一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法和裝置，該方法包括以下步驟：采集頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層巖石并制作天然巖心，測(cè)試巖心物性參數(shù)，收集氣藏靜態(tài)特征參數(shù)；安裝模擬裝置，裝填巖心；抽空裝置,充填天然氣至地層孔隙壓力（即地層壓力）圍壓為氣藏上覆壓力；將恒溫箱升溫至指定溫度；導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)流程；測(cè)試原始地層條件下，不同流量下氣體在巖心內(nèi)滲流時(shí)的壓差，繪制滲流特性曲線。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)物理模擬方法研究氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程頁(yè)巖氣滲流特性，測(cè)定頁(yè)巖氣滲流能力。

Method and apparatus for testing closed shale gas flow

The invention discloses a method and a device for testing a closed shale gas flow, the method comprises the following steps: collecting the shale gas reservoir rocks and natural cores, test the core physical parameters, parameters of the static characteristics of collecting gas reservoir; installing simulation device, filling core; evacuation device, filling gas to pore pressure the formation (i.e., formation pressure) confining pressure for gas reservoir overburden pressure; will thermotank temperature to the specified temperature; conducting experimental process; test the original formation conditions, different gas flow rates under seepage in the core when the pressure difference, flow characteristic curve drawing. The method of physical simulation is used to study the flow characteristics of shale gas in the process of gas reservoir development.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及頁(yè)巖氣藏開(kāi)發(fā)分析
，尤其涉及一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法和裝置。
技術(shù)介紹
頁(yè)巖氣藏屬于特低孔、特低滲多尺度的雙重介質(zhì)，同時(shí)頁(yè)巖氣存在吸附/解吸/擴(kuò)散/流動(dòng)等多種流動(dòng)特性的非常規(guī)氣藏。儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)屬于納微米數(shù)量級(jí)并具有很強(qiáng)的多尺度性，具有特殊的微觀儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的滲流機(jī)理。頁(yè)巖滲透率是表征氣體運(yùn)移能力一個(gè)物理量，不僅是影響頁(yè)巖氣井有效開(kāi)發(fā)極為重要的因素，還是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬及產(chǎn)能評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。目前滲透率測(cè)試有穩(wěn)態(tài)法、非穩(wěn)態(tài)脈沖衰減法、壓汞法。常規(guī)穩(wěn)態(tài)滲流實(shí)驗(yàn)法，是巖心出口端壓力為大氣壓、入口施加一定壓力，計(jì)量出口氣體流量，開(kāi)展不同壓力梯度下氣體滲流的實(shí)驗(yàn)方法。在低孔隙壓力下，隨著圍壓增高，滲透率變低，氣體低壓流動(dòng)時(shí)滑脫效應(yīng)強(qiáng)，滲透率偏大。傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)滲透率測(cè)試方法效率低、實(shí)驗(yàn)過(guò)程易受環(huán)境溫度影響、流速計(jì)量誤差偏大。非穩(wěn)態(tài)脈沖衰減法，其分為巖心柱脈沖衰減法、巖屑脈沖衰減法、脫氣法。巖心柱脈沖衰減滲透率測(cè)試方法能夠測(cè)試儲(chǔ)層原始條件及不同圍壓條件下的儲(chǔ)層滲透率，及儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性，但圍壓使巖心微裂縫產(chǎn)生閉合，閉合壓力隨樣品的不同而不同，從而造成滲透率易受微裂縫的影響。巖屑脈沖衰減法能夠測(cè)試不同含水飽和度條件下的氣體滲透率；樣品外形不受限制，能夠測(cè)試巖心切片、鉆井巖屑等不規(guī)則樣品；可測(cè)基質(zhì)滲透率，但因無(wú)法施加圍壓，測(cè)試精度相對(duì)較低。脫氣滲透率測(cè)試方法主要用于現(xiàn)場(chǎng)密閉取心的測(cè)試，在測(cè)量頁(yè)巖儲(chǔ)層含氣量等參數(shù)的同時(shí)定量給出滲透率的大小。該方法忽略了頁(yè)巖氣的吸附/解吸/擴(kuò)散等流動(dòng)方式，滲透率測(cè)試結(jié)果偏差較大。壓汞滲透率測(cè)試方法，利用壓汞毛管壓力曲線預(yù)測(cè)滲透率基于不同理論的預(yù)測(cè)模型，研究結(jié)果為頁(yè)巖儲(chǔ)層非穩(wěn)態(tài)滲透率測(cè)試方法，壓汞法預(yù)測(cè)滲透率主要受樣品巖石類型、裂縫發(fā)育等影響，不同樣品類型滲透率預(yù)測(cè)結(jié)果差異較大。以上實(shí)驗(yàn)方法存在問(wèn)題：①在圍壓下，常規(guī)穩(wěn)態(tài)滲流實(shí)驗(yàn)法、非穩(wěn)態(tài)脈沖衰減法和壓汞方法頁(yè)巖不會(huì)發(fā)生解吸，忽視了吸附效應(yīng)的影響，低估了其滲透率；②滲透率是巖石自身的性質(zhì)，因此它不隨壓力以及氣體流動(dòng)類型變化而變化，而在低壓微尺度下氣體滑脫效應(yīng)非常明顯；③對(duì)不同孔隙壓力下滲流特性無(wú)法表征。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法和裝置。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試裝置,包括高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置、高壓天然氣進(jìn)氣裝置、第一六通閥、增壓泵、第二六通閥、抽空裝置、恒溫箱、巖心流動(dòng)模型、差壓傳感器、緩沖器、環(huán)壓控制泵和雙向驅(qū)替泵；所述高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置和高壓天然氣進(jìn)氣裝置通過(guò)管線經(jīng)過(guò)第一六通閥和增壓泵后與第二六通閥連接，所述抽空裝置與第二六通閥連接，第二六通閥通過(guò)管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱中的巖心流動(dòng)模型后與雙向驅(qū)替泵連接，所述巖心流動(dòng)模型分別與差壓傳感器和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心流動(dòng)模型圍壓的環(huán)壓控制泵連接。按上述方案，所述巖心流動(dòng)模型與雙向驅(qū)替泵之間設(shè)有用于緩存驅(qū)替氣體的緩沖器。一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：1）采集頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層巖石并制作天然巖心，測(cè)試巖心物性參數(shù)，收集氣藏靜態(tài)特征參數(shù)；所述測(cè)試巖心物性參數(shù)包括孔隙度、含水飽和度、有機(jī)質(zhì)含量和巖心質(zhì)量；所述氣藏靜態(tài)特征參數(shù)包括氣藏地層溫度、地層壓力和上覆壓力；2）根據(jù)儲(chǔ)層地質(zhì)特征排列，裝填巖心到測(cè)試裝置中；3）打開(kāi)測(cè)試裝置中的抽空裝置，抽空至真空壓力-0.1MPa，關(guān)閉抽空裝置；4）打開(kāi)天然氣高壓進(jìn)氣裝置和增壓泵充填天然氣至一定壓力，確保模型及管線保證被純天然氣充填，然后加壓到地層壓力，圍壓為氣藏上覆壓力，恒溫箱升溫至指定溫度；5）測(cè)試裝置圍壓壓力保持穩(wěn)定24小時(shí)，讓天然氣在頁(yè)巖中擴(kuò)散、吸附充分達(dá)到平衡；整個(gè)測(cè)試圍壓要保證不滲漏；6）導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)流程依次打開(kāi)雙向驅(qū)替泵、差壓傳感器；7）改變雙向驅(qū)替泵驅(qū)替流量，測(cè)試不同流量下氣體在巖心內(nèi)滲流時(shí)的壓差，直至壓差穩(wěn)定，測(cè)試不少于5個(gè)點(diǎn)，繪制滲流特性曲線如圖2。其中，滲流特性曲線是滲流速度與壓力梯度的關(guān)系曲線；8）改變圍壓壓力，重復(fù)步驟7），繪制不同圍壓下滲流特性曲線如圖3。9）改變孔隙壓力，重復(fù)步驟7），繪制不同孔隙壓力下滲流特性曲線如圖4。按上述方案，所述步驟1）中天然巖心為圓柱體，截面直徑2.5cm、柱體長(zhǎng)度為3至8cm。本專利技術(shù)產(chǎn)生的有益效果是：1）能充分表征頁(yè)巖的物理特性、地質(zhì)特征，再現(xiàn)開(kāi)發(fā)過(guò)程頁(yè)巖氣的擴(kuò)散、吸附效應(yīng)；2）測(cè)試模擬氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中不同壓力條件下的氣體有效滲透率；3）能充分表征不同開(kāi)發(fā)階段不同孔隙壓力滲流特性。本專利技術(shù)對(duì)研究明確影響頁(yè)巖氣流動(dòng)、開(kāi)采的主要因素及頁(yè)巖氣多尺度介質(zhì)流動(dòng)機(jī)理，頁(yè)巖氣藏動(dòng)態(tài)分析，產(chǎn)能預(yù)測(cè)等提供理論支撐具有重要意義。本專利技術(shù)裝置自動(dòng)化程度高、數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、采集、處理、準(zhǔn)確。附圖說(shuō)明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：圖1頁(yè)巖氣滲流模擬實(shí)驗(yàn)裝置圖；圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例滲流特性曲線；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例不同圍壓滲流特性曲線圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例不同孔隙壓力滲流特性曲線圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。如圖1所示，一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試裝置,包括高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置1、高壓天然氣進(jìn)氣裝置2、第一六通閥3、增壓泵4、第二六通閥6、抽空裝置5、恒溫箱7、巖心流動(dòng)模型8、差壓傳感器9、緩沖器10、環(huán)壓控制泵11和雙向驅(qū)替泵12；高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置1和高壓天然氣進(jìn)氣裝置2通過(guò)管線經(jīng)過(guò)第一六通閥3和增壓泵4后與第二六通閥6連接，抽空裝置5與第二六通閥6連接，第二六通閥6通過(guò)管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱7中的巖心流動(dòng)模型8后與雙向驅(qū)替泵12連接，巖心流動(dòng)模型8與雙向驅(qū)替泵12之間設(shè)有緩沖器10，巖心流動(dòng)模型8分別與差壓傳感器9和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心流動(dòng)模型圍壓的環(huán)壓控制泵11連接。巖心流動(dòng)模型后與雙向驅(qū)替泵之間設(shè)有緩沖器。一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法，包括以下步驟：1）采集頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層巖石并制作天然巖心，測(cè)試巖心物性參數(shù)，收集氣藏靜態(tài)特征參數(shù)；所述測(cè)試巖心物性參數(shù)包括孔隙度、含水飽和度、有機(jī)質(zhì)含量和巖心質(zhì)量；所述氣藏靜態(tài)特征參數(shù)包括氣藏地層溫度、地層壓力和上覆壓力；2）根據(jù)儲(chǔ)層地質(zhì)特征排列，裝填巖心到測(cè)試裝置中；3）打開(kāi)測(cè)試裝置中中的抽空裝置，抽空至真空壓力-0.1MPa，關(guān)閉抽空裝置；4）打開(kāi)天然氣高壓進(jìn)氣裝置和增壓泵充填天然氣至一定壓力，確保模型及管線保證被純天然氣充填，然后加壓到地層壓力，圍壓為氣藏上覆壓力，恒溫箱升溫至指定溫度；5）測(cè)試裝置圍壓壓力保持穩(wěn)定24小時(shí)，讓天然氣在頁(yè)巖中擴(kuò)散、吸附充分達(dá)到平衡；整個(gè)測(cè)試圍壓要保證不滲漏。6）導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)流程依次打開(kāi)雙向驅(qū)替泵、差壓傳感器。7）改變流量，測(cè)試不同流量下氣體在巖心內(nèi)滲流時(shí)的壓差，直至壓差穩(wěn)定，測(cè)試不少于5個(gè)點(diǎn)，繪制滲流特性曲線如圖2。其中，滲流特性曲線是滲流速度與壓力梯度的關(guān)系曲線；8）改變圍壓壓力，重復(fù)步驟7），繪制不同圍壓下滲流特性曲線如圖3。9）改變孔隙壓力，重復(fù)步驟7），繪制不同孔隙壓力下滲流特性曲線如圖4。本實(shí)施例中步驟1）中天然巖心為圓柱體，截面直徑2.5cm、柱體長(zhǎng)度為3至8cm本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試裝置，其特征在于,包括高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置、高壓天然氣進(jìn)氣裝置、第一六通閥、增壓泵、第二六通閥、抽空裝置、恒溫箱、巖心流動(dòng)模型、差壓傳感器、緩沖器、環(huán)壓控制泵和雙向驅(qū)替泵；所述高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置和高壓天然氣進(jìn)氣裝置通過(guò)管線經(jīng)過(guò)第一六通閥和增壓泵后與第二六通閥連接，所述抽空裝置與第二六通閥連接，第二六通閥通過(guò)管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱中的巖心流動(dòng)模型后與雙向驅(qū)替泵連接，所述巖心流動(dòng)模型分別與差壓傳感器和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心流動(dòng)模型圍壓的環(huán)壓控制泵連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種封閉的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試裝置，其特征在于,包括高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置、高壓天然氣進(jìn)氣裝置、第一六通閥、增壓泵、第二六通閥、抽空裝置、恒溫箱、巖心流動(dòng)模型、差壓傳感器、緩沖器、環(huán)壓控制泵和雙向驅(qū)替泵；所述高壓氮?dú)膺M(jìn)氣裝置和高壓天然氣進(jìn)氣裝置通過(guò)管線經(jīng)過(guò)第一六通閥和增壓泵后與第二六通閥連接，所述抽空裝置與第二六通閥連接，第二六通閥通過(guò)管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱中的巖心流動(dòng)模型后與雙向驅(qū)替泵連接，所述巖心流動(dòng)模型分別與差壓傳感器和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心流動(dòng)模型圍壓的環(huán)壓控制泵連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試裝置，其特征在于，所述巖心流動(dòng)模型與雙向驅(qū)替泵之間設(shè)有用于緩存驅(qū)替氣體的緩沖器。3.一種使用權(quán)利要求1或2所述測(cè)試裝置的頁(yè)巖氣流動(dòng)的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：1）采集頁(yè)巖氣藏儲(chǔ)層巖石并制作天然巖心，測(cè)試巖心物性參數(shù)，收集氣藏靜態(tài)特征參數(shù)；所述測(cè)試巖心物性參數(shù)包括孔隙度、含水飽和度、有機(jī)質(zhì)含量和巖心質(zhì)量；所述氣藏靜態(tài)特征參數(shù)包括氣藏地層溫度、地層...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊文新，趙江艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42