[发明专利]页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪

说明书

本发明公开了一种页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪，属于测量技术领域。所述方法包括：获取n组压力值，该n组压力值为气体在页岩样品中扩散的过程中，每隔预定时间间隔记录的页岩样品两端的压力值；根据上述n组压力值计算出对应的n组浓度值；根据上述n组浓度值求解一维扩散方程得到页岩样品的扩散系数D，该扩散系数D用于反映气体在页岩样品中的扩散程度；使用下述公式计算页岩样品的渗透率k：k＝Dμφβt。本发明解决了背景技术涉及的测定方法在测定页岩的渗透率时未考虑页岩气的非达西流动特性和吸附气的影响，所导致的测定结果不准确的问题；充分提高了测定结果的准确度。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪。

背景技术

页岩气是一种储存于页岩层中的非常规天然气资源，其具有分布范围广、开采寿命长以及生产周期长等优点，具有很好的应用前景。

页岩气在页岩层中的流动能力是评价页岩气能否经济开采的重要因素。其中，常用的流动能力评价参数为渗透率。在相关技术中，通常采用达西稳定流法测定页岩渗透率。通过计量一定压力下通过页岩样品的气体的流量，然后根据达西直线渗滤定律计算出页岩样品的渗透率。

另外，相关文献也提出了采用脉冲衰减法测定页岩渗透率。主要包括岩芯柱脉冲衰减法、颗粒脉冲衰减法和脱气法这三种测定方法。其中，岩芯柱脉冲衰减法对实验仪器和页岩样品的要求较为严格，虽然具备较高的测定效果和精度，但数学处理上还需进一步研究；颗粒脉冲衰减法将页岩样品简化为规则外形，破坏了孔隙结构，对测定结果有一定影响；脱气法仅适用于现场密闭取芯的测试，与页岩储层含气量测试相关，精度不高。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：气体在页岩中的渗流存在非达西流动特点，此时应用达西直线渗流定律计算页岩的渗透率必然导致测定结果不准确的问题。另外，上述技术涉及的各种测定方法，在测定页岩的渗透率时均未考虑吸附气的影响，导致测定结果不准确的问题。

发明内容

为了解决上述技术涉及的测定方法在测定页岩的渗透率时未考虑页岩气的非达西流动特性以及吸附气的影响，所导致的测定结果不准确的问题，本发明实施例提供了一种页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种页岩性质测定方法，所述方法包括：

获取n组压力值，所述n组压力值为气体在页岩样品中扩散的过程中，每隔预定时间间隔记录的所述页岩样品两端的压力值，对于每一组压力值，所述压力值包括放置有所述页岩样品的岩芯夹持器的进口端的压力值Pin和出口端的压力值Pout，n≥2且n为整数；

根据所述n组压力值计算出对应的n组浓度值，对于每一组浓度值，所述浓度值包括所述进口端的浓度值Nin和所述出口端的浓度值Nout；

根据所述n组浓度值求解一维扩散方程得到所述页岩样品的扩散系数D，所述扩散系数D用于反映气体在所述页岩样品中的扩散程度；

使用下述公式计算所述页岩样品的渗透率k：

k＝Dμφβt；

其中，所述D表示所述扩散系数(m2/s)；所述μ表示流体粘度(Pa·s)；所述φ表示所述页岩样品的有效孔隙度(％)；所述βt表示初始孔隙压力下的压缩系数(Pa-1)。

可选的，所述一维扩散方程为：