本发明属于能源技术领域，尤其涉及致密油气田储层的压裂改造用渗透石水泥浆性能测定方法的研究，具体的说就是一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置及方法。
背景技术：
致密油气藏属于非常规油气藏，存在巨大的开发潜力，目前主要通过水力压裂的方式对致密储层进行改造，对致密油藏进行开发，然而水力压裂，具有施工规模大、施工压力高、人力物力水资源消耗量大、对储层危害性大、返排液严重污染环境等缺点。
渗透石是利用高密度水泥浆代替常规压裂液体对储层进行压裂改造，渗透石具有液柱压力高的特点，使得施工压力大大降低；无需配制大量携砂液，耗水量大大降低；压裂后无需反排，不会造成环境污染；形成具有较高渗透性的高强度水泥石支撑裂缝，增产效果明显。
为了保证压裂后的施工效果，需要在实验室内模拟储层真实环境，对渗透石体系进行全面而精准的评价，同时需要有相应的配套实验设施，使实验过程更加顺畅，提高实验效率，使实验数据更加精准。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置及方法，通过性能测定装置，提供方便的实验操作，采集更加准确的实验数据，通过性能测定方法更加准确的模仿真实的地层环境条件，准确的测定水泥浆性能，从而对水泥浆在岩层中的性能进行全面准确的测定。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置，包括气瓶、针型阀、压力表、三通、水槽、平流泵、压力泵、手轮、量杯、电子秤，其特征在于：所述的气瓶有三个分别为氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶，所述的气瓶并联连接，每个所述气瓶都连接有针型阀和压力表，所述的气瓶通过三通与中间容器管路连接，所述的中间容器共设置有四个，中间容器通过三通并联设置，所述的中间容器两端都设置有针型阀，并联的所述中间容器之间还设置有针型阀，所述的平流泵两端分别连接有水槽和中间容器，所述的平流泵与中间容器之间设置有针型阀，并联的所述中间容器两端还通过针型阀分别与钢杯和三通管路连接，所述的钢杯通过管路与岩心夹持器、压力泵连接，所述的岩心夹持器上设置有三个压力表，所述的岩心夹持器通过针型阀与压力泵连接，所述的岩心夹持器还通过管路与气体浮子流量计和量杯连接。
一种压裂用渗透石水泥浆性能测定方法，依次包括以下步骤：
（1）实验浆液配制，sts-1浆配制，在容器内加入体积份蒸馏水45份，加入磷铝酸盐水泥100份，搅拌均匀备用；sts-1液配制，在容器内加体积份入蒸馏水50份备用；
（2）sts-1浆基本性能检测，测定sts-1浆在25℃和常压下的密度、粘度、流动度、失水量、自由含水量、初凝时间、终凝时间、抗压强度，并做记录；测定sts-1浆在50℃和常压下的密度、粘度、流动度、失水量、自由含水量、初凝时间、终凝时间、抗压强度，并做记录；
（3）岩心初始水相渗透率测定，
①将φ25×40~60mm致密砂岩岩心，装入岩心夹持器；
②给岩心加环压25mpa，岩心夹持器末端加背压5mpa，打开温控系统，调整加热温度50℃，加热4小时；
③向岩心夹持器内泵注蒸馏水，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp1，和此时泵的排量q1；
（4）岩心co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp2，和此时泵的排量q2；
（5）岩心ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp3，和此时泵的排量q3；
（6）渗透石样品制作，
①向岩心夹持器施加环压至35mpa，以3:1的排量（sts-1浆与sts-1液体积份比例），向岩心夹持器内注入sts-1浆、液，向岩心夹持器施加环压，使岩心夹持器内部的压力达到30mpa，关闭阀门，保持温度50℃不变，候凝72h；
②达到初凝时间后，打开岩心夹持器出口阀门，向岩心夹持器注入高压氮气顶替，至夹持器前后压差小于25mpa时，关出口阀门继续候凝；
③保持温度50℃和压力30mpa不变，将渗透石养护72小时；
（7）渗透石co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定渗透石气相渗透率，降低岩心夹持器环压至25mpa，打开岩心夹持器出口阀门，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp4，和此时泵的排量q4；
（8）渗透石ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定渗透石气相渗透率，向岩心夹持器内泵注ch4，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp5，和此时泵的排量q5；
（9）测定岩心的二次液相渗透率，向岩心夹持器内泵注蒸馏水，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp6，和此时泵的排量q6；
（10）测定岩心的二次co2气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp7，和此时泵的排量q7；
（11）测定岩心的二次ch4气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp8，和此时泵的排量q8；
（12）切片，将渗透石样品从岩心夹持器内取出，利用切片法测定其孔隙度；
（13）测定渗透石样品的抗压强度；
（14）计算以上实验中涉及到的所有渗透率，并计算岩心伤害率。
作为优化，所述的量杯放置在电子秤表面，所述的岩心夹持器与量杯之间设置有两个针型阀和一个三通，所述的三通通过针型阀和管路与气体流量计连接。
作为优化，所述的中间容器结构与液压缸相同。
作为优化，所述的岩心夹持器还具有温控系统。。
作为优化，所述的sts-1浆配制体积份数为，蒸馏水45份，硫酸盐5份，磷铝酸盐水泥100份，所述sts-1液配制体积份数为，蒸馏水50份，碳酸盐5份。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置及方法，在测定装置中通过气瓶提供不同种类的气源，通过中间容器配合平流泵实现不同的中间容器对实验对象注入不同介质，使实验过程不发生相互烦扰，通过开启闭合不同位置的针型阀对装置进行介质流通路径的简单调节，通过手轮调节压力泵使岩心夹持装置的环压调节更加方便准确，通过量杯配合电子天平实现对液体的精准测量；通过测定方法准确模拟地层条件对水泥浆的密度、粘度、流动度、失水量、自由含水量、初凝时间、终凝时间、抗压强度、渗透率、孔隙度、对储层的伤害程度等重要参数的进行测定，综合数据进行精确分析，客观的反映出水泥浆在岩层中的特性，对于地层能源开发具有重要意义。
附图说明
图1为本发明性能图测定装置结构图；
其中，1气瓶、2中间容器、3针型阀、4压力表、5三通、6水槽、7平流泵、8钢杯、9气体浮子流量计、10岩心夹持器、11压力泵、12手轮、13量杯、14电子秤。
具体实施方式
在对渗透石水泥浆进行性能测定的过程中，采用如下方法：
（1）实验浆液配制，sts-1浆配制，在容器内加入体积份蒸馏水45份，加入磷铝酸盐水泥100份，搅拌均匀备用；sts-1液配制，在容器内加体积份入蒸馏水50份备用；
（2）sts-1浆基本性能检测，测定sts-1浆在25℃和常压下的密度、粘度、流动度、失水量、自由含水量、初凝时间、终凝时间、抗压强度，并做记录；测定sts-1浆在50℃和常压下的密度、粘度、流动度、失水量、自由含水量、初凝时间、终凝时间、抗压强度，并做记录，由于不同深度的储层环境条件不同，因此对温度的调整是为了模拟渗透石水泥浆的使用环境，因此得出的数据也更加符合实际情况，利于在不同深度储层施工的时候做相应参考；
（3）岩心初始水相渗透率测定，
①将φ25×40~60mm致密砂岩岩心，装入岩心夹持器；
②给岩心加环压25mpa，岩心夹持器末端加背压5mpa，打开温控系统，调整加热温度50℃，加热4小时，由于在储层内部具有一定温度和压力梯度，所以室内试验必须通过加压和升温以达到模拟储层环境的目的；50℃大约模拟的是地下1000m-1500m，地质条件不一样，温度梯度不同，所以所在不同储层对应温度的井深也不同；
③向岩心夹持器内泵注蒸馏水，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp1，和此时泵的排量q1；
（4）岩心co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp2，和此时泵的排量q2；
（5）岩心ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp3，和此时泵的排量q3；
（6）渗透石样品制作，
①向岩心夹持器施加环压至35mpa，以3:1的排量（sts-1浆与sts-1液体积份比例），向岩心夹持器内注入sts-1浆、液（即渗透石水泥浆），向岩心夹持器施加环压，使岩心夹持器内部的压力达到30mpa，关闭阀门，保持温度50℃不变，候凝72h；
②达到初凝时间后（30min-120min），打开岩心夹持器出口阀门即打开针型阀泄压，向岩心夹持器注入高压氮气顶替，至夹持器前后压差小于25mpa时，关出口阀门继续候凝；
③保持温度50℃和压力30mpa不变，将渗透石养护72小时；
（7）渗透石co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定渗透石气相渗透率，降低岩心夹持器环压至25mpa，打开岩心夹持器出口阀门，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp4，和此时泵的排量q4；
（8）渗透石ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定渗透石气相渗透率，向岩心夹持器内泵注ch4，待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp5，和此时泵的排量q5；
（9）测定岩心的二次液相渗透率，向岩心夹持器内泵注蒸馏水，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp6，和此时泵的排量q6；
（10）测定岩心的二次co2气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界co2，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp7，和此时泵的排量q7；
（11）测定岩心的二次ch4气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp8，和此时泵的排量q8；
（12）切片，将渗透石样品从岩心夹持器内取出，利用切片法测定其孔隙度，将岩心裁切成标准岩心，便于计算和测试，标准岩心的规格为：直径2.5cm左右，轴径比2~3；
（13）测定渗透石样品的抗压强度；
（14）计算以上实验中涉及到的所有渗透率，并计算岩心伤害率，利用实验中采集的数据计算岩心伤害率，
在另一个实施例中，sts-1浆配制，在配制容器内加入体积份蒸馏水45份，硫酸盐5份，充分溶解后，加入磷铝酸盐水泥100份，搅拌均匀备用，sts-2液配制，在另一个配制容器内加入体积份，蒸馏水50份，碳酸盐5份，搅拌充分溶解备用。sts-1浆液混合后成为渗透石水泥浆。经过调整后的渗透石水泥浆在模拟实验中的渗透率更好，更加适应地层压裂使用。
如图1所示的实施例中，一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置，包括气瓶1、针型阀3、压力表4、三通5、水槽6、平流泵7、压力泵11、手轮12、量杯13、电子秤14，其特征在于：所述的气瓶1有三个分别为氮气瓶、甲烷气瓶、二氧化碳气瓶，所述的气瓶1并联连接，每个所述气瓶1都连接有针型阀3和压力表4，所述的气瓶1通过三通5与中间容器2管路连接，所述的中间容器2共设置有四个，中间容器2通过三通5并联设置，所述的中间容器2两端都设置有针型阀3，并联的所述中间容器2之间还设置有针型阀3，所述的平流泵7两端分别连接有水槽6和中间容器2，所述的平流泵7与中间容器2之间设置有针型阀3，并联的所述中间容器2两端还通过针型阀3分别与钢杯8和三通5管路连接，所述的钢杯8通过管路与岩心夹持器10、压力泵11连接，所述的岩心夹持器10上设置有三个压力表4，所述的岩心夹持器10通过针型阀3与压力泵11连接，所述的岩心夹持器10还通过管路与气体浮子流量计9和量杯13连接，所述的中间容器2结构与液压缸相同，所述的岩心夹持器10还具有温控系统，附图中所有结构相同的图案为相同部件，没有标注的原因是为了使附图更加清晰明了。
中间容器2的结构与传统液压缸结构相同，在中间容器2使用过程中，需要注意的是中间容器2以水为动力提供介质，以单一气体为被压缩介质，比如如果需要对岩心夹持器10注入氮气时，通过不同针型阀3的开启闭合使氮气瓶（气瓶1）固定的向其中一个中间容器2进行气体注入，其他中间容器2关闭阀门避免污染其他中间容器2，气体注入完毕将氮气瓶针型阀关闭，打开中间容器2底部针型阀3，通过平流泵7向中间容器2内注入水，中间容器2顶部的针型阀3和其他相关部位的针型阀3打开，利用水的压力配合中间容器2的结构，将氮气压入岩心夹持器10。其他气体的注入采用类似方法，通过针型阀3的开启闭合使气体以高压的形式进入岩心夹持器10，同时又不会产生气体的混合造成实验数据不准确。需要注意的是在需要对岩心夹持器10注水时采用的中间容器2为普通桶装结构，因为液压介质和试验介质相同。
结合渗透石水泥浆性能测定方法介绍层能测定装置的使用，
步骤（3）岩心初始水相渗透率测定，
①将φ25×40~60mm致密砂岩岩心，装入岩心夹持器；
②给岩心加环压25mpa，岩心夹持器末端加背压5mpa，通过手轮12驱动压力泵11，以从钢杯中吸取的水作为压力介质向岩心夹持器施加环压至25mpa，出口施加5mpa压力，打开温控系统，调整加热温度50℃，加热4小时；
③向岩心夹持器内泵注蒸馏水，蒸馏水通过水槽6-平流泵7-中间容器2-岩心夹持器10，待岩心夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp1，和此时泵的排量q1，排量通过量杯13测量，蒸馏水流经岩心夹持器10是一个动态过程，简单点说，当系统处于一个稳定状态时，还不断有蒸馏水流出来，此时夹持器出口压力和出口压力基本上不会变化，前后压差=入口压力-出口压力是一个固定值，流出夹持器的蒸馏水在一定时间内的体积也基本上是恒定的，即一定时间的排量也是固定的；
步骤（4）岩心co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界co2，二氧化碳经气瓶1（二氧化碳气瓶）-三通5-中间容器2，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将二氧化碳由中间容器2-岩心夹持器10，待夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp2，和此时泵的排量q2，气体通过岩心夹持器10-气体浮子流量计9完成排量测量；
步骤（5）岩心ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定岩心初始气相渗透率，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，甲烷气瓶1（甲烷气瓶）-三通5-另一个中间容器2，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将甲烷由中间容器2-岩心夹持器10待夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp3，和此时泵的排量q3，气体通过岩心夹持器10-气体浮子流量计9完成排量测量；
步骤（6）渗透石样品制作，
①向岩心夹持器施加环压至35mpa，通过手轮12驱动压力泵11，以从钢杯中吸取的水作为压力介质向岩心夹持器施加环压至35mpa，以3:1的排量（sts-1浆与sts-1液体积份比例），向岩心夹持器内注入sts-1浆、液，向岩心夹持器施加环压，使岩心夹持器内部的压力达到30mpa，关闭阀门，保持温度50℃不变，候凝72h，内部压力是指泵注浆液，使得岩心夹持器内部的压力达到30mpa，侯凝时间为72h，；
②达到初凝时间后，打开岩心夹持器出口阀门（针型阀3），向岩心夹持器注入高压氮气顶替，通过气瓶1（氮气气瓶）-三通5-另一个中间容器2，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将氮气由中间容器2-岩心夹持器10，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况至夹持器前后压差小于25mpa时，关出口阀门继续候凝；
③保持温度50℃和压力30mpa不变，将渗透石养护72小时；
步骤（7）渗透石co2气相渗透率测定，利用超临界co2测定渗透石气相渗透率，降低岩心夹持器环压至25mpa，打开岩心夹持器出口阀门，向岩心夹持器内泵注超临界co2，通过气瓶1（二氧化碳气瓶）-三通5-另一个中间容器2，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将二氧化碳由中间容器2-岩心夹持器10，待夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp4，和此时泵的排量q4，排量通过量杯13测量；
步骤（8）渗透石ch4气相渗透率测定，利用超临界ch4测定渗透石气相渗透率，通过气瓶1（甲烷气瓶）-三通5-中间容器2，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将甲烷由中间容器2-岩心夹持器10，向岩心夹持器内泵注ch4，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况待夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp5，和此时泵的排量q5；
步骤（9）测定岩心的二次液相渗透率，向岩心夹持器内泵注蒸馏水，蒸馏水通过水槽6-平流泵7-中间容器2-岩心夹持器10，待岩心夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp6，和此时泵的排量q6；
步骤（10）测定岩心的二次co2气相渗透率，通过气瓶1（二氧化碳气瓶）-三通5-另一个中间容器2，此时该中间容器2内的水通过管路进入钢杯8，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将二氧化塔由中间容器2-岩心夹持器10，向岩心夹持器内泵注超临界co2，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，待岩心夹持器前后压差稳定后，记录其前后压差δp7，和此时泵的排量q7；
步骤（11）测定岩心的二次ch4气相渗透率，通过气瓶1（甲烷气瓶）-三通5-中间容器2，此时该中间容器2内的水通过管路进入钢杯8，关闭相关针型阀3通过平流泵7向该中间容器2内注入高压水将甲烷由中间容器2-岩心夹持器10，向岩心夹持器内泵注超临界ch4，待岩心夹持器前后压差稳定后，通过岩心夹持器10前后两个压力表4观察压力情况，记录其前后压差δp8，和此时泵的排量q8；
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种压裂用渗透石水泥浆性能测定装置及方法且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。