[發明專利]一種檢測頁巖氣藏吸附態密度的檢測系統及檢測方法

在審

• 申請號: 202110378170.3
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113203766A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 肖前華;姜柏材;向祖平;丁忠佩;劉忠華;王懷林;雷登生;李嘉豪
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院;桂林航天工業學院
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N7/04;G01M3/28
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 金海榮

本發明屬于頁巖氣開采領域，具體涉及一種檢測頁巖氣藏吸附態密度的檢測系統及檢測方法。該檢測方法是根據然后通過本發明的固體中氣體吸附量的體積測試系統檢測出相對吸附體積V_相和絕對吸附體積V_絕從而得到氣藏吸附態密度ρ_ads。本發明檢測頁巖氣藏吸附態密度的檢測方法中使用夾持器可測試不同規格圓柱形樣品，獲取原始儲層應力狀態下完整樣品吸附特征，而且本方法同時測試相對吸附量和絕對吸附量，擬合吸附態密度不依賴吸附模型，避免了因吸附模型選擇而引入的誤差。

技術領域

本發明屬于頁巖氣開采領域，具體涉及一種基于核磁共振技術檢測頁巖氣藏吸附態密度的檢測系統及檢測方法。

背景技術

美國頁巖氣成功的商業開發改變了世界能源供給結構，頁巖氣在世界能源結構中占有越來越重要的地位。頁巖氣在儲層中主要以吸附態和游離態存在，其中吸附態甲烷占儲層全部天然氣介于20％-80％，準確測量吸附態氣體含量是進行儲層產量評價以及滲流機理評價的基礎，而吸附態密度是進行相對吸附量和絕對吸附量相互轉換的基礎，同時也是評價儲層中吸附態氣體體積占比的主要參數。

目前，吸附態密度測試方法包括等溫實驗曲線擬合法和分子模擬方法，后者往往針對單一組分或單一結構的物質，還無法直接模擬真實儲層的吸附態密度。等溫曲線擬合法是指選擇某一的頁巖氣吸附模型，使得模型中待定參數僅為壓力、吸附量、吸附態密度，通過實驗測試獲得壓力與吸附量的相關值，采用數學擬合獲取吸附態密度，雖然該種方法不需要獲取儲層的相對吸附量和絕對吸附量數值，但是該種方法的準確性依賴于模型的選擇，在尚未建立針對頁巖儲層中甲烷超臨界狀態的高溫高壓吸附模型時，僅采用亞臨界吸附模型獲取吸附態密度是不可取。而且常規頁巖氣吸附檢測采用碎樣進行檢測，可能存在破壞巖心孔隙結構；且實驗無法還原原始地層的應力狀態，吸附特征與原始儲層存在差異，需要進一步完善。

發明內容

有鑒于此，本發明在于提供一種固體中氣體吸附量的體積測試系統。

所述測試系統包括：核磁共振分析與成像系統、夾持器、氟化液循環系統、循環加熱系統、中間容器、驅替泵、壓力傳感器、數據采集系統；所述核磁共振分析與成像系統處于所述夾持器周圍，測試不同狀態下的核磁T2圖譜；所述氟化液循環系統與所述夾持器連接，為待測固體提供圍壓；所述循環加熱系統與所述夾持器連接，保持所述夾持器中溫度穩定；所述中間容器與氣源連接；所述驅替泵與所述中間容器連接；所述數據采集系統與所述壓力傳感器連接，采集不同狀態壓力并計算相對吸附量。

進一步，所述體積測試系統還包括標準室與氮氣/氦氣氣源，所述氮氣/氦氣氣源與所述標準室連接，所述標準室與所述夾持器連接，用來測試系統的自由空間體積。進一步，所述體積測試系統還包括抽真空裝置，一般為真空泵，用來抽系統真空。

進一步，除了必要的裝置，所述體積測試系統根據系統控制要求，還包括開關、四通閥門。

本發明目的在于還提供一種利用前述的體積測試系統測試固體中氣體吸附體積的方法，其特征在于，所述構建方法包括以下步驟：

(1)先標定所述測試系統的自由空間體積，并使用所述數據采集系統記錄；然后將待測固體樣品放置夾持器中，設置凈圍壓；然后對所述測試系統抽真空；然后向所述中間容器中通入待測氣體；然后待所述中間容器壓力穩定后打開所述驅替泵，使用設定壓力值進行恒壓驅替；然后將所述中間容器中的待測氣體通入所述夾持器中，待夾持器壓力達到設定值后不再通入待測氣體，并在所述采集系統記錄中記錄驅替泵出液量和驅替壓力；然后待系統吸附達到平衡，測試核磁T2圖譜，并記錄此時數據采集系統計算的相對吸附量V_相；然后設定其他不同的壓力點的并測試和吸附數據和核磁T2圖譜；然后根據所述所述數據采集系統獲取所述待測固體樣品中待測氣體相對吸附量V_相的等溫曲線；

(2)將無核磁信號的固體樣品放置于所述夾持器中，并連續注入已知量的待測氣體，并分別記錄對應的核磁T2圖譜和待測氣體體積，獲得核磁T2圖譜與待測氣體體積的關系；