一种用于盐膏岩盖层的CO2突破压测试装置及方法

本发明属于实验设备，涉及一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置及方法。

背景技术：

1、突破压力是指气体刺穿盖层所需要的最小压力，突破压力是co2地质封存评价盖层密封性和安全性的关键和优选指标之一，在将co2埋存在地下后，而盐膏岩盖层正是co2封存的绝佳场所。

2、对于盐膏岩盖层，因盐膏岩矿物构成的实质是盐岩与膏盐的结合，统称为盐膏岩，因盐膏岩盖层较泥页岩盖层具有更低的孔隙度和渗透率，因此，完整盐膏岩盖层的突破压数值也较高，盐膏岩的塑性系数在2.0-2.2之间，高出泥岩约1.53倍，具有典型的“低温脆变，高温塑变”特性，该特征会使co2封存在地下后受到影响，从而突破盖层造成co2泄露，因此进行盐膏岩盖层co2突破压测试实验具有重要意义。现有co2突破压的测试方法主要有两种，一种是直接法，如分布法、驱替法、脉冲法和连续法，另一种是间接法，如压汞法。

3、目前，现有的岩石气体突破压力测试装置，虽然该装置解决了气体盖层岩石突破压实验高温高压的条件，但由于盐膏岩“高温塑变”的特性以及co2的腐蚀作用，使得现有岩石气体突破压力测试装置并不能满足盐膏岩盖层的突破压实验，导致测试实验精确度及可信度降低。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置及方法，以解决现有岩石气体突破压力测试装置在进行co2突破压的测试时，由于盐膏岩“高温塑变”的特性以及co2的腐蚀作用，其不能满足盐膏岩盖层的突破压实验，导致测试实验精确度及可信度降低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置及方法的具体技术方案如下：

3、一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，包括：

4、岩心夹持器，其内部设置有氯丁胶套，氯丁胶套用于对盐膏岩岩心样本进行固定；

5、供气单元，与岩心夹持器连接，用于为岩心夹持器内部提供co2气体；

6、恒温单元，设置在岩心夹持器外部，用于调节岩心夹持器5内部温度使盐膏岩岩心样本保持恒温的状态；

7、气体调压单元，与岩心夹持器连接，用于调节岩心夹持器内部的co2气压；

8、检测单元，与岩心夹持器连接，用于检测co2气体的注入压力、co2是否突破盐膏岩岩心样本及co2气体的突破压力并对其进行记录。

9、本发明的特点还在于：

10、其中供气单元包括气体罐与气体增压泵，气体罐通过第一连接管与气体增压泵的输入端连接，气体增压泵与岩心夹持器之间设置有co2储气罐，气体增压泵的输出端与co2储气罐的入口通过第二连接管连接，co2储气罐的出口通过第三连接管与岩心夹持器连接。

11、其中恒温单元包括温度控制箱，co2储气罐与岩心夹持器设置在温度控制箱内部，第二连接管穿过温度控制箱侧壁。

12、其中气体调压单元包括回压泵与环压泵，回压泵通过第四连接管与岩心夹持器连接，第四连接管穿过温度控制箱侧壁，环压泵设置在第四连接管位于温度控制箱外部的位置，第四连接管上位于环压泵两侧的位置分别设置有两个第一压力表。

13、其中检测单元包括红外co2传感器，红外co2传感器通过第五连接管与岩心夹持器的出口连接，红外co2传感器一侧设置有co2计量泵，co2计量泵通过第六连接管与红外co2传感器，第二连接管上设置有精准计量泵，第二连接管上设置有第二压力表，第三连接管靠近岩心夹持器的位置与第五连接管靠近岩心夹持器的位置分别设置有第三压力表。

14、其中还包括控制终端，控制终端分别与精准计量泵、co2计量泵、气体增压泵、温度控制箱、回压泵、环压泵、红外co2传感器电连接。

15、一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置的使用方法，包括如下步骤：

16、步骤1，实验开始前，首先检查装置的气密封性，将人造岩心样本放入岩心夹持器中，然后将围压施加在20mpa，观察岩心夹持器尾端是否有co2流出，若有co2泄露，则红外co2传感器显示灯变亮，否则，逐级增压至40mpa，并保持这一最大压力持续24h，继续观察是否亮灯，24h内不亮则表示气密性良好；

17、步骤2，开始实验，将实验所要求的初始长度的盐膏岩岩心样本装入岩心夹持器，并用氯丁胶套对盐膏岩岩心样本进行固定，然后将岩心夹持器内部抽真空，再然后通过控制终端进行控制并开始检测与记录，打开温度控制箱增加温度，然后打开气体罐的阀门，使co2通过气体增压泵加压至实验所需要测量的压力并通过精准计量泵流入co2储气罐；

18、步骤3，实验进行中，先控制温度控制箱将温度升至实验预设第一组的温度并通过精准计量泵将压力也调至实验预设第一组的压力，打开岩心夹持器两侧的开关开始测试，当红外co2传感器的显示灯变亮，则表明co2气体突破盐膏岩岩心样本，通过控制终端记录此时所对应的温度、注入压力、突破压力和突破所耗时间；

19、步骤4，进行多次实验，在每次实验完成之后关闭气体罐的阀门，逐级降低压力，直至岩心夹持器两端压力保持为零不变，然后更换下一组长度的盐膏岩岩心样本，并重复上述步骤。

20、其中步骤1中人造岩心样本的孔隙度为零。

21、其中步骤2中盐膏岩岩心样本使用煤油进行饱和。

22、本发明的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置及方法具有以下优点：

23、第一，通过氯丁胶套与恒温单元的设置，通过氯丁胶套的抗腐蚀和耐高温高压的属性，增加盐膏岩岩心样本抗co2的腐蚀，并通过恒温单元用于使盐膏岩岩心样本保持恒温的状态，避免盐膏岩岩心样本的低温脆变与高温塑变的特性，满足盐膏岩盖层的突破压实验的要求，提高测试实验的精确度，同时，通过氯丁胶套对盐膏岩岩心样本进行固定，避免盐膏岩岩心样本滑脱，进一步提高测试实验的精确度。

24、第二，通过回压泵与环压泵的配合设置，利用回压泵将回压加载至岩心出口端，利用环压泵将环压加在岩心四周，使实验过程中压力的稳定，进一步提高测试实验的精确度。

25、第三，本发明采用饱和煤油的盐膏岩岩心样本，避免盐膏岩岩心样本遇水性质发生变化，保证盐膏岩岩心样本在性质稳定的状态下进行测试，进一步提高测试实验的精确度。

技术特征：

1.一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，所述供气单元包括气体罐(1)与气体增压泵(2)，所述气体罐(1)通过第一连接管与气体增压泵(2)的输入端连接，所述气体增压泵(2)与岩心夹持器(5)之间设置有co2储气罐(4)，所述气体增压泵(2)的输出端与co2储气罐(4)的入口通过第二连接管连接，所述co2储气罐(4)的出口通过第三连接管与岩心夹持器(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，所述恒温单元包括温度控制箱(7)，所述co2储气罐(4)与岩心夹持器(5)设置在温度控制箱(7)内部，所述第二连接管穿过温度控制箱(7)侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，所述气体调压单元包括回压泵(8)与环压泵(9)，所述回压泵(8)通过第四连接管与岩心夹持器(5)连接，所述第四连接管穿过温度控制箱(7)侧壁，所述环压泵(9)设置在第四连接管位于温度控制箱(7)外部的位置，所述第四连接管上位于环压泵(9)两侧的位置分别设置有两个第一压力表。

5.根据权利要求4所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，所述检测单元包括红外co2传感器(10)，所述红外co2传感器(10)通过第五连接管与岩心夹持器(5)的出口连接，所述第二连接管上设置有精准计量泵(3)，所述红外co2传感器(10)一侧设置有co2计量泵(11)，所述co2计量泵(11)通过第六连接管与红外co2传感器(10)出口端连接，所述第二连接管上设置有第二压力表，所述第三连接管靠近岩心夹持器(5)的位置与第五连接管靠近岩心夹持器(5)的位置分别设置有第三压力表。

6.根据权利要求5所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置，其特征在于，还包括控制终端(12)，所述控制终端(12)分别与精准计量泵(3)、co2计量泵(11)、气体增压泵(2)、温度控制箱(7)、回压泵(8)、环压泵(9)、红外co2传感器(10)电连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置的使用方法，其特征在于，所述步骤1中人造岩心样本的孔隙度为零。

9.根据权利要求7所述的一种用于盐膏岩盖层的co2突破压测试装置的使用方法，其特征在于，所述步骤2中盐膏岩岩心样本使用煤油进行饱和。

技术总结
本发明属于实验设备技术领域，涉及一种用于盐膏岩盖层的CO<subgt;2</subgt;突破压测试装置，包括：岩心夹持器、氯丁胶套、供气单元、恒温单元；气体调压单元，与岩心夹持器连接，用于调节岩心夹持器内部的CO<subgt;2</subgt;气压；检测单元，与岩心夹持器连接，用于检测CO<subgt;2</subgt;气体的注入压力、CO<subgt;2</subgt;是否突破盐膏岩岩心样本及CO<subgt;2</subgt;气体的突破压力并对其进行记录。本发明通过氯丁胶套与恒温单元的设置，通过氯丁胶套的抗腐蚀和耐高温高压的属性，增加盐膏岩岩心样本抗CO<subgt;2</subgt;的腐蚀，并通过恒温单元使盐膏岩岩心样本保持恒温的状态，避免盐膏岩岩心样本的低温脆变与高温塑变的特性，满足盐膏岩盖层的突破压实验的要求，提高测试实验的精确度。

技术研发人员：蒋贝贝,刘佳波,张国强,王栋,罗红文,李海涛,李颖
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16