述气液分离器另一端连接至所述液体收集瓶和冷凝浴容器；
废气中和容器，所述冷凝浴容器另一端与所述废气中和容器相连。
优选地，所述一体化测试装置还包括：
回压容器，所述回压容器连接至所述岩心夹持器的右端；
单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计，所述回压容器下端分别与所述单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计相连。
优选地，所述一体化测试装置还包括：
第一流通阀，所述第一流通阀设置于所述双缸恒压恒流泵与所述活塞容器之间；
第二流通阀，所述第二流通阀设置于所述地层水样容器与所述液体增压泵之间；
第三流通阀，所述第三流通阀设置于所述地层水样容器与所述岩心夹持器之间；
第四流通阀，所述第四流通阀设置于所述围压泵与所述岩心夹持器之间。
第五流通阀，所述第五流通阀设置于所述岩心夹持器与所述气液分离器之间；
第六流通阀，所述第六流通阀设置于所述气液分离器与所述液体收集瓶之间；
第七流通阀，所述第七流通阀设置于所述回压容器与所述岩心夹持器之间；
第八流通阀，所述第八流通阀设置于所述气液分离器与所述冷凝浴容器之间；
第一回压阀，所述第一回压阀设置于所述电子皂膜流量计与所述回压容器之间；
第二回压阀，所述第二回压阀设置于所述单缸恒压恒流回压泵与所述回压容器之间。
优选地，所述氮气瓶的瓶口依次设有氮气瓶阀门和氮气流通阀，所述二氧化碳瓶的瓶口依次设有二氧化碳瓶阀门和二氧化碳流通阀，所述含硫气瓶的瓶口依次设有含硫气瓶阀门和含硫气瓶流通阀。
优选地，所述气体增压泵和所述氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶之间设有第一流量计，所述地层水样容器和所述岩心夹持器之间设有第二流量计，所述冷凝浴容器和所述废气中和容器之间设有第三流量计。
优选地，所述活塞容器与所述气体增压泵之间设有放空阀。
根据本发明的另一方面，提出了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，所述方法包括：
选取待测试岩心，并对所述待测试岩心加压，直至所述待测试岩心上覆地层压力达到10-80MPa即停止；
将地层水样注入所述待测试岩心内，使所述待测试岩心饱和；
向所述待测试岩心内注入酸性气体；
在模拟地层高温高压的环境下进行水岩反应。
优选地，所述气体渗透率测试方法的准备包括：
所述水岩反应结束后，驱替所述待测试岩心内的废液和废气，并将所述废液和废气集中收集处理；
烘干所述待测试岩心，为气体渗透率的测试做准备。
优选地，所述气体渗透率测试包括：
步骤1，对所述待测试岩心两端施压，并稳定所述两端压差；
步骤2，获取单位时间内通过所述待测试岩心的气体流量，反复多次，取得气体流量的平均值；
步骤3，改变所述待测试岩心两端的压力，获取在该压差下的所述气体流量的平均值；
步骤4，多次重复步骤3，获取所述待测试岩心两端在不同压差下的气体渗透率；
步骤5，对比所述水岩反应前后，所述待测试岩心的气体渗透率的变化，获取分析结果。
根据本发明的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置及方法，其优点在于：能够将整个地层环境的模拟、水岩反应以及岩心气体渗透率的测定应用到这个一体化测试装置中进行，能够方便、准确、安全有效的测定高温高压环境下水岩反应前后岩石的物性变化，为实际生产提供更多的数据与技术支持；该方法通过回压调节来改变岩心两端压差来测试不同压差下的气体渗透率，真实模拟地层环境下的水岩反应，研究水岩反应对于岩石物性的影响作用。
本发明的装置及方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法的步骤流程图。
附图标记说明：
1、氮气瓶；2、二氧化碳瓶；3、含硫气瓶；4、氮气瓶阀门；5、二氧化碳瓶阀；6、含硫气瓶阀门；7、氮气流通阀；8、二氧化碳流通阀；9、硫气瓶流通阀；10、第一流量计；11、气体增压泵；12、双缸恒压恒流泵；13、第一流通阀；14、液体增压泵；15、第二流通阀；16、地层水样容器；17、第三流通阀；18、第二流量计；19、第一活塞容器；20、第二活塞容器；21、放空阀；22、围压泄压阀；23、岩心夹持器；24、第四流通阀；25、围压泵；26、恒温箱；27、第五流通阀；28、气液分离器；29、第六流通阀；30、液体收集瓶；31、第七流通阀；32、第一回压容器；33、第一出气阀；34、第二出气阀；35、第二回压容器；36、第八流通阀；37、冷凝浴容器；38、第三流量计；39、废气中和容器；40、第一回压阀；41、第二回压阀；42、单缸恒压恒流回压泵；43、电子皂膜流量计；44、第一注气阀；45、第二注气阀。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，该一体化测试装置包括：
恒温箱，恒温箱内部设有相互连接的岩心夹持器和活塞容器；
气体增压泵，气体增压泵一端分别与氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶相连，另一端与活塞容器相连；
双缸恒压恒流泵，双缸恒压恒流泵连接至活塞容器；
地层水样容器，地层水样容器一端与液体增压泵相连，另一端连接至岩心夹持器的左端，向岩心夹持器中注入地层水样；
围压泵，围压泵连接至岩心夹持器的下端，岩心夹持器上端设有围压泄压阀。
其中，氮气瓶的瓶口依次设有氮气瓶阀门和氮气流通阀，二氧化碳瓶的瓶口依次设有二氧化碳瓶阀门和二氧化碳流通阀，含硫气瓶的瓶口依次设有含硫气瓶阀门和含硫气瓶流通阀。
气瓶阀门开启或关闭各气瓶，流通阀用于控制各气瓶中气体的流通量。
作为优选方案，活塞容器包括第一活塞容器和第二活塞容器，第一活塞容器上设有第一注气阀，第二活塞容器上设有第二注气阀。
其中，氮气瓶、二氧化碳瓶与含硫气瓶通过管线与气体增压泵相连，气体增压泵加压给活塞容器充气，双缸恒压恒流泵也与活塞容器相连，可以选定恒压模式，持续给岩心夹持器中岩心恒定压力。
地层水样容器下方与液体增压泵相连，上方与岩心夹持器相连，给岩心夹持器中的岩心充注定量的地层水样，模拟地层水环境。
作为优选方案，一体化测试装置还包括：
气液分离器，岩心夹持器的右端连接至气液分离器；
液体收集瓶和冷凝浴容器，气液分离器另一端连接至液体收集瓶和冷凝浴容器；
废气中和容器，冷凝浴容器另一端与废气中和容器相连。
进一步地，一体化测试装置还包括：
回压容器，回压容器连接至岩心夹持器的右端；
单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计，回压容器下端分别与单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计相连。
其中，回压容器包括第一回压容器和第二回压容器，第一回压容器上方设有第一出气阀，第二回压容器上方设有第二出气阀。
其中，岩心夹持器下方与围压泵相连，右端与气液分离容器相连。气液分离容器下方连着液体收集瓶，用于收集驱替出的地层水，右端连着冷凝浴容器、废气中和容器，用于冷却并中和酸性废气，气液分离容器上方连着回压容器，用于提供气体回压。
回压容器右端连着回压阀与单缸恒压恒流回压泵，用于提供岩心夹持器出口端的回压，并通过回压容器保持压力稳定，回压容器右端连着电子皂膜流量计，可以自动计量单位时间流过的气体流量。
岩心夹持器充当了高温高压反应釜的作用，通过地层水样容器给岩心提供地层水环境，二氧化碳瓶或含硫气瓶中的气体在气体增压泵加压作用下充注到岩心夹持器中，恒温箱模拟地层高温环境，模拟地层水中酸性物质在高温高压的地层环境下的水岩反应。
氮气瓶与双缸恒压恒流泵、活塞容器、岩心夹持器、围压泵、回压容器、单缸恒压恒流回压泵、电子皂膜流量计等组成了一套精确测量气体渗透率的装置。其中岩心夹持器气体入口段的活塞容器与出口端的回压容器具有持续稳压功能，使得岩心两端的压差模拟更加精准。
作为优选方案，冷凝浴容器和废气中和容器外部设有隔离钢化玻璃罩，隔离钢化玻璃罩上设有含硫气体泄漏报警器。
作为优选方案，一体化测试装置还包括：
第一流通阀，第一流通阀设置于双缸恒压恒流泵与活塞容器之间；
第二流通阀，第二流通阀设置于地层水样容器与液体增压泵之间；
第三流通阀，第三流通阀设置于地层水样容器与岩心夹持器之间；
第四流通阀，第四流通阀设置于围压泵与岩心夹持器之间。
第五流通阀，第五流通阀设置于岩心夹持器与气液分离器之间；
第六流通阀，第六流通阀设置于气液分离器与液体收集瓶之间；
第七流通阀，第七流通阀设置于回压容器与岩心夹持器之间；
第八流通阀，第八流通阀设置于气液分离器与冷凝浴容器之间；
第一回压阀，第一回压阀设置于电子皂膜流量计与回压容器之间；
第二回压阀，第二回压阀设置于单缸恒压恒流回压泵与回压容器之间。
各阀门用于控制各个部分的开启和关闭。
作为优选方案，气体增压泵和氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶之间设有第一流量计，地层水样容器和岩心夹持器之间设有第二流量计，冷凝浴容器和废气中和容器之间设有第三流量计。
第一流量计用于统计通过的气体流量，第二流量计用于统计通过的液体流量，第三流量计用于统计排出的废气的流量。
该一体化测试装置将整个地层环境的模拟、水岩反应以及岩心气体渗透率的测定集中进行，能够方便、准确、安全有效的测定高温高压环境下水岩反应前后岩石的物性变化，为实际生产提供更多的数据与技术支持。
本发明还提供了一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，其中，水岩反应测试方法包括：
选取待测试岩心，并对待测试岩心加压，直至待测试岩心上覆地层压力达到10-80MPa即停止；
将地层水样注入待测试岩心内，使待测试岩心饱和；
按比例向待测试岩心内注入酸性气体；
在模拟地层高温高压的环境下进行水岩反应。
其中，按照H2S、CO2和CH4的体积比为1：(1-3)：(1.5-18)向待测试岩心内注入酸性气体。
实验之前，将待测试岩心准备好，并将已经测试过孔隙度与渗透率的待测试岩心清理干净，并记录好实验前待测试岩心的孔隙度和气测渗透率参数，将待测试岩心在常温常压下装入岩心夹持器中，按照试验流程连接好测试装置，并检查装置气密性。
具体地，包括：
打开围压泵流通阀，启动围压泵，设定围压泵起始压力为5-10MPa，然后持续给岩心夹持器中的待测试岩心加压，直到岩石上覆地层压力数值即停止，保持围压泵压力不变，真实模拟地层环境中岩石受到的上覆地层压力作用；
打开围压泄压阀，排出岩心夹持器中的气体，然后拧紧；
打开地层水样容器的第三流通阀和液体增压泵的第二流通阀，启动液体增压泵，通过给液体加压的方式往岩心夹持器中充注地层水样，并观察第二流量计中流过的液体量；
打开二氧化碳瓶的二氧化碳瓶阀门或含硫气瓶的含硫气瓶阀门，打开氮气瓶的氮气瓶阀门以及各气瓶的流通阀，启动气体增压泵，按照H2S、CO2和CH4的体积比为1：(1-3)：(1.5-18)的比例将酸性气体与氮气充注到岩心夹持器中，并观察第一流量计中流过的气体量；
打开恒温箱开关，设定温度为实验地层温度100-200℃并保持恒定，给待测试岩心加热升温，使待测试岩心在高温高压的酸性地层环境的岩心夹持器中进行水岩反应；
静置72小时以上，等待测试岩心在岩心夹持器中水岩反应完全，静置过程中保持气体、液体连通和供应，气体增压泵、液体增压泵和围压泵的泵压维持恒定。
作为优选方案，体渗透率测试方法的准备包括：
水岩反应结束后，驱替待测试岩心内的废液和废气，并将废液和废气集中收集处理；
烘干待测试岩心，为气体渗透率的测试做准备。
具体地，包括：
反应完后关闭液体增压泵的第二流通阀，关闭二氧化碳瓶阀门或关闭已打开的含硫气瓶阀门；
保持氮气瓶阀门和氮气流通阀敞开，打开气液分离器上端的第五流通阀，打开液体收集瓶上端的第六流通阀和右侧的第八流通阀，在气体增压泵加压作用下用氮气驱赶出管线内的酸性气体，以及驱替出岩心夹持器中的地层水样和酸性气体，在气液分离容器作用下，通过液体收集瓶将液体收集起来，气体通过冷凝浴容器冷却并在废气中和容器进行中和，防止酸性气体逸出，第三流量计计量通过的酸性气体量；
待驱替完全后，关闭氮气瓶阀门，关闭气体增压泵和围压泵，打开围压泄压阀卸掉围压，关闭打开的各流通阀，恒温箱温度100-200℃保持恒定20-50小时，烘干待测试岩心然后关闭恒温箱开关，为气体渗透率的测定准备条件。
作为优选方案，气体渗透率测试包括：
步骤1，对待测试岩心两端施压，并稳定两端压差；
步骤2，获取单位时间内通过待测试岩心的气体流量，反复多次，取得气体流量的平均值；
步骤3，改变待测试岩心两端的压力，获取在该压差下的气体流量的平均值；
步骤4，多次重复步骤3，获取待测试岩心两端在不同压差下的气体渗透率；
步骤5，对比水岩反应前后，待测试岩心的气体渗透率的变化，获取分析结果。
在气体渗透率测试之前，用干净毛笔蘸上皂液，检查各管线阀门的气密性。
具体地，包括：
打开围压泵上端第四流通阀，启动围压泵，设定围压泵压力为气测渗透率规定压力5-10MPa；
打开氮气瓶阀门和氮气流通阀，启动气体增压泵，打开第一注气阀和第二注气阀，通过气体增压泵加压给活塞容器注气，充满整个活塞容器，通过活塞容器来稳定待测试岩心两端压差；
打开回压容器左端的第七流通阀以及第一出气阀和第二出气阀；
打开围压泄压阀，排出岩心夹持器中的空气，然后拧紧；
打开双缸恒压恒流泵上端第一流通阀，启动双缸恒压恒流泵，设定为恒压模式，压力设定为气测渗透率规定的驱替压力0.5-4MPa；
启动单缸恒压恒流回压泵，通过回压容器给待测试岩心出口端提供稳定压力；
打开电子皂膜流量计上端第一回压阀，通过电子皂膜流量计计量单位时间流过的气体流量，反复测量五次，求取平均流量；
调节单缸恒压恒流回压泵的压力，下降一定单位压力，并再次计量单位时间通过电子皂膜流量计的气体流量，每调节一次压力，需要在该压力基础上反复测量五次以上，求取平均流量Q0，根据达西公式，气测渗透率计算公式为：
式中，K为气体渗透率，10-3μm2；
A为岩样截面积，cm2；
L为岩样长度，cm；
P1，P2—岩心入口端及出口端大气压力，0.1MPa；
P0为大气压力，0.1MPa；
μ为气体的粘度，mPa·s；
Q0为大气压力下测量的(平均)流量，cm3/s；
重复上一步骤至少3次，测量待测试岩心两端不同压差下的气体渗透率，并完成每次流量计量测试。
测试结束后，关闭氮气瓶阀门，关闭气体增压泵和围压泵，打开围压泄压阀卸掉围压，关闭双缸恒压恒流泵、单缸恒压恒流回压泵，打开放空阀，卸掉管线内气体压力，取出待测试岩心，留存实验样本，整理好仪器设备。
该一体化测试方法通过回压调节来改变岩心两端压差来测试不同压差下的气体渗透率，真实模拟地层环境下的水岩反应，研究水岩反应对于岩石物性的影响作用。
实施例
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置的结构示意图。
如图1所示，本实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，包括：
恒温箱26，恒温箱26内部设有相互连接的岩心夹持器23和活塞容器；
气体增压泵11，气体增压泵11一端分别与氮气瓶1、二氧化碳瓶2和含硫气瓶3相连，另一端与活塞容器相连；
双缸恒压恒流泵12，双缸恒压恒流泵12连接至活塞容器，双缸恒压恒流泵12与活塞容器之间设有第一流通阀13；
地层水样容器16，地层水样容器16一端与液体增压泵14相连，地层水样容器16与液体增压泵14之间设有第二流通阀15，另一端连接至岩心夹持器23的左端，向岩心夹持器23中注入地层水样，地层水样容器16与岩心夹持器23之间设有第三流通阀17；
围压泵25，围压泵25连接至岩心夹持器23的下端，围压泵25与岩心夹持器23之间设有第四流通阀24，岩心夹持器23上端设有围压泄压阀22；
气液分离器28，岩心夹持器23的右端连接至气液分离器28，岩心夹持器23与气液分离器28之间设有第五流通阀27，气液分离器28另一端连接至液体收集瓶30和冷凝浴容器37，冷凝浴容器37另一端与废气中和容器39相连，气液分离器28与液体收集瓶30之间设有第六流通阀29，气液分离器28与冷凝浴容器37之间设有第八流通阀36；
回压容器，回压容器连接至岩心夹持器23的右端，回压容器与岩心夹持器之间23设有第七流通阀31，回压容器下端分别与单缸恒压恒流回压泵42和电子皂膜流量计43相连，单缸恒压恒流回压泵42与回压容器之间设有第二回压阀41，电子皂膜流量计43与回压容器之间设有第一回压阀40。
进一步地，氮气瓶1的瓶口依次设有氮气瓶阀门4和氮气流通阀7，二氧化碳瓶2的瓶口依次设有二氧化碳瓶阀门5和二氧化碳流通阀8，含硫气瓶3的瓶口依次设有含硫气瓶阀门6和含硫气瓶流通阀9。
进一步地，活塞容器包括第一活塞容器19和第二活塞容器20，第一活塞容器19上设有第一注气阀44，第二活塞容器20上设有第二注气阀45。
进一步地，回压容器包括第一回压容器32和第二回压容器35，第一回压容器32上方设有第一出气阀33，第二回压容器35上方设有第二出气阀34。
进一步地，冷凝浴容器37和废气中和容器39外部设有隔离钢化玻璃罩，隔离钢化玻璃罩上设有含硫气体泄漏报警器。
进一步地，气体增压泵11和氮气瓶1、二氧化碳瓶2和含硫气瓶3之间设有第一流量计10，地层水样容器16和岩心夹持器23之间设有第二流量计18，冷凝浴容器37和废气中和容器39之间设有第三流量计38，活塞容器与气体增压泵11之间设有放空阀21。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法的步骤流程图。
如图2所示，根据上述装置本实施例的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，包括：
选取待测试岩心，并对待测试岩心加压，直至待测试岩心上覆地层压力达到50MPa即停止；
将地层水样注入待测试岩心内，使待测试岩心饱和；
按H2S、CO2和CH4的体积比为1:1:18的比例向待测试岩心内注入酸性气体；
在模拟地层高温高压的环境下进行水岩反应；
水岩反应结束后，驱替待测试岩心内的废液和废气，并将废液和废气集中收集处理；
烘干待测试岩心，为气体渗透率的测试做准备；
对待测试岩心两端施压，并稳定两端压差；
获取单位时间内通过待测试岩心的气体流量，反复多次，取得气体流量的平均值；
改变待测试岩心两端的压力，获取在该压差下的气体流量的平均值；
重复上一步骤三次，获取待测试岩心两端在不同压差下的气体渗透率；
对比水岩反应前后，待测试岩心的气体渗透率的变化，获取分析结果。
本实施例采用元坝岩心，元坝岩心的尺寸为φ25mm×50mm，液体介质为某方提供的现场地层水，或者根据元坝岩样本实际地层水资料配制模拟地层水溶液，具体组分见表1-1，配制地层水试剂用量见表1-2。
表1-1地层水离子分析检测(氯化钙型)
表1-2配制地层水试剂用量
| 试剂 | 用量 |
| CaCl<sub>2</sub> | 74.2 |
| MgCl<sub>2</sub>.6H<sub>2</sub>O | 107.2 |
| NaHCO<sub>3</sub> | 1.7 |
| NaCl | 16.9 |
实验所用的主要试剂有H2S、CO2、CH4等，如表2所示。
实验仪器为高温高压动态釜和超低渗气体渗透率测量仪。
选取CO2和H2S两种酸性气体，元坝岩心为碳酸岩盐岩心，在地层温度125℃、压力50MPa下测定不同反应时间(3个时间点)前后储层渗透率的变化，研究水岩反应对储层渗透率的影响方式和影响程度。
表2主要实验试剂
实验具体参数：温度125℃、压力50MPa，反应气氛中H2S的体积为5％，CO2的体积为5％，CH4的体积为90％，实验分组情况如表3所示。
表3实验分组情况
(1)岩样准备
将所需岩样加工成φ25mm×50mm，每组实验条件下取2个岩样，其中1个为渗透率测试，1个做孔隙度分析，将岩样100℃干燥后，储存到干燥器中。
(2)岩样浸泡
把准备好的4000mL地层水装入高温高压岩心夹持器内，将岩样(真空处理)岩心夹持器上、密封，岩样组件置于地层水中并固定，接好管线，关闭出气阀。通入N21h，以排出岩心夹持器中的空气。然后依次通入H2S、CO2、CH4使岩心夹持器内气体体积组成为5％H2S、5％CO2、90％CH4，达到试验设定总压力之后，关闭进气阀门。开始升温，连接电脑数据线，开始采集实验数据，反应到预定时间后，切断电源。取出岩样，并对反应后的地层水进行离子分析。
(3)渗透率和孔隙度测试
浸泡后的岩样100℃干燥48h后，在超低渗气体渗透率测量仪进行渗透率、孔隙度测试，如表4所示。
表4岩心反应前后重量
| 岩心 | 反应前重量(g) | 反应后重量(g) | 变化量(g) | 变化率(％) |
| 元224-1 | 51.8876 | 51.9862 | 0.095 | 0.2 |
注：反应前后的重量均称量3次，取平均值
由表4可知，反应后的岩心重量增加0.095g，增幅达到0.2％。岩心重量增加的原因可能是地层水中离子(Ca2+、Mg2+)与溶解于水中的酸性气体(CO2、H2S)反应，生成碳酸盐或硫化物沉淀量大于溶解量，沉积在岩心的孔隙中。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。
Claims (10)
1.一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其特征在于，所述一体化测试装置包括：
恒温箱，所述恒温箱内部设有相互连接的岩心夹持器和活塞容器；
气体增压泵，所述气体增压泵一端分别与氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶相连，另一端与所述活塞容器相连；
双缸恒压恒流泵，所述双缸恒压恒流泵连接至所述活塞容器；
地层水样容器，所述地层水样容器一端与液体增压泵相连，另一端连接至所述岩心夹持器的左端，向所述岩心夹持器中注入地层水样；
围压泵，所述围压泵连接至所述岩心夹持器的下端，所述岩心夹持器上端设有围压泄压阀。
2.根据权利要求1所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述一体化测试装置还包括：
气液分离器，所述岩心夹持器的右端连接至所述气液分离器；
液体收集瓶和冷凝浴容器，所述气液分离器另一端连接至所述液体收集瓶和冷凝浴容器；
废气中和容器，所述冷凝浴容器另一端与所述废气中和容器相连。
3.根据权利要求1所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述一体化测试装置还包括：
回压容器，所述回压容器连接至所述岩心夹持器的右端；
单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计，所述回压容器下端分别与所述单缸恒压恒流回压泵和电子皂膜流量计相连。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述一体化测试装置还包括：
第一流通阀，所述第一流通阀设置于所述双缸恒压恒流泵与所述活塞容器之间；
第二流通阀，所述第二流通阀设置于所述地层水样容器与所述液体增压泵之间；
第三流通阀，所述第三流通阀设置于所述地层水样容器与所述岩心夹持器之间；
第四流通阀，所述第四流通阀设置于所述围压泵与所述岩心夹持器之间。
第五流通阀，所述第五流通阀设置于所述岩心夹持器与所述气液分离器之间；
第六流通阀，所述第六流通阀设置于所述气液分离器与所述液体收集瓶之间；
第七流通阀，所述第七流通阀设置于所述回压容器与所述岩心夹持器之间；
第八流通阀，所述第八流通阀设置于所述气液分离器与所述冷凝浴容器之间；
第一回压阀，所述第一回压阀设置于所述电子皂膜流量计与所述回压容器之间；
第二回压阀，所述第二回压阀设置于所述单缸恒压恒流回压泵与所述回压容器之间。
5.根据权利要求1所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述氮气瓶的瓶口依次设有氮气瓶阀门和氮气流通阀，所述二氧化碳瓶的瓶口依次设有二氧化碳瓶阀门和二氧化碳流通阀，所述含硫气瓶的瓶口依次设有含硫气瓶阀门和含硫气瓶流通阀。
6.根据权利要求1所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述气体增压泵和所述氮气瓶、二氧化碳瓶和含硫气瓶之间设有第一流量计，所述地层水样容器和所述岩心夹持器之间设有第二流量计，所述冷凝浴容器和所述废气中和容器之间设有第三流量计。
7.根据权利要求1所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述活塞容器与所述气体增压泵之间设有放空阀。
8.一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，利用权利要求1-7中任意一项所述的一种高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试装置，其中，所述水岩反应测试方法包括：
选取待测试岩心，并对所述待测试岩心加压，直至所述待测试岩心上覆地层压力达到10-80MPa即停止；
将地层水样注入所述待测试岩心内，使所述待测试岩心饱和；
向所述待测试岩心内注入酸性气体；
在模拟地层高温高压的环境下进行水岩反应。
9.根据权利要求8所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，其中，所述气体渗透率测试方法的准备包括：
所述水岩反应结束后，驱替所述待测试岩心内的废液和废气，并将所述废液和废气集中收集处理；
烘干所述待测试岩心，为气体渗透率的测试做准备。
10.根据权利要求9所述的高温高压水岩反应和气体渗透率的一体化测试方法，其中，所述气体渗透率测试包括：
步骤1，对所述待测试岩心两端施压，并稳定所述两端压差；
步骤2，获取单位时间内通过所述待测试岩心的气体流量，反复多次，取得气体流量的平均值；
步骤3，改变所述待测试岩心两端的压力，获取在该压差下的所述气体流量的平均值；
步骤4，多次重复步骤3，获取所述待测试岩心两端在不同压差下的气体渗透率；
步骤5，对比所述水岩反应前后，所述待测试岩心的气体渗透率的变化，获取分析结果。
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