[发明专利]一种页岩气逸散速率测量装置与方法

说明书

一种页岩气逸散速率测量装置，包括气瓶和质量流量计，并通过阀门和外接压力计的导管连接到集气瓶，集气瓶的另一个接口通过导管和阀门与测速玻璃管相接；测速玻璃管的另一端依次通过导管和阀门与排气用集气瓶相接，集气瓶另一接口与大气连通，测速玻璃管底部悬挂重锤和量角仪用于倾角测量，测量装置正面平行放置摄录仪用于逸散速率测量。本发明可分析地层倾角和页岩气逸散速率的关系及不同物理属性下页岩气逸散速率的变化规律，弥补了页岩气逸散速率实验室测量手段的缺乏，将岩石地层替换为液体介质，并将甲烷气体缓慢通入注满液体介质的测速玻璃导管中，通过观测气泡在导管中的运移速率，间接测量甲烷气体的逸散速率。

技术领域

本发明属于石油天然气勘探技术领域，特别涉及一种页岩气逸散速率测量装置与方法。

背景技术

页岩气是一种自生自储的非常规天然气，烃源岩、储层和盖层等油气关键要素均统一为同一套页岩层。中国南方海相页岩气具有形成时代老、热演化程度高、构造变形复杂、地应力状态与地表条件复杂、保存条件差异大等特点，其中，保存条件对页岩气藏的形成至关重要，保存条件欠佳会造成油气逸散严重，使得页岩气难以在地下富集成藏。

众多学者已针对我国南方地区页岩气的保存条件开展研究，主要认为断裂活动、裂缝发育和目的层出露是导致页岩气逸散的三个主要通道。目前，针对前两者的研究分析较多，普遍认为：一方面，大型开启型断裂和高度发育的裂缝系统可为页岩气逸散提供运移通道，不利于页岩气的富集；另一方面，挤压封闭型断裂和微裂缝发育可在某种程度上提高页岩储层的比表面积，促进吸附气的解析过程，有利于页岩气藏的形成。然而，就目的层出露而言，尽管目前已认为地层倾角对页岩气逸散具有显著影响，但其主要是基于统计地质学分析，并未从实验模拟角度获得证实。因此，十分必要设计一套可用于测量不同倾角下、页岩气逸散速率的实验装置。

由于页岩气的主要成分是甲烷(CH₄)，其为一种无色、无味的透明气体，在空气中极易扩散，而在固体中又难以被观测，因此，既有的仪器装置无法达到直接观测的实验要求，更不用说进一步的分析测试。尽管少数学者已提出实验测试装置的设想，但尚未形成实际的测试系统，也未详细描述具体的装置组合。

发明内容

为了克服上述现有技术页岩气逸散速率实验室测量手段缺乏等缺点，本发明的目的在于提供一种页岩气逸散速率测量装置与方法，主要是将岩石地层固体介质替换为液体介质，将甲烷气体缓慢通入不同倾角且注满液体介质的玻璃管中，通过观测气泡在导管中的运移速率，间接测量甲烷的逸散速率。尽管甲烷在液体介质和固体介质中的逸散速率存在差异，但不同倾角间的相对逸散速率存在较好的对应关系，因此可通过测试液体介质中的气体逸散速率，模拟实际地质条件下页岩气逸散速率的相对大小关系和变化规律。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种页岩气逸散速率测量装置，包括气瓶1，气瓶1通过导管一2与质量流量计3一端接口相接，质量流量计3的另一端接口通过导管二4、阀门一5和导管三6连接到集气瓶一7的一个接口，集气瓶一7的另一个接口依次通过导管四8、阀门二10和导管五11与斜向设置的测速玻璃管12的底端接口相接，导管四8上外接压力计9，测速玻璃管12的顶端接口依次通过导管六13、阀门三 14和导管七15与集气瓶二16的一个接口相接，集气瓶二16的另一接口通过导管八17与大气相通，测速玻璃管12的底部悬挂重锤18和量角仪19，测量装置正面平行放置摄录仪20。

所述的气瓶1总容量为250ml。

所述的质量流量计3的流量测试范围为0-10cm³/min，耐压1MPa，出口压力0.1MPa。

所述的集气瓶一7直立放置，瓶内的气体压力不超过0.1MPa，导管三6伸入集气瓶一7底部，导管四8伸入靠近瓶口位置。

所述的压力计9最大量程为0.5MPa，测量精度为0.01MPa。