[发明专利]一种页岩饱和水的装置和方法

说明书

本发明提供了一种页岩饱和水的装置和方法。该装置包括：用于向饱和设备中注水的注水设备，注水设备包括加热带，用于加热注入水进入饱和设备的管路；用于饱和水的饱和设备，饱和设备包括沙浴锅和设置于沙浴锅内部的样品罐；用于监测饱和设备中的样品罐内的温度和压力的数据采集设备；用于控制饱和设备中的样品罐的压力的抽真空设备。本发明还提供了利用上述装置完成的页岩饱和水的方法。

技术领域

本发明涉及一种可以时页岩饱和水的方法和装置，属于石油开采技术领域。

背景技术

页岩气是以吸附或游离态为主要赋存方式的天然气，其中吸附态页岩气大约占页岩气总量的20％-85％，吸附规律研究是页岩气储量评价的基础。

现有研究表明，国内外页岩气藏都不同程度地含水，一方面，有些页岩储层天然含水；另一方面，页岩储层的经济开发常依赖于大型水力压裂技术，但其注入水返排率常低于15％，页岩储层存在大量滞留水。因此，含水页岩吸附规律对页岩气生产开发具有重要指导意义。

目前，主要基于平衡水饱和法饱和页岩岩样，进而利用等温吸附实验研究含水页岩吸附机理。然而平衡水饱和法具有饱和时间长、饱和度低、成本高和难以实现定量饱和等缺陷，使得含水页岩吸附实验周期较长，难以研究大饱和度范围和特定含水饱和度下的吸附规律，其实验成本也居高不下。

发明内容

本发明的目的是提供一种保证水分均匀饱和的前提下，具有较高精度的页岩饱和水的装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种页岩饱和水的装置，该装置包括：

注水设备，用于向饱和设备中注水，其中，注水设备包括加热带，加热带用于加热注入水进入饱和设备的管路；

饱和设备，用于饱和水，其中，饱和设备包括沙浴锅和设置于沙浴锅内部的样品罐；

数据采集设备，用于监测饱和设备中的样品罐内的温度和压力；

抽真空设备，用于控制饱和设备中的样品罐的压力。

在本发明的装置中，优选地，加热带设置在注水设备与饱和设备的连接管线上。

在本发明的装置中，优选地，加热带的上部设置有第一阀门。

在本发明的装置中，优选地，注水设备包括半U型管、橡胶皮管；其中，半U型管嵌入橡胶皮管中，橡胶皮管的底部通过皮管接头与样品罐连通。

在本发明的装置中，优选地，皮管接头与样品罐的连通管路上设置有第二阀门；更优选地，第二阀门设置在沙浴锅的外部。

在本发明的装置中，优选地，数据采集设备包括压力传感器、温度传感器和计算机。

在本发明的装置中，优选地，压力传感器的一端通过第三阀门与样品罐连接，压力传感器的另一端与计算机连接。

在本发明的装置中，优选地，温度传感器的一端通过第四阀门与样品罐连接，温度传感器的另一端与计算机连接。

在本发明的装置中，优选地，抽真空设备包括真空泵，真空泵通过第五阀门与样品罐连接。

本发明还提供了一种页岩饱和水的方法，该方法是通过上述的装置完成的，该方法包括以下步骤：

向注水设备中注水，并记录上液面对应的刻度值Vt，单位为mL；

通过注水设备向样品罐中注水，直至注水设备的上液面的刻度为(Vt-MsSw)mL，其中，Ms为页岩的干重，单位为g；Sw为页岩需要达到的含水饱和度，％；

当压力和温度均稳定时，记录其压力值P，根据

获得理论需要饱和水的质量M₀，g；