[發明專利]一種頁巖氣散失的模擬裝置和方法

在審

• 申請號: 201810424794.2
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108693068A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 唐相路;姜振學;常佳琦;李卓;劉冬冬;魏琳
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 沈金輝

本發明提供了一種頁巖氣散失的模擬裝置和方法。該模擬裝置包括：真空泵、加壓設備、氣體瓶、充注室、恒溫箱、氣體采集設備和監控設備；真空泵、加壓設備、氣體瓶、氣體采集設備、監控設備分別與充注室連通；充注室設置于恒溫箱內。本發明還提供了利用上述裝置完成的頁巖氣散失的模擬方法。本發明的頁巖氣散失的模擬裝置可以實現對任何頁巖樣品的進行頁巖氣散失過程的模擬。

技術領域

本發明涉及一種模擬裝置和方法，尤其涉及一種頁巖氣散失的模擬裝置和方法，屬于非常規氣體模擬技術領域。

背景技術

頁巖氣現已成為一種重要的非常規油氣資源，頁巖氣資源量決定了頁巖氣的勘探開發前景。而現今，頁巖氣資源量又受頁巖氣散失的影響，因此，有必要深入系統地研究頁巖氣散失過程，以提高頁巖氣勘探的成功率，使頁巖氣資源高效開發利用成為現實。

目前研究頁巖氣散失過程的技術還不完善，大多通過現場解吸實驗來研究頁巖氣散失過程和散失速率。但是，頁巖氣現場解吸實驗要求在鉆井現場進行實驗，要求在巖心提出井口之后迅速把巖樣放入解吸罐并進行密封，才能進行實驗。對于已經取出一段時間以后的巖心無法進行實驗。

因而，有必要提供一種設備，該設備能夠便捷、經濟地對任何頁巖樣品，包括已取出井筒一段時間的頁巖樣品進行頁巖氣散失的物理模擬。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種可以對任何頁巖樣品進行頁巖氣散失模擬的裝置。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種頁巖氣散失的模擬裝置，該模擬裝置包括：

真空泵、加壓設備、氣體瓶、充注室、恒溫箱、氣體采集設備和監控設備；

其中，真空泵與充注室連通；

加壓設備與充注室連通；

氣體瓶與充注室連通；

氣體采集設備與充注室連通；

監控設備與充注室連通；

充注室設置于恒溫箱內。

本發明還提供了一種頁巖氣散失的模擬方法，該模擬方法通過上述模擬裝置完成的；優選地，該模擬方法包括以下步驟：

制備頁巖樣品；

調節恒溫箱內的溫度至地層溫度，并使充注室的壓力為-0.09MPa；

通過氣體瓶對充注室內的頁巖樣品充注甲烷氣體，并監控充注過程的壓力變化；

模擬頁巖氣散失(即頁巖氣自然散發)，通過氣體采集設備采集氣體，同時通過監控設備監控頁巖氣散失過程的壓力變化，完成對頁巖氣散失的模擬。

利用本發明的模擬裝置完成頁巖氣散失的模擬時，具體包括如下步驟：

1)首先將頁巖樣品制成規格為2.5cm×2.5cm×2.5cm的立方體塊樣，用膠套包裹住其中四個面，使其成為直徑3.8cm、長度為2.5cm的圓柱狀，將頁巖與膠套一起放入高壓筒體內，確保高壓筒體與膠套緊密貼合，頂部蓋上堵頭和壓帽，高壓筒體與壓帽通過卡扣緊密結合，確保整個充注室密閉；

2)恒溫箱調至模擬地層溫度；打開真空泵與第二壓力表，關閉其他閥門與第三壓力表，將甲烷充注室內部、頁巖樣品內部以及活塞內部抽至真空狀態，至真空壓力為-0.09MPa；

3)關閉真空泵與第二壓力表，打開甲烷氣瓶與第三壓力表對頁巖樣品充注甲烷，監控裝置記錄甲烷充注過程壓力變化；為使管線內甲烷全部壓入頁巖樣品內，確保頁巖樣品內達到模擬地層的原位含氣量，關閉甲烷氣瓶，操作加壓泵，通過活塞將甲烷壓入頁巖樣品內，頁巖充注甲烷至模擬地層原位含氣量后，打開第一閥門放出管線內多余的甲烷氣體；