磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置的制作方法

1.本技术涉及非常规页岩油资源开发技术领域，具体地涉及一种磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置。


背景技术：

2.在非常规页岩油资源开发技术领域里，常常采用渗吸瓶常压渗吸装置、天平法常压渗吸装置、岩心夹持器高压渗吸装置等岩心渗吸装置开采原油，但目前已有的岩心渗吸装置，在高温高压条件下存在无法实现实时计量、预测精度低、渗吸方式单一等缺陷，难以适用于高温高压条件下的页岩渗吸实验。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的是提供一种磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置。
4.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置，包括：
5.渗吸置换系统，用于提供工作液对岩心中流体进行渗吸置换的场所，以模拟陆相页岩油闷井排采过程中的压裂液渗吸置换过程，渗吸置换系统包括样品(23)和样品悬挂支架(24)，样品(23)位于样品悬挂支架(24)上；
6.磁悬浮升降计量系统，用于利用磁吸力进行岩心升降以及利用磁斥力进行岩心重量的计量，磁悬浮升降计量系统包括：第一悬挂线(12)、悬挂支架(13)、内永磁体(17)、第二悬挂线(18)、钛合金管柱(19)、第三悬挂线(20)以及外永磁体(21)；
7.其中，外永磁体(21)位于钛合金管柱(19)的外部，通过第三悬挂线(20)与悬挂支架(13)连接，内永磁体(17)位于钛合金管柱(19)的内部，第二悬挂线(18)与样品悬挂支架(24)连接，样品(23)通过样品悬挂支架(24)悬挂于内永磁体(17)的下方，外永磁体(21)与内永磁体(17)之间互相排斥，内永磁体(17)与外永磁体(21)之间的磁场力根据样品(23)重量而变化；
8.数据采集处理系统，用于实时记录样品(23)渗吸置换后的重量，数据采集处理系统包括电子天平(11)，电子天平(11)通过第一悬挂线(12)与悬挂支架(13)连接，通过磁场力的耦合作用将样品(23)、样品悬挂支架(24)以及内永磁体(17)的重量由悬挂线(12)传输至电子天平(11)，以通过电子天平(11)监测样品(23)重量的变化情况。
9.上述技术方案，利用磁悬浮升降计量系统可以连续监测并实时计量样品的重量，大幅度提高渗吸实验的测试精度，人力成本降低且采用的装置也较为简便，同时，可用于常温常压、高温高压条件下的页岩渗吸实验，适用于单面接触、全接触的页岩渗吸实验，可以更好地模拟真实的油藏条件。特别地，在高温高压条件下的页岩渗吸实验中，能够更好地模拟地层条件下压裂液对页岩中原油的渗吸置换过程，对进一步研究深层页岩油资源开发具有一定的借鉴作用。
10.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
11.附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
12.图1示意性示出了根据本技术实施例的磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置的结构框图；
13.图2a示意性示出了根据本技术实施例的磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置的实验过程变化图；
14.图2b示意性示出了根据本技术实施例的磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置的实验过程变化图；
15.图3示意性示出了根据本技术实施例的渗吸实验方法的流程图；
16.图4示意性示出了根据本技术实施例的磁悬浮计量的页岩渗吸实验方法的渗吸效率图；
17.图5示意性示出了根据本技术实施例的计算机设备的内部结构图。
18.附图标记
19.1气瓶 2减压阀 3第三压力表
20.4第二二通阀 5第三二通阀 6第一压力表
21.7第一二通阀 8第二压力表 9压力传感器
22.10计算机 11高精度电子天平 12悬挂线
23.13悬挂支架 14电磁铁 15滑动变阻器
24.16电路开关 17内永磁体 18悬挂线
25.19钛合金管柱 20悬挂线 21外永磁体
26.22钛合金渗吸釜盖 23样品 24样品悬挂支架
27.25玻璃视窗 26控温仪表 27第二电加热套
28.28活塞容器 29手摇泵 30安全阀
29.31气体放空阀 32控温仪表 33温度传感器
30.34第一电加热套 35不锈钢渗吸釜体 36磁力搅拌电机
31.37水平支架 38液体放空阀 39第四二通阀
32.40液体杯
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置的结构如图1所示。
35.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置，包括渗吸置换系统模块、磁悬浮升降计量系统模块以及数据采集处理系统模块，其中：
36.渗吸置换系统模块100，用于提供工作液对岩心中流体进行渗吸置换的场所，以模拟陆相页岩油闷井排采过程中的压裂液渗吸置换过程，渗吸置换系统包括样品(23)和样品悬挂支架(24)，样品(23)位于样品悬挂支架(24)上；
37.磁悬浮升降计量系统模块200，用于利用磁吸力进行岩心升降以及利用磁斥力进行岩心重量的计量，磁悬浮升降计量系统包括：第一悬挂线(12)、悬挂支架(13)、内永磁体(17)、第二悬挂线(18)、钛合金管柱(19)、第三悬挂线(20)以及外永磁体(21)；其中，外永磁体(21)位于钛合金管柱(19)的外部，通过第三悬挂线(20)与悬挂支架(13)连接，内永磁体(17)位于钛合金管柱(19)的内部，第二悬挂线(18)与样品悬挂支架(24)连接，样品(23)通过样品悬挂支架(24)悬挂于内永磁体(17)的下方，外永磁体(21)与内永磁体(17)之间互相排斥，内永磁体(17)与外永磁体(21)之间的磁场力根据样品(23)重量而变化；
38.数据采集处理系统模块300，用于实时记录样品(23)渗吸置换后的重量，数据采集处理系统包括电子天平(11)，电子天平(11)通过第一悬挂线(12)与悬挂支架(13)连接，通过磁场力的耦合作用将样品(23)、样品悬挂支架(24)以及内永磁体(17)的重量由悬挂线(12)传输至电子天平(11)，以通过电子天平(11)监测样品(23)重量的变化情况。
39.在一个实施例中，如图1所示，磁悬浮升降计量系统还包括电磁铁(14)、滑动变阻器(15)以及电路开关(16)，其中，电磁铁(14)固定在钛合金管柱(19)外部上方，滑动变阻器(15)的第一端与电路开关(16)串联，滑动变阻器(15)的第二端与电磁铁(14)连接。
40.在一个实施例中，如图1所示，数据采集处理系统还包括计算机(10)，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括数显仪表，用于将温度传感器(33)检测到的温度值以及压力传感器(9)检测到的压力值传输至计算机(10)。
41.渗吸置换系统模块100可以提供工作液对岩心中流体进行渗吸置换的场所，以模拟陆相页岩油闷井排采过程中的压裂液渗吸置换过程。其中，工作液指的是页岩油闷井排采过程中的压裂液，样品指的是页岩岩心样品，样品可以是圆柱状的规则的页岩样品，也可以是不规则的页岩样品，页岩样品可以在洗油烘干后测试岩样的第一次重量，在进行饱和原油处理后测试页岩样品的第二次重量，同时，页岩样品也需要进行表面处理，具体地，可以选择所有表面不密封、环向密封、环向及顶面密封三种方式中的至少一者。另外，页岩样品渗吸的方式可以是全接触逆向自发渗吸、顺向自发渗吸、单面接触自发渗吸中的任意一者。磁悬浮升降计量系统模块200可以利用磁吸力进行岩心升降以及利用磁斥力进行岩心重量的计量。其中，岩心上升可以是指样品放置在渗吸釜上部，可以表示为渗吸釜1/2位置的上方，岩心的下降可以是指样品放置在渗吸釜的下部，可以表示为渗吸釜1/2位置的下方或者没入工作液中，磁吸力是指钛合金管柱(19)上方的电磁铁(14)通电时与内永磁体(17)之间互相吸引所产生的力，磁斥力是指外永磁体(21)与内永磁体(17)之间互相排斥所产生的力。具体地，在一个实施例中，钛合金管柱(19)通过螺纹与钛合金渗吸釜盖(22)密封连接，钛合金管柱(19)的耐压强度为50mpa。数据采集处理系统模块300可以实时记录样品(23)渗吸置换后的重量，其中，样品渗吸置换后的重量数据可以通过电子天平进行测量，样品渗吸置换后的重量的变化情况可以通过电子天平进行监测。具体地，在一个实施例中，电子天平可以是高精度电子天平，高精度电子天平可以是量程为220g，精度为0.001g的电子天平，可以是带有数据传输功能的电子天平。
42.磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置能够适用于不同渗吸方向的页岩渗吸实验，装置
密闭性较好，不易受到环境影响。磁悬浮升降计量系统实现对样品位置的无接触升降控制，可以将样品重量无接触的传递给电子天平，将样品环境与测量环境分开，计量精度高，可以实时连续监测。渗吸置换系统作为整个装置的核心，作为工作液对岩心中流体进行渗吸置换的场所，能够较好地模拟压裂液对页岩中原油的渗吸置换过程。数据采集处理系统利用高精度的电子天平对样品渗吸置换后的重量进行实时测量与监控，提高计量精度，减少人力成本及人为误差。
43.在一个实施例中，如图1所示，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括温压协调控制系统模块400，温压协调控制系统包括气瓶(1)、活塞容器(28)以及第一电加热套(34)，气瓶(1)用于通过活塞容器(28)为渗吸釜提供50mpa的高压环境，第一电加热套(34)用于为渗吸釜和活塞容器(28)提供150℃的高温环境。
44.渗吸釜可以是由钛合金渗吸釜盖和不锈钢渗吸釜体而组成的，气瓶提供的气体是指增压气体，具体地，气瓶提供的增压气体可以是氮气，增压气体可以利用手摇泵注入到渗吸釜的上部。
45.进一步地，在一个实施例中，如图1所示，温压协调控制系统还包括第一压力表(6)、第一二通阀(7)、第二压力表(8)、手摇泵(29)以及第一控温仪表(32)；数据采集处理系统还用于采集渗吸置换系统的压力数据，数据采集处理系统还包括压力传感器(9)；其中，第一压力表(6)的第一端与第一二通阀(7)的第一端连接，第一压力表(6)的第二端与活塞容器(28)连接，第一二通阀(7)的第二端与第二压力表(8)的第一端连接，第二压力表(8)的第二端与压力传感器(9)的第一端连接，压力传感器(9)的第二端与不锈钢渗吸釜体(35)连接，第一控温仪表(32)与第一电加热套(34)连接；在活塞容器(28)中增压气体，并利用手摇泵(29)将气体注入渗吸釜的上部，通过压力传感器(9)控制渗吸釜内的气压达到预设气体注入压力；利用第一控温仪表(32)控制第一电加热套(34)的温度，以控制第一电加热套(34)将渗吸釜内的流体加热至预设实验温度。
46.压力数据是指渗吸釜达到的气体注入的压力和渗吸釜内所达到的实验压力，压力数据可以通过数据采集处理系统进行采集，可以通过专业数显仪表将数据传输到计算机软件并储存。具体地，可以利用手摇泵向渗吸釜上部注入气体，通过控制压力传感器(9)控制渗吸釜内的气体压力达到预设气体注入压力，其中，注入渗吸釜上部的气体可以是氮气，预设气体注入压力可以是预设氮气注入压力。当第一控温仪表(32)控制第一电加热套的温度，以控制第一电加热套(34)将渗吸釜内的流体加热至预设实验温度，注入渗吸釜内的氮气会随着渗吸釜温度的上升而增加自身的压力，预设氮气注入压力需要小于或等于氮气的实验压力，预设氮气注入压力可以通过计算得到。
47.具体地，在一个实施例中，预设气体注入压力通过公式(1)计算得到：
[0048][0049]
其中，p1为预设气体注入压力，p为预设实验压力，t1为装置的室内温度，t为预设实验温度。
[0050]
预设的实验温度可以通过控温仪表控制电加热套加热达到，预设的实验压力可以通过手摇泵对压力进行微调。预设气体可以是氮气，预设气体注入压力与预设实验压力、装置的室内温度以及预设实验温度有关。预设氮气注入压力可以通过公式(1)而得到。
[0051]
进一步地，在一个实施例中，如图1所示，温压协调控制系统还包括第二电加热套(27)和第二控温仪表(26)，第二电加热套(27)分别与活塞容器(28)和第二控温仪表(26)连接；数据采集处理系统还包括温度传感器(33)，温度传感器(33)通过测试点安装于渗吸釜的内部；通过第二控温仪表(26)控制第二电加热套(27)将活塞容器(28)内增压的气体加热至预设实验温度；利用手摇泵(29)对渗吸釜内压力进行微调，使渗吸釜内的压力达到预设实验压力，其中，预设气体注入压力小于或等于预设实验压力；在通过压力传感器(9)确定渗吸釜内的气压达到预设实验压力，且通过温度传感器(33)确定流体的温度达到预设实验温度的情况下，关闭第一二通阀(7)。
[0052]
具体地，在一个实施例中，温度传感器(33)的量程为
‑
20℃～150℃。
[0053]
活塞容器(28)内增压的气体可以是氮气，当将氮气加热至预设实验温度时，利用手摇泵(29)对渗吸釜内的压力进行微调，使渗吸釜内的压力达到预设实验压力，其中，预设氮气注入压力需要小于或等于预设实验压力，预设氮气注入压力可以通过计算得到，具体地，可以通过公式(1)计算得到。在压力传感器(9)确定渗吸釜内的气压达到预设实验压力的同时，通过温度传感器(33)确定流体的温度达到预设实验温度的情况下，关闭第一二通阀(7)。温度传感器(33)的量程为
‑
20℃～150℃，室内温度及实验温度的最低温度可以是
‑
20℃，最高温度可以是150℃。
[0054]
进一步地，在一个实施例中，如图1所示，温压协调控制系统还包括减压阀(2)、第三压力表(3)、第二二通阀(4)、第三二通阀(5)、安全阀(30)以及气体放空阀(31)；其中，减压阀(2)的第一端与气瓶(1)连接，减压阀(2)的第二端与第三压力表(3)的第一端连接，第三压力表(3)的第二端与第二二通阀(4)的第一端连接，第二二通阀(4)的第二端与第三二通阀(5)的第一端连接，第三二通阀(5)的第二端与活塞容器(28)连接，安全阀(30)与第二压力表(8)连接。
[0055]
温压协调控制系统可以模拟真实页岩储层的地层压力与温度条件，将常温的增压气体注入渗吸釜后，对渗吸釜内的流体加热时气体的压力会随着温度的升高而大幅度升高，渗吸釜内的压力会发生变化，通过在渗吸釜内构建高温高压的渗吸置换环境，对高温高压环境进行协调控制，通过对渗吸釜内流体和活塞容器(28)内增压气体加热，减少温度对气体压力的影响，真实模拟出页岩储层的地层压力与温度条件，能够较为真实的还原页岩中原油的渗吸置换环境，为后续研究深层页岩油资源开发提供一定的基础。
[0056]
在一个实施例中，如图1所示，渗吸置换系统还包括钛合金渗吸釜盖(22)和不锈钢渗吸釜体(35)，其中，钛合金渗吸釜盖(22)位于样品悬挂支架(24)的外侧，钛合金渗吸釜盖(22)与不锈钢渗吸釜体(35)组合构成了渗吸釜；在实验准备阶段，闭合电路使电磁铁(14)通电，通过滑动变阻器(15)增大电磁铁(14)的电磁力，以通过电磁铁(14)吸引内永磁体(17)使内永磁体(17)位于钛合金管柱(19)的顶部，以使样品(23)处于渗吸釜上部；在实验开始阶段，通过滑动变阻器(15)减小电磁铁(14)的电磁力，使内永磁体(17)和样品(23)在重力作用下下降，在内永磁体(17)下降至接近钛合金管柱(19)的底部时，断开电磁铁(14)的电路，以使外永磁体(21)与内永磁体(17)之间互相排斥产生相应的磁场力，通过磁场力的耦合将样品(23)、样品悬挂支架(24)以及内永磁体(17)的重量由第一悬挂线(12)传输至电子天平(11)，以使电子天平(11)对样品(23)进行称重。
[0057]
具体地，在一个实施例中，渗吸釜的底部设计为磁力搅拌，渗吸釜的顶部可拆卸，
且渗吸釜的耐压强度为50mpa。
[0058]
电子天平可以是高精度电子天平，高精度电子天平可以是量程为220g，精度为0.001g的电子天平，可以是带有数据传输功能的电子天平。常规实验装置一般是对常温常压条件下的渗吸实验进行计量。由于高精度电子天平不能放置在高温高压环境中，使得实验装置难以对高温高压环境中的渗吸实验进行样品重量的计量，为了实现对高温高压环境中的样品进行重量的计量，可以将样品环境和测试环境分开。具体地，可以采用磁悬浮技术对样品重量进行称重。在实验准备阶段，如图2a所示，闭合电路使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，以使电磁铁和内永磁体之间产生磁吸力，使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，以使样品处于渗吸釜上部；在实验开始阶段，如图2b所示，通过滑动变阻器减小电磁铁的电磁力，使内永磁体和样品在重力作用下下降，在内永磁体下降至接近钛合金管柱的底部时，断开电磁铁的电路，以使外永磁体与内永磁体之间产生磁斥力。渗吸釜内样品重量通过内永磁体和外永磁体构成的磁场力耦合作用无接触的传递到高精度电子天平，可以实现将样品环境与测试环境分开，使得高精度电子天平可以精确地测量到高温高压环境下的样品的重量，计量精度高，可以实时连续监测。渗吸釜可以是由钛合金渗吸釜盖和不锈钢渗吸釜体而组成的，渗吸釜的底部设计可以为磁力搅拌，渗吸釜的顶部可以拆卸，且渗吸釜的耐压强度可以为50mpa。
[0059]
进一步地，在一个实施例中，如图1所示，渗吸置换系统还包括玻璃视窗(25)、磁力搅拌电机(36)、水平支架(37)、液体放空阀(38)、第四二通阀(39)以及液体杯(40)；其中，玻璃视窗(25)位于样品悬挂支架(24)的外侧，位于不锈钢渗吸釜体(35)的内侧，磁力搅拌电机(36)与不锈钢渗吸釜体(35)连接，用于对工作液进行搅拌，水平支架(37)位于不锈钢渗吸釜体(35)的下方，用于对不锈钢渗吸釜体(35)进行水平调节，液体放空阀(38)与不锈钢渗吸釜体(35)连接，用于放空液体，第四二通阀(39)的第一端与不锈钢渗吸釜体(35)连接，第四二通阀(39)的第二端与液体杯(40)连接，用于将液体杯(40)中的工作液导入至渗吸釜中。
[0060]
具体地，在一个实施例中，玻璃视窗(25)为蓝宝石玻璃，耐压强度为50mpa。
[0061]
当渗吸置换出的原油黏附于岩心表面难以去除时，可以打开磁力搅拌机对工作液进行一定时间的搅拌，使原油可以较好地被渗吸出。当工作液导入到渗吸釜中，常规实验装置可以先将样品没入工作液中再构建高温高压环境，但是这样可能会对渗吸实验造成比较大的误差，难以模仿地层条件下真实的压裂液渗吸置换效果，因此，可以通过先制造高温高压环境，再将样品没入工作液中，避免对渗吸实验造成误差。具体地，可以改变电磁力实现对样品的升降控制，通过滑动变阻器可以改变钛合金管柱上方电磁铁的磁力，从而改变电磁铁与钛合金管柱内部永磁体的吸引力，控制样品的上升或下降，可以通过电路开关可以使电磁铁失去磁性，使钛合金管柱内永磁体只与钛合金管柱外永磁体构成磁场力耦合作用。例如，在实验准备阶段，如图2a所示，闭合电路使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，可以使电磁铁和内永磁体之间产生磁吸力，使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，可以使样品上升至渗吸釜上部；在实验开始阶段，如图2b所示，通过滑动变阻器减小电磁铁的电磁力，可以使内永磁体和样品在重力作用下下降，在内永磁体下降至接近钛合金管柱的底部时，可以断开电磁铁的电路，使外永磁体与内永磁体之间产生磁斥力，可以使样品下降至底部。
[0062]
渗吸置换系统作为整个装置的核心，作为工作液对岩心中流体进行渗吸置换的场所，能够较好地模拟压裂液对页岩中原油的渗吸置换过程。
[0063]
磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置包括处理器和存储器，上述渗吸置换系统模块100、磁悬浮升降计量系统模块200、数据采集处理系统模块300和温压协调控制系统模块400等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序模块中实现相应的功能。
[0064]
图3示意性示出了根据本技术实施例的渗吸实验方法的流程示意图。如图3所示，在本技术一实施例中，提供了一种渗吸实验方法，渗吸实验方法应用于磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置包括样品悬挂支架、磁悬浮升降装置、渗吸釜、活塞容器、电子天平、液体杯、与液体杯连接的二通阀，其中，渗吸釜由钛合金渗吸釜盖与不锈钢渗吸釜体组合构成，方法包括以下步骤：
[0065]
步骤301，获取待测的样品。
[0066]
步骤302，对样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中。
[0067]
步骤303，通过磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部。
[0068]
步骤304，将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中。
[0069]
步骤305，将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力。
[0070]
步骤306，通过磁悬浮升降装置控制样品没入渗吸釜的工作液中。
[0071]
步骤307，切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量。
[0072]
步骤308，在样品的重量未发生变化的持续时间达到预设时长的情况下，确定样品完成渗吸实验。
[0073]
与液体杯连接的二通阀是指磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置中的第四二通阀(39)。
[0074]
对于步骤301，在进行渗吸实验前，处理器需要获取待测的样品，待测的样品可以是岩心样品、工作液及增压气体等。具体地，岩心样品可以选择圆柱状规则的岩心样品，也可以选择不规则的岩心样品，工作液可以指的是页岩油闷井排采过程中的压裂液，增压气体可以是氮气。
[0075]
对于步骤302在获取待测样品后，处理器可以对样品进行预处理，具体地，预处理的方式可以是洗油、烘干、饱和原油处理及表面处理等，预处理后的样品可以放置在样品的悬挂支架中。
[0076]
进一步地，在一个实施例中，样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中包括：对样品进行洗油烘干操作，并确定样品的第一重量；对洗油烘干后的样品进行饱和原油处理，确定饱和原油处理后的样品的第二重量；对饱和原油处理后的样品进行表面处理，以得到表面处理后的样品，将表面处理后的样品放入样品悬挂支架中。
[0077]
样品在完成洗油和烘干的预处理后需要测量岩心样品的重量，可以确定为样品的第一重量，可以用m1表示，同样地，样品在对洗油烘干后的样品进行饱和原油处理后需要再次测量记录岩样的重量，可以确定为样品的第二重量，可以用m2表示。对饱和原油处理后的样品进行表面处理，其中，表面处理可以是所有表面不密封、环向密封、环向及顶面密封方式中的任意一者，对应的渗吸方式可以是逆向自发渗吸、顺向自发渗吸、单面接触自发渗吸
中的任意一者。得到表面处理后的样品可以放置在样品的悬挂支架中。
[0078]
对于步骤303，处理器对样品进行预处理后，可以通过磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部，渗吸釜上部是指保持在渗吸釜1/2位置及以上区域。
[0079]
进一步地，在一个实施例中，磁悬浮升降装置包括电磁铁、滑动变阻器、内永磁体、外永磁体以及电路开关；通过磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部包括：控制电路开关连通，闭合电路开关使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，以通过电磁铁吸引内永磁体使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，以使样品保持在渗吸釜上部。
[0080]
例如，如图2a所示，处理器可以控制电路开关与连通，闭合电路开关使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，可以增大电磁铁与内永磁体之间的磁吸力，使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，样品可以保持在渗吸釜的上部，即渗吸釜1/2位置及以上区域。对于步骤304，处理器将配置好的工作液注入到液体杯中，液体杯中的工作液可以通过打开第四二通阀(39)注入到渗吸釜中，工作液位于渗吸釜1/2位置及以下区域。
[0081]
进一步地，渗吸釜上部包括渗吸釜的1/2位置及以上区域，将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中包括：将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中，在渗吸釜的液面位置位于渗吸釜的1/2位置处时，关闭二通阀以停止向渗吸釜注入工作液。液体杯中的工作液可以通过打开第四二通阀(39)注入到渗吸釜中，渗吸釜的液面位置是指注入渗吸釜内的工作液的液面位置，当注入渗吸釜内的工作液的液面位置达到渗吸釜的1/2位置处时，处理器可以停止向渗吸釜内注入工作液，具体地，可以通过关闭第四二通阀(39)来停止注入工作液。对于步骤305，处理器在将工作液注入到渗吸釜中后，可以将活塞容器中的增压气体注入到渗吸釜上部，注入的气体压力需要调整到预设实验压力。
[0082]
进一步地，在一个实施例中，将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力包括：在活塞容器中注入增压气体，并将增压气体注入至渗吸釜中，以使渗吸釜内的压力达到预设气体注入压力；在将渗吸釜内的流体加热至预设实验温度且将活塞容器内的增压气体加热至预设实验温度的情况下，对渗吸釜内的压力进行微调；在渗吸釜内的压力达到预设实验压力的情况下，停止注入增压气体，其中，预设气体注入压力小于或等于预设实验压力。
[0083]
进一步地，在一个实施例中，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括气瓶和第一电加热套，其中，气瓶用于通过活塞容器为渗吸釜提供50mpa的高压环境，第一电加热套用于为渗吸釜和活塞容器提供150℃的高温环境。
[0084]
进一步地，在一个实施例中，预设气体注入压力通过公式(1)计算得到：
[0085][0086]
其中，p1为预设气体注入压力，p为预设实验压力，t1为装置的室内温度，t为预设实验温度。
[0087]
由于常温的增压气体注入到渗吸釜后，后续对渗吸釜内流体加热时气体压力的大幅度地增大，导致渗吸釜内压力发生变化，因此，渗吸釜内需要构建高温高压的渗吸置换环境，并可以对高温高压环境进行协调控制。高压环境的压力值可以是50mpa，可以通过气瓶提供，高温环境的温度值可以是150℃，可以通过第一电加热套提供。具体地，为构建渗吸釜
内的高温高压环境，处理器可以将渗吸釜内的压力需要调整至预设实验压力。在活塞容器中注入增压气体，增压气体可以是氮气，可以利用手摇泵将增压气体注入到渗吸釜中，注入的增压气体位于渗吸釜的上部，以使渗吸釜内的压力达到预设气体注入压力，预设气体注入压力可以表示为p1。处理器可以采用渗吸釜处的控温仪表将渗吸釜内的流体加热至预设的实验温度，可以采用活塞容器处的控温仪表将活塞容器内的增压气体加热至预设的实验温度。活塞容器和渗吸釜可以采用第一电加热套进行加热，渗吸釜内的压力可以通过手摇泵进行微调，使渗吸釜内的压力达到预设实验压力，当渗吸釜内的压力达到预设实验压力时，可以通过关闭二通阀(7)来停止向渗吸釜内注入增压气体。随着渗吸釜温度的上升，增压气体会增加自身的压力，因此预设气体注入压力需要小于实验压力，
[0088]
对于步骤306，处理器可以通过磁悬浮升降装置控制样品没入渗吸釜的工作液中，例如，如图2b所示，可以通过滑动变阻器减小电磁铁的电磁力，使内永磁体和样品在重力作用下下降，当内永磁体下降至接近钛合金管柱的底部时，可以认为样品没入到渗吸釜的工作液中。
[0089]
对于步骤307，在内永磁体下降至接近钛合金管柱的底部时，处理器可以通过切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量。
[0090]
进一步地，在一个实施例中，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括第一悬挂线和悬挂支架，电子天平通过第一悬挂线与悬挂支架连接，切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量包括：断开电磁铁的电源，以使外永磁体与内永磁体之间互相排斥产生相应的磁场力，通过磁场力的耦合将样品、样品悬挂支架以及内永磁体的重量由第一悬挂线传输至电子天平，以使电子天平对样品进行称重，以确定样品的重量。
[0091]
具体地，如图2b所示，可以通过滑动变阻器减小电磁铁的电磁力，使内永磁体和样品在重力作用下下降，在内永磁体下降至接近钛合金管柱的底部时，即将样品没入到工作液中时，可以断开电磁铁的电源，使外永磁体与内永磁体之间互相排斥产生相应的磁场力。通过磁场力的耦合可以将样品、样品悬挂支架及内永磁体的重量由第一悬挂线传输至电子天平，电子天平可以对样品进行称重，并确定样品的重量。其中，电子天平可以是高精度的电子天平，可以具备数据传输功能，且电子天平的量程可以为220g，精度为0.001g。
[0092]
对于步骤308，当样品的重量未发生变化的持续时间达到预设时长的情况下，处理器可以确定样品完成渗吸实验。例如，在天平测量出的样品的重量数据保持10小时稳定不变后，可以结束实验并关闭实验设备，取出岩心试样，最后清洁实验设备待下次实验使用，
[0093]
在一个实施例中，渗吸实验方法还包括：确定表面处理后的样品没入渗吸釜的工作液时的重量为第三重量；获取电子天平在实验过程中采集到的样品的重量为第四重量；获取样品完成渗吸实验所耗费的实验时长；根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率。
[0094]
在一个实施例中，根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率包括，通过公式(2)确定样品的渗吸置换效率：
[0095][0096]
其中，η为渗吸置换效率，单位为％，ρ
o
为原油密度，单位为g/cm3，ρ
w
为工作液的密度，单位为g/cm3，m1为第一重量，m2为第二重量，m3为第三重量，m为第四重量，其中，重量的
单位为g。
[0097]
表面处理后的样品没入渗吸釜的工作液时重量发生变化，处理器可以确定处理后的样品没入渗吸釜的工作液时的重量为第三重量，可以用m3进行表示，处理器可以获取电子天平在实验过程中采集到的样品的重量为第四重量，可以用m进行表示。处理器可以获取样品完成渗吸实验所耗费的实验时长，例如，在天平测量出的样品的重量数据保持10小时稳定不变后，可以结束实验并关闭实验设备，取出岩心试样，最后清洁实验设备待下次实验使用，其中的10小时即可表示样品完成渗吸实验所耗费的实验时长。处理器可以根据第一重量m1、第二重量m2、第三重量、第四重量确定样品的渗吸置换效率，渗吸置换效率可以根据公式(2)计算得到。如图4所示，提供了一种磁悬浮计量的页岩渗吸实验方法的渗吸效率图。可以看出，在计算出渗吸置换效率后，可以结合实验时间t绘制渗吸置换效率随时间变化图像，可以根据图像对渗吸实验结果进行分析，以更好地改进渗吸实验，提高渗吸置换效率。
[0098]
通过上述的渗吸实验方法，一方面可以通过磁悬浮升降装置控制样品位置的升降，先构建高温高压环境，再将样品没入工作液中，避免样品与工作液的接触，在后续加入工作液或者调整温度与压力时，渗吸实验的实验精度将极少地受到影响，同时也能够更好地模拟地层条件下真实的压裂液置换效果。另一方面，样品的重量可以通过磁场力耦合作用无接触的传递到电子天平，将样品环境与测量环境分开，实现高温高压环境中样品重量的计量，计量精度高，同时也可以实时连续监测样品重量，便于后续对样品渗吸实验效率的计算。
[0099]
图3为一个实施例中渗吸实验方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0100]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现对渗吸实验方法。
[0101]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0102]
本技术实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述的渗吸实验方法。
[0103]
本技术实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的渗吸实验方法。
[0104]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器a01、网络接口a02、存储器(图中未示出)和数据库(图中未示出)。其中，该计算机设备的处理器a01用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括内存储器a03和非易失性存储介质a04。该非易失性存储介质a04存储有操作系统b01、计算机程序b02和数据库(图中未示出)。该内存储器
a03为非易失性存储介质a04中的操作系统b01和计算机程序b02的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储天平数据、压力传感器数据和温度传感器数据。该计算机设备的网络接口a02用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序b02被处理器a01执行时以实现一种渗吸实验方法。
[0105]
本技术实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：获取待测的样品；对样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中；通过磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部；将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中；将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力；通过磁悬浮升降装置控制样品没入渗吸釜的工作液中；切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量；在样品的重量未发生变化的持续时间达到预设时长的情况下，确定样品完成渗吸实验。
[0106]
在一个实施例中，磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部包括：控制电路开关连通，闭合电路开关使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，以通过电磁铁吸引内永磁体使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，以使样品保持在渗吸釜上部。
[0107]
在一个实施例中，切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量包括：断开电磁铁的电源，以使外永磁体与内永磁体之间互相排斥产生相应的磁场力，通过磁场力的耦合将样品、样品悬挂支架以及内永磁体的重量由第一悬挂线传输至电子天平，以使电子天平对样品进行称重，以确定样品的重量。
[0108]
在一个实施例中，渗吸釜上部包括渗吸釜的1/2位置及以上区域，将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中包括：将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中，在渗吸釜的液面位置位于渗吸釜的1/2位置处时，关闭二通阀以停止向渗吸釜注入工作液。
[0109]
在一个实施例中，将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力包括：在活塞容器中注入增压气体，并将增压气体注入至渗吸釜中，以使渗吸釜内的压力达到预设气体注入压力；在将渗吸釜内的流体加热至预设实验温度且将活塞容器内的增压气体加热至预设实验温度的情况下，对渗吸釜内的压力进行微调；在渗吸釜内的压力达到预设实验压力的情况下，停止注入增压气体，其中，预设气体注入压力小于或等于预设实验压力。
[0110]
在一个实施例中，预设气体注入压力通过公式(1)计算得到：
[0111][0112]
其中，p1为预设气体注入压力，p为预设实验压力，t1为装置的室内温度，t为预设实验温度。
[0113]
在一个实施例中，样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中包括：对样品进行洗油烘干操作，并确定样品的第一重量；对洗油烘干后的样品进行饱和原油处理，确定饱和原油处理后的样品的第二重量；对饱和原油处理后的样品进行表面处理，以得到表面处理后的样品，将表面处理后的样品放入样品悬挂支架中。
[0114]
在一个实施例中，渗吸实验方法还包括：确定表面处理后的样品没入渗吸釜的工作液时的重量为第三重量；获取电子天平在实验过程中采集到的样品的重量为第四重量；
获取样品完成渗吸实验所耗费的实验时长；根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率。
[0115]
在一个实施例中，根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率包括，通过公式(2)确定样品的渗吸置换效率：
[0116][0117]
其中，η为渗吸置换效率，单位为％，ρ
o
为原油密度，单位为g/cm3，ρ
w
为工作液的密度，单位为g/cm3，m1为第一重量，m2为第二重量，m3为第三重量，m为第四重量，其中，重量的单位为g。
[0118]
在一个实施例中，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括气瓶和第一电加热套，其中，气瓶用于通过活塞容器为渗吸釜提供50mpa的高压环境，第一电加热套用于为渗吸釜和活塞容器提供150℃的高温环境。
[0119]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取待测的样品；对样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中；通过磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部；将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中；将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力；通过磁悬浮升降装置控制样品没入渗吸釜的工作液中；切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量；在样品的重量未发生变化的持续时间达到预设时长的情况下，确定样品完成渗吸实验。
[0120]
在一个实施例中，磁悬浮升降装置控制样品保持在渗吸釜上部包括：控制电路开关连通，闭合电路开关使电磁铁通电，通过滑动变阻器增大电磁铁的电磁力，以通过电磁铁吸引内永磁体使内永磁体位于钛合金管柱的顶部，以使样品保持在渗吸釜上部。
[0121]
在一个实施例中，切断磁悬浮升降装置的电源，通过电子天平确定样品的重量包括：断开电磁铁的电源，以使外永磁体与内永磁体之间互相排斥产生相应的磁场力，通过磁场力的耦合将样品、样品悬挂支架以及内永磁体的重量由第一悬挂线传输至电子天平，以使电子天平对样品进行称重，以确定样品的重量。
[0122]
在一个实施例中，渗吸釜上部包括渗吸釜的1/2位置及以上区域，将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中包括：将配置好的工作液注入至液体杯，并将液体杯中的工作液注入至渗吸釜中，在渗吸釜的液面位置位于渗吸釜的1/2位置处时，关闭二通阀以停止向渗吸釜注入工作液。
[0123]
在一个实施例中，将渗吸釜内的温度以及压力调整至预设实验温度及预设实验压力包括：在活塞容器中注入增压气体，并将增压气体注入至渗吸釜中，以使渗吸釜内的压力达到预设气体注入压力；在将渗吸釜内的流体加热至预设实验温度且将活塞容器内的增压气体加热至预设实验温度的情况下，对渗吸釜内的压力进行微调；在渗吸釜内的压力达到预设实验压力的情况下，停止注入增压气体，其中，预设气体注入压力小于或等于预设实验压力。
[0124]
在一个实施例中，预设气体注入压力通过公式(1)计算得到：
[0125]
[0126]
其中，p1为预设气体注入压力，p为预设实验压力，t1为装置的室内温度，t为预设实验温度。
[0127]
在一个实施例中，样品进行预处理，将预处理后的样品放入样品悬挂支架中包括：对样品进行洗油烘干操作，并确定样品的第一重量；对洗油烘干后的样品进行饱和原油处理，确定饱和原油处理后的样品的第二重量；对饱和原油处理后的样品进行表面处理，以得到表面处理后的样品，将表面处理后的样品放入样品悬挂支架中。
[0128]
在一个实施例中，渗吸实验方法还包括：确定表面处理后的样品没入渗吸釜的工作液时的重量为第三重量；获取电子天平在实验过程中采集到的样品的重量为第四重量；获取样品完成渗吸实验所耗费的实验时长；根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率。
[0129]
在一个实施例中，根据第一重量、第二重量、第三重量以及第四重量确定样品的渗吸置换效率包括，通过公式(2)确定样品的渗吸置换效率：
[0130][0131]
其中，η为渗吸置换效率，单位为％，ρ
o
为原油密度，单位为g/cm3，ρ
w
为工作液的密度，单位为g/cm3，m1为第一重量，m2为第二重量，m3为第三重量，m为第四重量，其中，重量的单位为g。
[0132]
在一个实施例中，磁悬浮计量的页岩渗吸实验装置还包括气瓶和第一电加热套，其中，气瓶用于通过活塞容器为渗吸釜提供50mpa的高压环境，第一电加热套用于为渗吸釜和活塞容器提供150℃的高温环境。
[0133]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0134]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0135]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0136]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0137]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0138]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0139]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0140]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0141]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。