[发明专利]一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置及方法

权利要求书

1.一种页岩动态渗吸能力的实验测试方法，依次包括以下步骤：

(1)岩心制备：将页岩储层段的井下岩柱或同层位露头岩石制成岩心，根据岩心端面尺寸计算岩心的渗吸面积为A，岩心长度为实验测量长度L，将标准岩心放置在烘箱内干燥至恒重；

(2)页岩物性参数测试：利用孔隙度测定仪以氦气作为工作介质测试步骤(1)中所述岩心干燥后的孔隙度为

(3)根据地层应力、地层温度、水力压裂施工参数确定实验加载条件，其具体确定方法为：由表达式(1)～(4)确定实验加载围压，储层温度即为实验温度，流体注入压力由表达式(5)确定；

σ'_z＝σ_z-αP_p (1)

σ'_H＝σ_H-αP_p (2)

σ'_h＝σ_h-αP_p (3)

σ_围＝(σ'_z+σ'_H+σ'_h)/3 (4)

P_inj＝P_ISI-P_p (5)

式中：σ'_z为垂向有效应力，MPa；σ'_H为最大水平有效主应力，MPa；σ'_h为最小水平有效主应力，MPa；σ_z为垂向应力，MPa；σ_H为最大水平主应力，MPa；σ_h为最小水平主应力，MPa；α为有效应力系数，小数；σ_围为实验围压，MPa；P_inj为流体注入压力，MPa；P_ISI为水力压裂瞬时停泵井底压力，MPa；P_P为地层孔隙压力，MPa；

(4)根据施工现场的压裂液配方配置压裂液，并将压裂液倒入恒速恒压泵的中间容器中；

(5)将步骤(2)中孔隙度测试后的岩心装入岩心夹持器中，利用围压泵给岩心加载初始围压；

(6)利用加热器将反应釜、岩心及岩心夹持器加热至步骤(3)中确定的实验温度；

(7)用真空泵排空管线及反应釜中的空气，排空完成后关闭真空泵入口阀，并利用恒速恒压泵将步骤(4)中间容器中的压裂液泵入反应釜中；

(8)根据现场页岩气井施工排量、页岩储层厚度、水力裂缝宽度求取压裂液在裂缝壁面的线速度，线速度由表达式(6)计算，进一步由线速度和转速的关系，计算加载转速，加载转速由表达式(7)计算，开启电动机并将转子加载到计算的设加载转速；

式中：v为流体线速度，m/s；Q为页岩气井压裂施工排量，m³/min；h为页岩气井所在储层厚度，m；w为水力裂缝宽度，m；n为加载转速，rad/min；r为转子半径，m；

(9)根据步骤(3)中确定的围压设置围压泵的加载压力和确定的注入压力设置恒速恒压泵的泵注压力，同时通过恒速恒压泵的控制电脑记录不同时间所对应的注入液量，每隔三分钟记录一次，每个时间节点对应的累积流量即为页岩在该时间点的动态渗吸量，测试时间为页岩气井平均单段压裂施工时间；

(10)根据步骤(9)实验测试的动态渗吸量，定义动态渗吸饱和度I来表征动态渗吸能力，即动态渗吸量占岩心孔隙体积的百分比I，表达式如下：

式中：I为动态渗吸饱和度，％；V为动态渗吸量，cm³；A为渗吸面积，cm²；L为岩心长度，cm；为孔隙度，％。