[发明专利]泥页岩地层含气量测定装置和方法

说明书

本发明提供一种泥页岩地层含气量测定装置和方法，该装置包括样品罐、气体体积测量容器、集气瓶、真空泵和天然气瓶；样品罐设置有第一压力传感器和第一温度传感器；气体体积测量容器内设置气体体积测量室，气体体积测量容器设置有第二压力传感器和体积测量传感组件；样品罐通过第一管线与气体体积测量容器连通，气体体积测量容器依次通过第二管线以及第三管线与真空泵连通，气体体积测量容器依次通过第二管线以及第四管线与集气瓶连通，天然气瓶通过第五管线与气体体积测量容器连通。可测量泥页岩含气量，有效规避了对实验样品的严苛要求，以及损失时间模糊带来的不确定性，无需其他参数标定，结果更为可靠。

技术领域

本发明涉及岩屑含气量测定技术领域，特别涉及一种泥页岩地层含气量测定装置和方法。

背景技术

泥页岩含气量评价实验方法主要有岩芯解吸法和等温吸附法。岩芯现场解吸法的页岩含气量由损失气量、解吸气量和残余气量组成，其中解吸气量可通过实验直接测得，残余气量通过研磨样品到一定目数后测得，但是损失气量通常借用煤层气建立的USBM法、Smith Williams法、多项式曲线拟合方法计算获得，其基本原理皆为“岩芯解吸初期解吸量与时间平方根成正比”，损失气量恢复依赖于损失时间，且以上恢复方法都是外推法，缺少物理-化学理论基础。等温吸附法以兰格缪尔等温吸附为理论依据，在恒温条件下，测试不同压力下气体的吸附量，由压力和吸附量绘制出的关系曲线就是吸附等温线，建立吸附气含量与压力、湿度的关系模型，求取岩样对于气体的等温吸附方程，但该实验方法获得的并不是泥页岩的实际吸附量，而且该方法不能评价泥页岩中的游离气量(尹腾宇，2012；沈博健，2018)。

淮银超(2017)以实验室测得的游离气与吸附气量为依据，开展吸附气、游离气的影响因素和与之对应的测井参数分析，优选与吸附气、游离气相关性好的测井资料建立相应的测井含气量评价模型。夏宏泉(2019)以兰格缪尔等温吸附为理论依据，利用等温吸附实验数据和大量测井数据，通过优选拟合回归的方法计算页岩含气量关键参数，建立了基于常规测井资料的页岩含气量计算模型。测井法吸附气量计算需要搭建测井曲线与TOC的关系，游离气量计算需要搭建测井曲线与孔隙度、含气饱和度的关系，都需要用到大量实测数据进行修正或者标定。

黄何鑫(2015，申请号201510699029.8)通过吸附含气量以及孔隙体积含气量来恢复泥页岩的原始含气量。吸附含气量恢复以吸附势、色散作用势能理论以及气体状态方程为理论基础，结合岩芯柱体甲烷等温吸附曲线、气体组分的测试数据，页岩孔隙度与含水饱和度，通过气体在地层温度及95℃解吸过程间的吸附含气量变化得到。孔隙体积含气量恢复采用孔隙度、含水饱和度的测试数据通过状态方程得到。该方法避免了经验公式的不确定性，且可得到气体组分，但其复杂数学模型依然用到了甲烷等温吸附实验，其吸附含气量评价代表岩石最大吸附量。

现场岩芯解吸法受钻井取芯及其他工程条件限制明显，其中恢复损失气量常用的USBM法、Smith Williams法、多项式曲线拟合法皆需要对损失时间进行准确判断，且解吸样品要求为岩芯；等温吸附法获得的是页岩的最大吸附含气量，只能对样品吸附能力进行评价，无法获得样品游离气量；测井解释法往往缺乏大量实测数据标定，结果可靠性较差；数值模拟结合实验测试的方法，用到了兰格缪尔吸附理论，计算的吸附气量理论值往往大于实际值。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种泥页岩地层含气量测定装置和方法。

一种泥页岩地层含气量测定装置，包括：样品罐、气体体积测量容器、集气瓶、真空泵和天然气瓶；

所述样品罐设置有第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器用于检测所述样品罐内的压强，所述第一温度传感器用于检测所述样品罐内的温度；

所述气体体积测量容器内设置气体体积测量室，所述气体体积测量容器设置有第二压力传感器和体积测量传感组件，所述第二压力传感器用于检测所述气体体积测量室的压强，所述体积测量传感组件用于检测所述气体体积测量室的体积；