本實(shí)用新型涉及石油天然氣和勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頁巖含氣量測試裝置。

背景技術(shù)：

頁巖氣是一種存在于頁巖中，自生自儲(chǔ)的非常規(guī)天然氣資源。評價(jià)頁巖是否具有工業(yè)化儲(chǔ)量，含氣量是一個(gè)非常重要的參數(shù)。要有效地評價(jià)某地區(qū)的是否具有工業(yè)化的前景，必須建立準(zhǔn)確的含氣量評價(jià)數(shù)據(jù)，這些含氣量數(shù)據(jù)用于儲(chǔ)層評價(jià)、資源評價(jià)和生產(chǎn)預(yù)測。為此必須了解頁巖含氣量，要準(zhǔn)確測試含氣量，必須提供一種能夠?qū)?zhǔn)確測試頁巖含氣量的方法和裝置設(shè)備。由于中國頁巖儲(chǔ)層埋藏深度大，地層壓力高，3％～5％的孔隙度條件下，頁巖氣中孔隙中的游離氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸附在孔隙表面的氣量，在鉆井取心過程中，由于巖心外圍壓力下降，巖心中的高壓氣體會(huì)自動(dòng)從巖心中逃逸出來，孔隙壓力隨之降低。此過程與煤巖取心完全不一樣，煤巖的孔隙很少，游離氣少，而且煤層氣井較淺，取心時(shí)間短，因此損失氣較少。常規(guī)的頁巖氣含氣量分析方法和儀器都是基于煤層氣含氣量測試方法，不符合頁巖特殊的情況，得到的結(jié)果可信度較低，飽受質(zhì)疑。因此，如何準(zhǔn)確測試頁巖的真實(shí)含氣量在勘探開發(fā)中就顯得非常重要。

目前，國內(nèi)外頁巖氣含氣量測定方法是與煤層氣含氣量測試方法一樣的現(xiàn)場解吸方法。其理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)是，煤巖中的氣體在早期解吸過程中的釋放速度與時(shí)間的平方根成正比，巖心在井筒中提升過程所損失的氣體可以據(jù)此計(jì)算，總含氣量則是早期的損失氣加上解吸氣和殘余氣量之和。

至今為止，國內(nèi)外含氣量測試實(shí)驗(yàn)裝置主要有全自動(dòng)含氣量測定儀美國Terratek公司制造和國產(chǎn)現(xiàn)場含氣量測定設(shè)備。國內(nèi)外的含氣量測試儀器都是在巖心從地下鉆取，提升到地面開始測試的。由于頁巖埋藏深，地下鉆取巖心后提升時(shí)間長，游離氣散失量大。解決這個(gè)問題的辦法是USBM方法通過線性段擬合，根據(jù)提升時(shí)間估算一個(gè)損失時(shí)間，將線性段延長到估算的損失時(shí)間，獲得一個(gè)損失氣量。由于解吸曲線的線性段不通過原點(diǎn)，線性段的外推會(huì)得到一個(gè)不合理的結(jié)果，即損失氣量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際測試到的解吸氣量。目前所有含氣量測試單位的現(xiàn)場含氣量測試結(jié)果都表明頁巖含氣量的80％甚至更多都是損失氣量，實(shí)際測試到的解吸氣量只占總含氣量的20％以下，而且測試結(jié)果普遍偏低，不能合理反映地下的真實(shí)含氣量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服常規(guī)含氣量測方法和過程中巖心壓力大幅度下降，損失氣難以確定的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種頁巖含氣量測試裝置，將井口獲取的頁巖巖心裝入高壓解吸罐，利用增壓泵將甲烷泵入巖心，使得逃逸的天然氣重新回到巖心中，壓力達(dá)到地層壓力，在高壓下開始解吸，解析裝置能夠適應(yīng)高壓解吸初期流量高，壓力高的特點(diǎn)，利用氣體體積排除的水體積和水的重量相等的原理，將含氣量的測試轉(zhuǎn)換為對水的累計(jì)重量的測試，可以獲得可靠的測試數(shù)據(jù)，提高頁巖氣區(qū)域評價(jià)、儲(chǔ)氣能力評價(jià)的準(zhǔn)確性。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種頁巖含氣量測試裝置，包括通過管線6依次連接的甲烷氣瓶1、氣體增壓泵2和六通閥3，六通閥3的另外兩個(gè)接口分別經(jīng)閥門A、閥門D連通高壓解析罐5的K51口和高壓水罐7的K71口，高壓解析罐5的K54口和高壓水罐7的K72口通過管線6相連通，且連通的管線上設(shè)置有閥門C，六通閥3的第四口設(shè)置有壓力表4，高壓解析罐5的K53口設(shè)置有閥門B，高壓解析罐5的K52出口端經(jīng)管線連通并伸入高壓儲(chǔ)水罐8的底部，且連通的管線上設(shè)置有閥門E，高壓儲(chǔ)水罐8的頂部出口連通水收集器9的入口，水收集器9設(shè)置在電子天平10上，電子天平10的信號(hào)輸出點(diǎn)連接計(jì)算機(jī)12。

所述的甲烷氣瓶1內(nèi)的氣體壓力為15MPa。

所述的高壓解析罐5的額定耐壓極限為60MPa。

所述的高壓水罐7的額定耐壓極限為60MPa。

所述的高壓儲(chǔ)水罐8的額定耐壓極限為5MPa。

所述的電子天平10的精度0.1g，電壓24V，功率12W。

所述的計(jì)算機(jī)12具有自動(dòng)采集和保存數(shù)據(jù)、按照設(shè)定的時(shí)間序列采集的功能。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、能夠提供一種頁巖含氣量高精度測試方法，獲得可靠的測試數(shù)據(jù)，提高頁巖儲(chǔ)層評價(jià)、開發(fā)潛力評價(jià)的準(zhǔn)確性。

2、能夠?qū)r心壓力恢復(fù)到地層壓力，使得測試時(shí)刻的巖心狀態(tài)與地下一致，獲得真實(shí)的含氣量數(shù)據(jù)。

3、可同時(shí)開展5-10快樣品的測試，效率高。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

參照圖1，一種頁巖含氣量測試裝置，包括通過輸氣管線依次連接的甲烷氣瓶1、氣體增壓泵2和六通閥3，六通閥3的另外兩個(gè)接口分別經(jīng)閥門A和閥門D連通高壓解析罐5的K51口和高壓水罐7的K71口，高壓解析罐5的K53口和高壓水罐7的K72口通過管線6相連通，且連通的管線上設(shè)置有閥門C，六通閥3的第四口設(shè)置有壓力表4，高壓解析罐5的K52出口設(shè)置有閥門B，高壓解析罐5的K52出口端口經(jīng)管線連通并伸入高壓儲(chǔ)水罐8的底部，且連通的管線上設(shè)置有閥門E，高壓儲(chǔ)水罐8的頂部出口連通水收集器9的入口，水收集器9設(shè)置在電子天平10上，電子天平10的信號(hào)輸出點(diǎn)連接計(jì)算機(jī)12。

所述的甲烷氣瓶1內(nèi)的氣體壓力為15MPa。

氣體增壓泵能夠?qū)鈮涸龃笾?0MPa。

壓力表的壓強(qiáng)指示范圍為0MPa～80MPa。

所述的高壓解析罐5的直徑為12cm，高壓解析罐5的長度為20cm，高壓解析罐5的額定耐壓極限為60MPa。

所述的高壓水罐7的直徑為14cm，高壓水罐7的高度為45cm，高壓水罐7的額定耐壓極限為60MPa。

所述的高壓儲(chǔ)水罐8的直徑為20cm，高壓儲(chǔ)水罐8的高度為30cm，高壓儲(chǔ)水罐8的額定耐壓極限為5MPa。

所述的水收集器9的直徑15cm，高度20cm。體積3500毫升。

所述的電子天平10的最大稱重量程3000g，精度0.1g，電壓24V，功率12W。

所述的計(jì)算機(jī)12具有自動(dòng)采集和保存數(shù)據(jù)、按照設(shè)定的時(shí)間序列采集的功能。

本實(shí)用新型的工作原理為：

1增壓階段：先將巖心裝入高壓解析罐5，打開閥門A和閥門D，關(guān)閉閥門B、閥門C和閥門E，設(shè)置增壓泵的壓力，啟動(dòng)增壓泵2，打開甲烷氣瓶1，向高壓解析罐5和高壓水罐7內(nèi)充注天然氣，使得高壓水罐5和7內(nèi)水的壓力達(dá)到設(shè)定壓力；然后打開閥門C，關(guān)閉閥門A，打開閥門B，高壓水罐7內(nèi)的水進(jìn)入高壓解析罐內(nèi)，驅(qū)動(dòng)巖心和解析罐之間環(huán)空內(nèi)的天然氣通過閥門B流出，直至水完全替換出環(huán)空內(nèi)的氣體，關(guān)閉閥門B、閥門C；

2解析階段：解吸時(shí)打開閥門E，解析出的天然氣進(jìn)入高壓儲(chǔ)水罐內(nèi)8，推動(dòng)水進(jìn)入水收集器9,重量變化后電子天平10感應(yīng)到壓力，將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)和軟件，記錄解吸數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型克服了目前氣量測試方法巖心孔隙壓力下降，游離氣大量損失，無可靠的方法計(jì)算損失氣的缺點(diǎn)，能夠開展頁巖巖心出井后將巖心放入高壓解析罐進(jìn)行壓力恢復(fù)，使得解析時(shí)刻的巖心孔隙壓力與儲(chǔ)層壓力一致。獲得的含氣量數(shù)據(jù)較為真實(shí)。本實(shí)用新型提高含氣量測試的精度，為頁巖氣區(qū)域評價(jià)、開發(fā)潛力評價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能夠同時(shí)對5-10個(gè)頁巖氣樣品同時(shí)加壓和解析，提高了測試效率。

依據(jù)上述原理，成功開展了現(xiàn)場頁巖巖心孔隙壓力恢復(fù)工作以及環(huán)空氣體置換，然后接入含氣量測試裝置，開展解吸實(shí)驗(yàn)。在某頁巖氣含氣量項(xiàng)目中與其他測試單位的利用煤層氣含氣量測試方法及儀器得到的結(jié)果進(jìn)行比對，對比結(jié)果表明該方法和裝置不但能夠順利完成現(xiàn)場5-10個(gè)樣品同時(shí)壓力恢復(fù)、解吸工作，所獲得的解吸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可信，可以簡潔、方便地測定含氣量，比常規(guī)含氣量解吸方法得到的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，含氣量的測試方法操作性更強(qiáng)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，不能以其限定實(shí)用新型實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實(shí)用新型保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本實(shí)用新型涵蓋的范疇。另外，本實(shí)用新型中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。