[发明专利]一种二氧化碳脉冲驱替置换甲烷的实验系统及实验评价方法

说明书

本发明涉及一种二氧化碳脉冲驱替置换甲烷的实验系统及实验评价方法。实验系统包括依次相连的气体供应系统、脉冲控制系统、储层环境模拟系统、数据采集处理系统和尾气回收系统；气体供应系统输出的二氧化碳通过脉冲控制系统转换成脉冲气体，脉冲气体进入储层环境模拟系统缩短二氧化碳驱替置换甲烷的时间，通过数据采集处理系统实时记录和分析处理储层环境模拟系统的实验数据，实时反映动态驱替过程，明确驱替评价指标与驱替时间的关系。本发明还提供了一种实验评价方法，包括所述的实验系统。本发明解决了现有二氧化碳驱替置换甲烷的装置存在驱替置换时间长，以及无法实时反映动态驱替过程，导致无法明确驱替评价指标与驱替时间的关系的问题。

技术领域

本发明涉及天然气开采技术领域，具体涉及一种二氧化碳脉冲驱替置换甲烷的实验系统及实验评价方法。

背景技术

石油天然气作为国家重要的战略能源，在国家经济发展中具有重要的意义。近年来，非常规天然气包括煤层气、页岩气等在国内也发展迅速，石油天然气高效的开采利用可以有效地缓解能源紧张。二氧化碳作为温室气体，大规模的排放会造成严重的环境破坏，造成气温升高，海平面上升。通过二氧化碳置换和驱替石油天然气，可以有效地降低石油的粘度，置换天然气，提高油气产收率，另外，通过驱替和置换石油天然气还可以把二氧化碳水合物永久封存在地下储层中，是一种可行的减少二氧化碳排放的方法。二氧化碳驱替和置换油气的优势在于：二氧化碳注入到地层中，可以提高油气层的能量，降低石油的粘度，有利于石油在地层中的流动。二氧化碳对页岩、煤岩的吸附能力大于甲烷，当注入二氧化碳时，可有效地提高甲烷置换效率，提高天然气的产量。一方面随着温室气体减排压力的增加，二氧化碳注入地层中驱替和置换油气，可减少大气中二氧化碳的排放，并保持了油气储层的稳定性，兼具环保价值和经济价值。

目前，二氧化碳应用于油气的开发技术尚不成熟，提高产收率效果受控于不同的油气储层地质背景，不同的天然气在地层中的附存状态差别较大，如石油的粘度、天然气在地层中的赋存状态。不同的地层还具有不同的构造形态，如断裂发育情况，地层倾角等。关于不同油气地层地质背景下二氧化碳置换和驱替效率和效果不明确，不同的油气饱和度和天然气附存状态对氧化碳置换和驱替的置换效果尚没有定量的评价，因此，需要实验设备进行模拟。

现有技术中，已经有一些学者针对二氧化碳驱替置换储层甲烷的效果进行研究，并设计了实验装置对驱替过程进行模拟。然而，由于煤层、页岩等非常规天然气赋存层位往往具有低孔隙度、低渗透率等特性，使得气体在其中的流动性很差，导致稳态(恒压或恒流)二氧化碳驱替置换甲烷的过程需要很长时间。同时，现有二氧化碳驱替置换甲烷的装置，只能在驱替结束后得到最终驱替置换指标，无法实时反映动态驱替过程，导致无法明确驱替评价指标与驱替时间的关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化碳脉冲驱替置换甲烷的实验系统及实验评价方法，以解决现有二氧化碳驱替置换甲烷的装置存在驱替置换时间长，以及无法实时反映动态驱替过程，导致无法明确驱替评价指标与驱替时间的关系的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二氧化碳脉冲驱替置换甲烷的实验系统，包括依次相连的气体供应系统、脉冲控制系统、储层环境模拟系统、数据采集处理系统和尾气回收系统；

所述气体供应系统为所述储层环境模拟系统提供气源，气源包括二氧化碳、甲烷和惰性气体；

所述脉冲控制系统为气源提供脉冲，使通过脉冲控制系统的气体转换成脉冲气体；

所述储层环境模拟系统为模拟不同储层的温度和压力环境；

所述数据采集处理系统为实时记录和分析处理储层环境模拟系统的实验数据；

所述尾气回收系统为将储层环境模拟系统的尾气进行回收处理；