[發明專利]測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710192730.X
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN108663186B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 潘偉義;趙清民;王海濤;呂成遠;倫增珉;趙春鵬;王友啟;趙淑霞;李宏偉;張淑潔
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01N15/08
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明公開了一種測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置及方法，所述裝置包括：多根微管，微管的一端與高溫高壓氣體活塞容器相連，另一端與耐壓管相連；高溫高壓氣體活塞容器的另一端連接至高壓柱塞泵，高壓柱塞泵與進氣口相連；耐壓管的另一端連接至色譜儀。本發明的優點在于：能夠實現不同微納米尺度中流體流動的規律，通過測試出的流動規律能夠有助于頁巖氣的開發及頁巖氣采收率的提高。

技術領域

本發明涉及油氣田開發實驗領域，更具體地，涉及一種測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置及方法。

背景技術

頁巖氣是典型的非常規天然氣，產自極低孔滲、以富有機質頁巖為主的儲集巖系中。頁巖氣的形成與富集為自生自儲、以游離氣和吸附氣為主、原位飽和富集于以頁巖為主的儲集巖系的微納米級孔隙-裂縫與礦物顆粒表面。

目前頁巖氣以壓裂開發作為主要手段，由于開發初期人工壓裂裂縫附近孔縫中的頁巖氣被較快的開采出來，導致頁巖氣初產高，但后期氣藏深部頁巖氣(游離氣和解吸氣)向裂縫中流動緩慢，產量遞減迅速，長時間低產穩產。氣藏深部基質(微納米級孔縫)中頁巖氣與人工壓裂裂縫間的流體傳質決定了后期頁巖氣的開發效果，同時評價基質與人工壓裂裂縫間的流體傳質規律也對頁巖氣采取增產措施具有重要意義。

頁巖氣的傳質方式為無滑脫滲流、存在滑脫滲流、過渡流動以及分子擴散，氣體的傳質方式主要受孔隙尺度影響。目前開展頁巖氣物理模擬多采用巖心樣品開展傳質實驗，巖心樣品包括單塊基質或裂縫樣品及多塊基質和裂縫樣品“串/并聯”兩種方式。單塊樣品方式如楊斌(西南石油大學碩士論文，2015)利用基質巖心開展低速流動實驗和壓裂前后擴散實驗、康毅力(CN201510767852.8，一種頁巖氣藏氣體擴散系數實驗測試方法)通過監測恒溫封閉體系中一定初始壓力的甲烷氣體向有效應力條件下的頁巖柱塞巖樣中的壓力衰減數據定量評價了氣體(甲烷)在頁巖中的擴散傳質能力、朱爭(CN201420667963.2，一種頁巖氣擴散系數測試裝置)和李武廣(CN201420638719.3，一種頁巖氣擴散能力測試儀)通過普通壓差表與精細壓差表并聯使用及數據采集的改進等方法提高了頁巖巖心擴散系數測試的精度、趙春鵬(CN201410075251.6，擴散系數及等溫吸附/解吸曲線的測試系統及方法)建立了頁巖氣的擴散系數及等溫吸附/解吸曲線的測試裝置及方法、Yu Wang(SPE-180229-MS，2016，An Experimental Investigation of Desorption Kinetics and MassTransfer in Shale)利用頁巖巖心開展了解吸和擴散規律研究。多塊樣品孔縫“串/并聯”方式如鐘穎(科學技術與工程，2015，15(10)：64-67)，設計基質巖樣和含裂縫巖樣三種配置關系研究壓裂液作用后對頁巖氣體傳質效率。

通過分析，上述研究采用頁巖巖心可以真實模擬頁巖氣藏的流動環境，但是巖心是復雜的多孔介質環境，得到的結果是綜合效應，不利于進行單因素評價，無法實現對不同微納米尺度分別進行判斷。因此，需要建立一種對不同微納米尺度分別進行判斷的測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置及方法。

公開于本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明提出了一種測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置及方法，其能夠建立一種測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置，利用該裝置實現不同微納米尺度中流體流動規律的研究，獲得不同微納米尺度孔縫對頁巖氣開發及增產措施的影響。

根據本發明的一方面，提出了一種測試頁巖裂縫與基質間氣體傳質的裝置，包括：

多根微管，所述微管的一端與高溫高壓氣體活塞容器相連，另一端與耐壓管相連；

所述高溫高壓氣體活塞容器的另一端連接至高壓柱塞泵，所述高壓柱塞泵與進氣口相連；

所述耐壓管的另一端連接至色譜儀。