一種頁巖氣藏含氣量測試方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頁巖氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁巖氣藏含氣量測試方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前頁巖含氣量測定方法可以分為兩類:直接法(解吸法)和間接法(等溫吸附實驗法)。解吸法是測量頁巖含氣量最直接的方法，利用現(xiàn)場鉆井巖心和有代表性巖肩測定實際含氣量，測量頁巖含氣量包括損失氣量、解吸氣量和殘余氣量。損失氣是指巖石從井下提到地面到裝罐密封這段時間從巖石中解吸出來的氣體，無法測量，推算損失氣量是準確預測頁巖含氣量的關(guān)鍵；解吸氣是樣品裝罐后自然解吸采用量管計量；殘余氣是通過粉碎巖石樣品的方法使氣體解吸出來的方法來測量。
[0003]等溫吸附實驗法是指通過等溫吸附實驗、測井解釋等方法推測吸附氣含量和游離氣含量。吸附氣含量通過等溫吸附模擬實驗，建立吸附氣含量與壓力、溫度的關(guān)系模型；實驗過程是將巖樣品碾碎成粒徑0.1…0.5mm的顆粒，然后放入恒溫裝置中測試不同壓力下氣體的吸附量，由壓力和吸附量繪制出吸附等溫線，根據(jù)蘭氏模型計算吸附氣含量。游離氣量通過測井解釋資料確定游離氣的有效孔隙度和含氣飽和度來獲得，頁巖氣藏中游離氣有效孔隙度為基質(zhì)孔隙度和裂縫孔隙度二者之和，利用聲波、中子、密度和核磁共振等測井資料可以測得基質(zhì)孔隙度，通過雙側(cè)向測井資料計算出較為精確裂縫孔隙度；含氣飽和度在建立巖石電阻率、泥質(zhì)水電阻率、有效孔隙度同地層混合水電阻率關(guān)系式的基礎(chǔ)上，利用阿爾奇公式計算得到。
[0004]解吸法測量頁巖含氣量，測量結(jié)果容易受到取心方式、測定方法、損失氣量計算方法、測量儲層含氣量(解吸氣、殘余氣)精度、氣體解吸溫度等因素的影響，推算損失氣量誤差大。目前開展的頁巖吸附量測試均參照煤層氣吸附量的實驗技術(shù)標準，采用粉碎頁巖顆粒而忽略了孔隙結(jié)構(gòu)的影響，更不能充分表征含水飽和度對吸附氣的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種頁巖氣藏含氣量測試方法和裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種頁巖氣藏含氣量測試裝置，包括高壓氮氣進氣裝置、高壓天然氣進氣裝置、第一六通閥、增壓泵、第二六通閥、抽空裝置、恒溫箱、巖心解吸流動模型、壓力傳感器、環(huán)壓控制泵和氣體計量裝置；
所述高壓氮氣進氣裝置和高壓天然氣進氣裝置通過管線經(jīng)過第一六通閥和增壓泵后與第二六通閥連接，所述抽空裝置與第二六通閥連接，第二六通閥通過管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱中的巖心解吸流動模型后與氣體計量裝置連接，所述巖心解吸流動模型分別與壓力傳感器和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心解吸流動模型圍壓的環(huán)壓控制泵連接。
[0007]本發(fā)明裝置工作原理和過程如下: 采用從頁巖儲層取得天然巖心，根據(jù)儲層地質(zhì)特征排列、裝填巖心至巖心解吸流動模型，通過環(huán)壓控制泵加圍壓(圍壓為氣藏上覆壓力)，抽空裝置對系統(tǒng)抽空；用高壓氣源、增壓泵向巖心孔隙充填高壓天然氣，加壓到地層壓力，在一定溫度(25°C或地層溫度)下保持24小時壓力穩(wěn)定。打開巖心解吸流動模型的閥門，放出一定量氣體，使系統(tǒng)壓力降低2 - 6MPa，然后關(guān)閉閥門，用氣體計量裝置計量產(chǎn)氣量；同時，監(jiān)測系統(tǒng)壓力變化，至少穩(wěn)定3…8小時，記錄產(chǎn)出氣對應(yīng)的壓力降，再開展下一次降壓測試，至無產(chǎn)氣量，測試結(jié)束。通過氣體計量裝置、壓力監(jiān)測裝置自動監(jiān)測、采集、處理數(shù)據(jù)。根據(jù)氣體的等溫吸附規(guī)律進行劈分吸附氣和游離氣，計算等溫吸附曲線。
[0008]根據(jù)上述裝置，本發(fā)明還提供一種頁巖氣藏含氣量測試方法，該方法包括以下步驟:
1)采集頁巖氣藏單井同一位置巖心并鉆取氣藏柱狀天然巖心，測試巖心物性參數(shù)，收集氣藏靜態(tài)特征參數(shù)；所述測試巖心物性參數(shù)包括孔隙度、含水飽和度、有機質(zhì)含量和巖心質(zhì)量；所述氣藏靜態(tài)特征參數(shù)包括氣藏地層溫度、地層壓力和上覆壓力；
2)將巖心放入上述頁巖氣藏含氣量測試裝置中，在室溫下抽空飽和天然氣，然后升溫到地層溫度，系統(tǒng)壓力加壓到地層壓力，圍壓為氣藏上覆壓力；溫度、壓力穩(wěn)定24小時后開始實驗，測試降壓開采時不同壓力下產(chǎn)出氣量；
3)根據(jù)氣體的等溫吸附規(guī)律劈分游離氣和吸附氣，計算等溫吸附曲線；
按上述方案，所述步驟2)中具體如下:
2.1)在頁巖氣藏含氣量測試裝置中放入巖心，所述巖心為干燥巖心或已知巖心含水飽和度的含水巖心；
2.2)在室溫下，頁巖氣藏含氣量測試裝置抽空飽和天然氣:抽空裝置是對巖心解吸流動模型抽空，至真空壓力-0.1MPa，關(guān)閉抽空裝置，打開高壓氣源、增壓泵充填天然氣至地層壓力，確保模型及管線被純天然氣充填；巖氣藏含氣量測試裝置系統(tǒng)壓力保持在地層壓力下穩(wěn)定24小時，讓天然氣在頁巖中擴散、吸附充分達到平衡；
2.3)使用環(huán)壓控制泵跟蹤調(diào)節(jié)圍壓至氣藏上覆壓力；
2.4)每次降壓開采時，打開閥門從高壓降低2 - 6MPa，然后關(guān)閉閥門，監(jiān)測系統(tǒng)壓力變化，保持壓力至少穩(wěn)定3 - 8小時，測量此時產(chǎn)出氣量，記錄產(chǎn)出氣對應(yīng)的壓力；再開展下一次降壓測試，至無產(chǎn)氣量，測試結(jié)束。
[0009]按上述方案，所述步驟I)中氣藏天然巖心是從實際頁巖氣藏儲層鉆取的，氣藏天然巖心直徑為2.5cm，單塊長度5 ^ 8cm，累計長度25 ^ 30cm。
[0010]按上述方案，所述步驟3)中，計算氣體降壓膨脹時，需考慮氣體的壓縮因子的影響；孔隙游離氣為劈分出的游離氣減去測試系統(tǒng)的死體積。
[0011]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明裝置模擬了氣藏環(huán)境和氣藏開發(fā)方式，再現(xiàn)了氣藏生產(chǎn)過程中產(chǎn)氣量、壓力等參數(shù)變化規(guī)律，實現(xiàn)了通過物理模擬方法研宄氣藏開發(fā)過程頁巖氣解附，測定了頁巖氣開采過程中產(chǎn)氣量，為確定不同賦存狀態(tài)氣的游離氣量與吸附氣量，提供了數(shù)據(jù)支撐。本發(fā)明裝置自動化程度高、數(shù)據(jù)自動監(jiān)測、采集、處理、準確。
【附圖說明】
[0012]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中: 圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為頁巖不同壓力與含氣量關(guān)系曲線；
圖3為砂巖不同壓力與含氣量關(guān)系曲線(無氣體吸附)；
圖4為頁巖等溫吸附曲線。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，頁巖氣藏含氣量測試裝置，包括高壓氮氣進氣裝置1、高壓天然氣進氣裝置2、第一六通閥3、增壓泵4、抽空裝置5、第二六通閥6、恒溫箱7、巖心解吸流動模型8、壓力傳感器9、環(huán)壓控制泵10和氣體計量裝置11 ;
高壓氮氣進氣裝置I和高壓天然氣進氣裝置2通過管線經(jīng)過第一六通閥3和增壓泵4后與第二六通閥6連接，抽空裝置5與第二六通閥6連接，第二六通閥6通過管線經(jīng)設(shè)置在恒溫箱7中的巖心解吸流動模型8后與氣體計量裝置11連接，巖心解吸流動模型8分別與壓力傳感器9和用于跟蹤調(diào)節(jié)巖心解吸流動模型圍壓的環(huán)壓控制泵10連接。
[0015]由高壓氣源提供的高壓氮氣、天然氣，最大壓力12 MPa ；
增壓泵，最大輸出壓力可達50 MPa ；
巖心解吸流動模型，可裝入直徑2.5cm巖心，最大巖心組合長度30cm，壓力50MPa ； 環(huán)壓控制泵跟蹤調(diào)節(jié)圍壓，最大壓力70 MPa ；
抽空裝置是對巖心解吸流動模型抽空，至真空壓力-0.1MPa，壓力范圍一 0.1 - OMPa ； 壓力監(jiān)測壓力范圍O ^ 50 MPa ；
恒溫箱溫度范圍:室溫吣100C,；
氣體監(jiān)測裝置用于測試產(chǎn)出氣體25°C時體積，流量范圍O…1000ml。
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