用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统的制作方法

本发明涉及天然气地质实验技术领域，特别是涉及一种用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统。

背景技术：

突破压力是非润湿相流体在多孔介质中润湿相流体毛细管力形成连续流动相所需的最小压力，突破压力可以计算盖层所能封闭天然气的气柱高度，研究油气的存储条件，是评价盖层最直接、最重要的技术参数之一。

对于某一块岩石来说，其突破压力并非是一个定值，而是随外界的物理条件(主要是温度、压力条件)改变而不断变化。实验室里提供的实验数据往往是在常温常压条件下测定的，这与地质条件有很大的差别，地质条件下，一般为高温高压条件。因此，采用常温常压条件测定的突破压力很难直接对地层条件的盖层开展评价，所以，高温高压条件下测定突破压力的实验设备越来越受到关注。

突破压力的测定目前主要有压汞法测定和驱替法测定两种方法。其中，压汞法可以根据记录不同压力点的进汞量，得到一条汞饱和度与压力的毛细管力曲线，并计算出孔隙半径及突破压力。但该方法存在明显的不足，汞加温后会形成蒸汽，对环境造成污染，对人造成伤害，所以无法模拟地层温度条件下的岩石突破压力测定。

驱替法是目前测定岩石突破压力的主要方法，其实验过程是先将岩心饱和润湿性流体(一般为地层水或煤油)，在岩心通入非润湿性流体(一般为氮气或空气)，按照预定的时间间隔，逐渐增加气体压力，当岩心尾端出现气泡，表明气体已在孔隙中形成连续流动，对应进、出口端的压力差即为突破压力。中国专利cn102053038a，公开日期2011年5月11日，公开了《一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置》，该测定装置实现了高温实验条件，其方法是通过在岩心夹持器出口端增加压力，使岩心后的液体不会因温度升高而沸腾蒸发，光纤气泡检测仪实时检测通过岩心的气泡，进而确定岩石的突破压力。该发明专利虽然解决了实验温度的问题，但也存在一定的不足：由于光纤气泡检测仪不耐温(实验温度<60℃)，所以需要进行降温处理，即在岩心出口端和光纤气泡检测仪之间一段增加金属管及散热片；由于散热片与红外气泡检测仪的石英管之间的连接采用挤压式密封，并用耐温环氧树脂固定，这一连接方式致使其仅能承压10mpa，同时，每次实验前的安装过程较为繁琐；另外，该发明没有考虑岩心后端在安装过程中可能残留的气泡对实验结果造成的影响。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统，以解决上述现有技术存在的问题，适用于高温高压条件，并且能够更加准确的测得岩石气体的突破压力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统，包括气泡监测仪、气泡检测器光源以及用于监测和记录气泡的摄像机，所述气泡监测仪的入口端与岩心夹持器的出口端连通，所述气泡检测器光源和摄像机分别位于气泡监测仪的左右两侧，所述气泡检测器光源为另一侧的摄像机提供光源，所述摄像机用于跟踪气泡监测仪的管状主体中的流体动态并拍照或录像，所述摄像机与计算机相联接由计算机软件识别和记录管状主体中气泡的数量和流量。

优选地，所述气泡检测器光源为led灯组。

优选地，所述气泡检测器光源和摄像机可承受的额定温度均为180℃。

优选地，所述气泡监测仪的出口端还设有回压阀，所述回压阀含有两个入口和一个出口，回压阀的第一入口端用于提供回压源，回压阀的第二入口端与气泡监测仪的出口端连接，回压阀的出口端连接有油气水分离和计量装置。

优选地，还包括有与回压阀并联设置的跨越支线，所述跨越支线的一端与回压阀的第二入口端连通，跨越支线的另一端与回压阀的出口端连通，跨越支线上还设有阀门。

优选地，所述气泡监测仪上设置有透光的蓝宝石玻璃管或蓝宝石玻璃视窗。

优选地，所述气泡监测仪可承受的额定压强为70mpa，可承受的额定温度为180℃。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、采用由蓝宝石玻璃制造的气泡监测仪可以承受高温高压，避免了红外气泡检测仪不能承受高温需要增加降温装置带来的繁琐操作，以及因石英管和金属管件之间的挤压式密封方式带来只能承受10mpa的工作压力局限。

2、气体驱替岩心中饱和液体的过程中，由岩心出口端首先流出的是液体，因此在回压阀出口端安装了油气水分离和计量装置可以计量这部分液体，液体的计量一定程度上可以辅助确定气体突破压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统的结构布局图；

其中，4气泡检测器光源；5气泡监测仪；6传感器或仪表；7回压阀；8摄像机；14油气水分离和计量装置；28跨越支线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统，以解决上述现有技术存在的问题，适用于高温高压条件，并且能够更加准确的测得岩石气体的突破压力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定的检测系统，包括气泡监测仪5、气泡检测器光源4以及用于监测和记录气泡的摄像机8，气泡监测仪5的入口端与岩心夹持器的出口端连通，气泡检测器光源4和摄像机8分别位于气泡监测仪5的左右两侧，气泡检测器光源4和摄像机8应该能够承受的额定温度为180℃。气泡检测器光源4为led灯组，气泡检测器光源4为另一侧的摄像机8提供光源，摄像机8用于跟踪气泡监测仪5的管状主体中的流体动态并拍照或录像，摄像机8与计算机相联接由计算机软件识别和记录管状主体中气泡的数量和流量。

具体地，通过摄像机8监测观察窗气体体积，软件通过图像二值化算法的实现有效的对于靶标、关键识别物的提取，通过适当的阈值选取，自动识别并计算出玻璃管内气体体积，推算出流量，有大量气体排出时，即为气体突破，求得近似排替压力值即为突破压力值。

于本实施例中，气泡监测仪5含有管状主体，气泡监测仪5的管状主体呈直立状态，该管状主体的内腔中含有液体，气泡监测仪5的工作原理是，岩心尾端出现气泡后进入气泡监测仪5的内腔，可以观察到气泡在该液体中上升。回压单元增大该气泡监测仪5内腔中的压力后能够提高内腔中液体的沸点，确保了气泡监测仪5中液体(人工配制的地层水或煤油)不会因模拟高温环境而发生蒸发，从而避免了现有技术中因气泡监测仪5中液体蒸发产生气泡带来的干扰。

气泡监测仪5的出口端设有回压阀7，回压阀7含有两个入口和一个出口，回压阀7的第一入口端提供回压源，回压阀7的第二入口端与气泡监测仪5的出口端连接，回压阀7的出口端连接有油气水分离和计量装置14。回压阀7还并联有跨越支线28，跨越支线28的一端与回压阀7的第二入口端连通，跨越支线28的另一端与回压阀7的出口端连通，跨越支线28上还设有阀门。

在气体驱替岩心内饱和液体的过程中，由岩心的出口端首先流出的是液体，因此在回压阀7的出口端安装了油气水分离和计量装置14可以计量这部分液体，实现油气水的自动分离和记量，该部分液体的计量也可以一定程度上辅助确定岩心的气体突破压力。

于本实施例中，气泡监测仪5含有能够透光的蓝宝石玻璃管或蓝宝石玻璃视窗，即气泡监测仪5的所述管状主体为能够透光的蓝宝石玻璃管制成，或所述管状主体含有蓝宝石玻璃视窗，气泡监测仪5能够承受的额定压强为70mpa，气泡监测仪5能够承受的额定温度为180℃，可以理解为该适用于高温高压条件的岩石气体突破压力测定装置的适合模拟的高温高压环境分别为180℃、70mpa。由于采用由蓝宝石玻璃制造的气泡监测仪可以承受高温高压，避免了红外气泡检测仪不能承受高温需要增加降温装置带来的繁琐操作，以及因石英管和金属管件之间的挤压式密封方式带来只能承受10mpa的工作压力局限。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。