[发明专利]测量渗透电压对页岩影响的实验系统和方法

说明书

本发明公开了一种测量渗透电压对页岩影响的实验系统和方法，其涉及油气田开发技术领域，所述测量渗透电压对页岩影响的实验系统包括：岩芯夹持装置，所述岩芯夹持装置包括管体，所述管体的两端能进行封闭，所述管体内能装载页岩岩芯片以使所述管体内被分隔出第一腔室和第二腔室，所述管体上设置有与所述第一腔室相连通的第一进液口和与所述第二腔室相连通的第二进液口；电压表，所述电压表具有第一电极和第二电极，所述第一电极能设置在所述第一腔室中，所述第二电极能设置在第二腔室中。本申请能够实验研究矿化度浓度差导致对渗透电压的影响以及渗透电压对页岩岩芯的影响。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种测量渗透电压对页岩影响的实验系统和方法。

背景技术

近年来，北美地区页岩气革命蓬勃发展，实现了美国能源自给的同时，更改变了世界能源格局。页岩气革命的兴起，得益于“水平井+分段压裂”的新型体积改造模式，然而现阶段却仍然面临着采收率低、递减快等技术难题。国内外学者最新研究发现，马塞勒斯页岩气井水力压裂后关井6个月后重新开井，出现了产气量大幅增加、产水量大幅减少的现象。分析认为，渗透电压下的渗析作用是促使这一现象发生的重要因素。

在渗透电压作用下，水分子经过半渗透膜从低矿化度区域流向高矿化度区域，以达到矿化度的再平衡状态。这一现象的发生需要两个条件，一是半渗透膜的存在，二是半透膜两侧要有矿化度浓度差。一方面，地层环境下页岩储层所具有的纳米孔喉结构使其成为天然的半渗透膜，另一方面，开发过程中注入压裂液的矿化度比地层水矿化度低很多，这两者促成了页岩储层内的渗析作用的发生。半透膜具有选择性渗析作用，即只允许水分子通过，而矿物离子不能通过，这使得流体从低矿化度一侧进入高矿化度一侧。理论研究方面，学者通过计算认为压裂液与地层水矿化度浓度的差异，可引起渗透电压差最高达

12.8MPa。实验室方面，现阶段学者主要通过页岩的自发渗吸实验研究页岩储层的吸水能力，或者通过岩芯驱替实验研究页岩岩芯采收率问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种测量渗透电压对页岩影响的实验系统和方法，其能够实验研究矿化度浓度差导致对渗透电压的影响以及渗透电压对页岩岩芯的影响。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种测量渗透电压对页岩影响的实验系统，包括：

岩芯夹持装置，所述岩芯夹持装置包括管体，所述管体的两端能进行封闭，所述管体内能装载页岩岩芯片以使所述管体内被分隔出第一腔室和第二腔室，所述管体上设置有与所述第一腔室相连通的第一进液口和与所述第二腔室相连通的第二进液口；

电压表，所述电压表具有第一电极和第二电极，所述第一电极能设置在所述第一腔室中，所述第二电极能设置在第二腔室中。

在一种优选的实施方式中，所述岩芯夹持装置还包括能对所述管体第一端和第二端进行密封的第一封堵件和第二封堵件，所述第一封堵件能沿所述管体的轴向移动以调节所述第一腔室的体积，所述第二封堵件能沿所述管体的轴向移动以调节所述第二腔室的体积。

在一种优选的实施方式中，所述管体的内壁上设置有由弹性材料制成的固定件，所述固定件用于固定设置所述页岩岩芯片。

在一种优选的实施方式中，所述第一电极和所述第二电极距离所述页岩岩芯片的距离小于0.5cm。

在一种优选的实施方式中，所述固定件与所述页岩岩芯片的交接处使用聚四氟乙烯封闭。

在一种优选的实施方式中，所述第一腔室中用于注入高矿化度液体，所述第二腔室中用于注入低矿化度液体。

一种采用如上述任一所述的测量渗透电压对页岩影响的实验系统的实验方法，包括以下步骤：