[发明专利]一种页岩气散失的模拟装置和方法

说明书

本发明提供了一种页岩气散失的模拟装置和方法。该模拟装置包括：真空泵、加压设备、气体瓶、充注室、恒温箱、气体采集设备和监控设备；真空泵、加压设备、气体瓶、气体采集设备、监控设备分别与充注室连通；充注室设置于恒温箱内。本发明还提供了利用上述装置完成的页岩气散失的模拟方法。本发明的页岩气散失的模拟装置可以实现对任何页岩样品的进行页岩气散失过程的模拟。

技术领域

本发明涉及一种模拟装置和方法，尤其涉及一种页岩气散失的模拟装置和方法，属于非常规气体模拟技术领域。

背景技术

页岩气现已成为一种重要的非常规油气资源，页岩气资源量决定了页岩气的勘探开发前景。而现今，页岩气资源量又受页岩气散失的影响，因此，有必要深入系统地研究页岩气散失过程，以提高页岩气勘探的成功率，使页岩气资源高效开发利用成为现实。

目前研究页岩气散失过程的技术还不完善，大多通过现场解吸实验来研究页岩气散失过程和散失速率。但是，页岩气现场解吸实验要求在钻井现场进行实验，要求在岩心提出井口之后迅速把岩样放入解吸罐并进行密封，才能进行实验。对于已经取出一段时间以后的岩心无法进行实验。

因而，有必要提供一种设备，该设备能够便捷、经济地对任何页岩样品，包括已取出井筒一段时间的页岩样品进行页岩气散失的物理模拟。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以对任何页岩样品进行页岩气散失模拟的装置。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种页岩气散失的模拟装置，该模拟装置包括：

真空泵、加压设备、气体瓶、充注室、恒温箱、气体采集设备和监控设备；

其中，真空泵与充注室连通；

加压设备与充注室连通；

气体瓶与充注室连通；

气体采集设备与充注室连通；

监控设备与充注室连通；

充注室设置于恒温箱内。

本发明还提供了一种页岩气散失的模拟方法，该模拟方法通过上述模拟装置完成的；优选地，该模拟方法包括以下步骤：

制备页岩样品；

调节恒温箱内的温度至地层温度，并使充注室的压力为-0.09MPa；

通过气体瓶对充注室内的页岩样品充注甲烷气体，并监控充注过程的压力变化；

模拟页岩气散失(即页岩气自然散发)，通过气体采集设备采集气体，同时通过监控设备监控页岩气散失过程的压力变化，完成对页岩气散失的模拟。

利用本发明的模拟装置完成页岩气散失的模拟时，具体包括如下步骤：

1)首先将页岩样品制成规格为2.5cm×2.5cm×2.5cm的立方体块样，用胶套包裹住其中四个面，使其成为直径3.8cm、长度为2.5cm的圆柱状，将页岩与胶套一起放入高压筒体内，确保高压筒体与胶套紧密贴合，顶部盖上堵头和压帽，高压筒体与压帽通过卡扣紧密结合，确保整个充注室密闭；

2)恒温箱调至模拟地层温度；打开真空泵与第二压力表，关闭其他阀门与第三压力表，将甲烷充注室内部、页岩样品内部以及活塞内部抽至真空状态，至真空压力为-0.09MPa；

3)关闭真空泵与第二压力表，打开甲烷气瓶与第三压力表对页岩样品充注甲烷，监控装置记录甲烷充注过程压力变化；为使管线内甲烷全部压入页岩样品内，确保页岩样品内达到模拟地层的原位含气量，关闭甲烷气瓶，操作加压泵，通过活塞将甲烷压入页岩样品内，页岩充注甲烷至模拟地层原位含气量后，打开第一阀门放出管线内多余的甲烷气体；