[发明专利]一种煤岩-致密砂岩之间气态烃碳同位素交换模拟方法

说明书

本发明公开了一种煤岩‑致密砂岩之间气态烃碳同位素交换模拟方法，煤岩与致密砂岩分别置于耐高温和高压的空心圆柱体内，耐高温和高压的空心圆柱体之间为自动隔离装置，自动隔离装置由煤层顶板与砂岩层底板，以及煤层顶板与砂岩层底板中间的旋转轴及电动机组成，煤层顶板与砂岩层底板上均分布有圆孔，圆孔的面积不超过隔板总面积的15%，通过控制电动机使旋转轴工作，驱动煤层顶板和砂岩层底板上的圆孔彼此被封堵，使煤岩和砂岩彼此隔离，分别充注等压或不同压力甲烷天然气，使煤岩与砂岩中不同碳同位素的甲烷充分混合，然后使煤层顶板与砂岩层底封闭；本发明的有益效果是能够进行源―储组合的含气性综合评价，实现多类型气藏的合采研究。

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及煤岩与致密砂岩之间天然气交换机理与成藏动态演化过程研究，通过本发明设备可进行多种岩性界面上气体-气体、气体-液体以及液体-液体之间的的交换实验，其中技术水平最为先进的当属气态烃碳同位素交换模拟。

背景技术

石油与天然气属于流体，赋存于地下多种类型的岩石、多种不同物性岩体、甚至是不同微观性质的空间，不同性质岩石组合的界面上常常发生流体交换，尤其是煤岩-致密砂岩组合之间天然气的交换具有普遍性。煤岩是生气源岩，而致密砂岩是甲烷等气体的储集体，其间甲烷等气体的交换方式、速度及其影响因素对正确阐释煤层气与致密砂岩气成藏机理与建立成藏模式具有重要意义。目前国内外尚未见报道同类实验装置，弥补了岩石界面间在地下温压等环境条件下的气体交换实验技术方面的缺失，更是有针对性的采用了同位素界面交换示踪技术，能够完全解决不同岩体间同一种气体的交换问题，为煤岩、致密砂岩天然气共同开发提供了科学依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤岩-致密砂岩之间气态烃碳同位素交换模拟方法，本发明的有益效果是能够进行源―储组合的含气性综合评价，实现多类型气藏的合采研究。

本发明所采用的技术方案，煤岩与致密砂岩分别置于耐高温和高压的空心圆柱体内，耐高温和高压的空心圆柱体之间为自动隔离装置，自动隔离装置由煤层顶板与砂岩层底板，以及煤层顶板与砂岩层底板中间的旋转轴及电动机组成，

煤层顶板与砂岩层底板上均分布有圆孔，圆孔的面积不超过隔板总面积的15％，交换实验开始前，通过控制电动机使旋转轴工作，驱动煤层顶板和砂岩层底板上的圆孔彼此被封堵，使煤岩和砂岩彼此隔离，分别充注等压或不同压力甲烷天然气，一侧为¹²CH₄，另一侧为¹³CH₄，充气完毕稳置一小时，待气体处于稳态条件下，移动煤层顶板与砂岩层底板，使煤层顶板与砂岩层底板上的孔部分或完全对置，持续12小时，使煤岩与砂岩中不同碳同位素的甲烷充分混合，

然后使煤层顶板与砂岩层底板封闭，分别收集煤岩与砂岩中的气态烃，进行碳同位素分析和数值计算，从而揭示煤岩与致密砂岩之间天然气交换情况。

进一步，收集煤岩与砂岩中的气态烃用氮气吹脱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

煤岩与致密砂岩分别置于耐高温和高压的空心圆柱体内，其间为自动隔离装置，由煤层顶板与砂岩层底板以及中间的旋转轴及电动机组成。煤岩顶板与砂岩底板上均分布有圆孔，不超过隔板总面积的15％(可选任意面孔比的隔板)。交换实验开始前，通过控制电动机使旋转轴工作，驱动煤层顶板和砂岩层底预留孔彼此被封堵，使煤岩和砂岩彼此隔离，分别充注等压(或不同压力)甲烷天然气，一侧为¹²CH₄，另一侧为¹³CH₄。充气完毕稳置一小时，待气体处于稳态条件下，移动顶底板，使其上的孔部分或完全对置，持续12小时，使煤岩与砂岩中不同碳同位素的甲烷充分混合，然后使煤层顶板与砂岩层底封闭，分别收集煤岩与砂岩中的气态烃(可用氮气吹脱)，进行碳同位素分析和数值计算，从而揭示煤岩与致密砂岩之间天然气交换情况。