CN106970001B - 页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置及方法，属于油气勘探开发实验技术领域。其中模拟测试装置包括用于容纳页岩岩心样品的模拟罐(5)；用于控制所述模拟罐(5)的温度的温度控制设备(6)；与所述模拟罐(5)连接，用于向所述模拟罐(5)内输送气体的气源(1)；与所述模拟罐(5)连接，用于向所述模拟罐(5)内输送液体的第一液压泵(15)；与所述模拟罐(5)连接，用于使所述模拟罐(5)内的液体输出的第二液压泵(17)；与所述模拟罐(5)连接的抽真空设备(20)；以及，与所述模拟罐(5)连接的气体流量计量设备(13)。采用本发明提供的模拟测试装置，能够准确模拟测试页岩含气量测试中的损失气量。

Description

页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置及方法

技术领域

本发明涉及油气勘探开发实验技术领域，特别涉及一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置及方法。

背景技术

页岩气是从页岩层中开发出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。在页岩气开发过程中，需要对页岩气储量进行准确评价。由于部分页岩气以吸附气的形式存在于页岩储层中，因此不能通过简单的测定页岩储层有效空隙体积来评价页岩气储量，而是要通过现场页岩含气量实验来计算页岩气储量。中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6940-2013《页岩含气量测定方法》对现场页岩含气量实验过程做了规定。根据上述标准的规定，现场页岩含气量实验中结果包括解吸气量、残余气量和损失气量三部分的总和。其中，损失气量是指页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所解吸出的气体体积，

目前，通常通过数学模型对损失气量进行模拟计算，例如通过USBM(UnitedStates Bureau of Mine)法进行回归计算。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：目前在对页岩含气量损失气量进行模拟计算时所采用的数学模型所依据的条件与页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所经历的条件并不相同，从而使得通过数学模型模拟计算得到的损失气量与实际情况并不相符，影响最终对页岩气储量计算的准确性。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种能够准确对页岩含气量测试中损失气量进行模拟测试的装置，以及基于该模拟测试装置的模拟测试方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置，包括：用于容纳页岩岩心样品的模拟罐；用于控制所述模拟罐的温度的温度控制设备；与所述模拟罐连接，用于向所述模拟罐内输送气体的气源；与所述模拟罐连接，用于向所述模拟罐内输送液体的第一液压泵；与所述模拟罐连接，用于使所述模拟罐内的液体输出的第二液压泵；与所述模拟罐连接的抽真空设备；以及，与所述模拟罐连接的气体流量计量设备。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：设置在所述气源和所述模拟罐之间的调压阀和第一气动阀。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：设置所述第一液压泵与所述模拟罐之间的单向阀，以及与所述第一液压泵连接的第一压力传感器。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：设置在所述第二液压泵与所述模拟罐之间的第一截止阀和第一放空阀，以及与所述第二液压泵连接的第二压力传感器。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：与所述模拟罐连接的第二气动阀以及与所述第二气动阀连接的第三压力传感器。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：设置在所述气体流量计量设备与所述模拟罐之间的第二放空阀、干燥器以及减压阀。

进一步地，所述模拟测试装置还包括：与所述模拟罐连接的液位计量组件以及设置在所述抽真空设备与所述模拟罐之间的第二截止阀。

进一步地，所述温度控制设备为可容纳所述模拟罐的温控容器。

第二方面，本发明实施例提供了一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试方法，所述模拟测试方法采用上述的模拟测试装置实施，包括以下步骤：

步骤a，将页岩岩心样品放入所述模拟罐中；

步骤b，通过所述抽真空设备对所述模拟罐进行抽真空；

步骤c，通过所述温度控制设备使所述模拟罐的温度达到采集所述岩心样品的页岩气井的井底温度，之后通过所述气源向所述模拟罐内通入甲烷气体，并使所述模拟罐内的压力等于所述页岩气井的井底压力；

步骤d，通过所述第一液压泵向所述模拟罐内通入预设量的钻井液，所述钻井液的温度等于所述页岩气井的井底温度，通入所述钻井液后，所述模拟罐内的压力保持在所述井底压力；

步骤e，通过所述第二液压泵将所述模拟罐内的钻井液输出使所述模拟罐的压力在第一预设时间内分预设次数降低至所述页岩气井的井口压力，并通过所述温度控制设备使所述模拟罐的温度在所述第一预设时间内分所述预设次数降低至所述页岩气井的井口温度，并通过所述气体流量计量设备计量在所述第一预设时间内从所述模拟罐内释放出的甲烷气体的总量；所述第一预设时间为采集所述岩心样品时，所述岩心样品从所述页岩气井井底至井口的时间；

步骤f，在第二预设时间内，将所述模拟罐内的压力保持在所述井口压力，将所述模拟罐内的温度保持在所述井口温度，并通过所述气体流量计量设备计量在所述第二预设时间内从所述模拟罐内释放出的甲烷气体的总量；所述第二预设时间为所述岩心样品从所述页岩气井井口至封罐的时间；

步骤g，计算所述第一预设时间内从所述模拟罐内释放出的甲烷气体的总量与所述第二预设时间内从所述模拟罐内释放出的甲烷气体的总量的和即得所述损失气量。

进一步地，所述步骤e中，所述模拟罐内的温度每次降低的数值为：

其中，T₀代表所述井底温度，T₁代表所述井口温度，n代表所述预设次数。

进一步地，所述步骤e中，所述模拟罐内的压力每次降低的数值为：

其中，P₀代表所述井底压力，P₁代表所述井口压力，n代表所述预设次数。

进一步地，所述步骤a之前还包括以下步骤：对所述模拟测试装置的气密性进行检查。

进一步地，所述步骤c和所述步骤d之间还包括以下步骤：停止通入所述甲烷气体，每隔第三预设时间检测所述模拟罐内的压力，当所述模拟罐内的压力在第四预设时间内均保持在所述井底压力时，进行所述步骤d。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

采用本发明实施例提供的模拟测试装置，能够真实模拟页岩岩心样品自井底被采集至样品罐直至样品罐密封这一过程中环境条件变化，从而准确模拟测试页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所解吸出的气体体积，即准确模拟测试页岩含气量测试中的损失气量，以保证页岩气储量评估的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置的结构示意图。

图中附图标记分别表示：

1-气源；

2-调压阀；

3-第一气动阀；

4-岩心样品；

5-模拟罐；

6-温度控制设备；

7-第二气动阀；

8-第三压力传感器；

9-液位计量组件；

10-第二放空阀；

11-干燥器；

12-减压阀；

13-气体流量计量设备；

14-单向阀；

15-第一液压泵；

16-第一压力传感器；

17-第二液压泵；

18-第二压力传感器；

19-第一截止阀；

20-抽真空设备；

21-第二截止阀；

22-第一放空阀。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

为了便于对本发明实施例技术方案的理解，首先对页岩含气量测试中损失气量作简要介绍。

页岩含气量测试中损失气量的计算对准确评价储层中页岩气储量有重要意义。中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6940-2013《页岩含气量测定方法》中将损失气量定义为页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所解吸出的气体体积，该过程实际上包括两个阶段：首先是页岩岩心样品从页岩气井井底至井口的阶段；该阶段中，页岩岩心样品的温度随着距离井底距离的增加而降低，页岩岩心样品所受到的压力(井下钻井液的压力)也随着距离井底距离的增加的降低，在不同的温度和压力下，天然气从岩心样品中的解吸速度也不相同；之后是将岩心样品从井口装入样品罐并对样品罐进行密封的阶段，该阶段中，页岩岩心样品的温度保持在井口温度，所受到的压力也保持在井口压力。

基于以上所述，第一方面，本发明实施例提供了一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置，参见图1，该模拟测试装置包括：

用于容纳页岩岩心样品的模拟罐5；

用于控制模拟罐5的温度的温度控制设备6；

与模拟罐5连接，用于向模拟罐5内输送气体的气源1；

与模拟罐5连接，用于向模拟罐5内输送液体的第一液压泵15；

与模拟罐5连接，用于使模拟罐5内的液体输出的第二液压泵17；

与模拟罐5连接的抽真空设备20；

以及，与模拟罐5连接的气体流量计量设备13。

本发明实施例提供的模拟测试装置中，将采集自页岩气井井底的页岩岩心样品4放入模拟罐5中，首先通过抽真空设备20除去模拟罐5内和吸附在岩心样品4上的气体，之后通过气源1向模拟罐5内通入甲烷气体，从而使岩心样品恢复至未被采集前、位于页岩气井井底时的状态。同时，通过温度控制设备6控制模拟罐5的温度，通过第一液压泵15向模拟罐5内输送液体或者通过第二液压泵17将模拟罐5的液体输出来使模拟罐5内的压力升高或者降低，通过上述温度控制设备6、第一液压泵15和第二液压泵17之间的配合来模拟岩心样品4从井底至样品罐封罐前所经历的环境条件的变化，在此过程中通过气体流量计量设备13来计量在岩心样品4从井底至样品罐封罐期间，从岩心样品4中解吸出来的气体的体积，所得到的气体的体积即为页岩含气量测试中的损失气量。

由于本发明实施例提供的模拟测试装置能够真实模拟页岩岩心样品自井底被采集至样品罐直至样品罐密封这一过程中环境条件变化，因此能够准确模拟测试页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所解吸出的气体体积，即准确模拟测试页岩含气量测试中损失气量，从而保证页岩气储量评估的准确性。

本领域技术人员可以理解的是，模拟罐5应当能够耐高温、高压，且除了与气源1、第一液压泵15、第二液压泵17、抽真空设备20以及气体流量计量设备13连接的部位外，其余部位应当保证密封，以防止模拟罐5内气体、液体发生泄漏，对最终测试结果产生影响。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括，设置在气源1和模拟罐5之间的调压阀2和第一气动阀3，并且，气源1、调压阀2、第一气动阀3以及模拟罐5顺次连接，通过调压阀2调节进入模拟罐5的气体的压力，使气体能够平稳地进入模拟罐5中，通过控制气动阀3的开启与关闭控制气源1与模拟罐5的连通与断开。气源1具体可以为气体储罐。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括：设置第一液压泵15与模拟罐5之间的单向阀14，以及与第一液压泵15连接的第一压力传感器16。其中单向阀14使得液体只能由第一液压泵15进入模拟罐5内，防止液体回流回第一液压泵15中。第一压力传感器16与第一液压泵15连接来检测第一液压泵15内的压力。由于第一液压泵15与模拟罐5内部是连通的，因此第一液压泵15内也就等于模拟罐5内部的压力。本领域技术人员可以理解的是，第一液压泵15还应当与液体存储设备连接，从而向模拟罐5内输送液体。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括：设置在第二液压泵17与模拟罐5之间的第一截止阀19和第一放空阀22，以及与第二液压泵17连接的第二压力传感器18。其中，第一截止阀19的两侧分别与模拟罐19和第二液压泵17连接，通过控制第一截止阀19的开启与关闭控制第二液压泵17与模拟罐5的连通与断开；第一放空阀22设置在第一截止阀19与第二液压泵17之间的支路管线上，用于将模拟罐5的内液体放空，以便于对模拟罐5进行清洗维护。第二压力传感器18与第二液压泵17连接来检测第二液压泵17内的压力。由于第二液压泵17与模拟罐5内部是连通的。因此第二液压泵17内也就等于模拟罐5内部的压力。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括：与模拟罐5连接的第二气动阀7以及与第二气动阀7连接的第三压力传感器8。第三压力传感器8通过检测第二气动阀7的压力来检测模拟罐5的压力。第二气动阀7的作用在于，当模拟罐5中饱和钻井液时，避免由于钻井液接触到第三压力传感器8而导致第三压力传感器8不能准确检测模拟罐5内压力的问题的发生。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括：设置在气体流量计量设备13与模拟罐5之间的第二放空阀10、干燥器11以及减压阀12。其中，气体流量计量设备13、减压阀12、干燥器11与模拟罐5顺次连接。干燥器11对气体进行干燥，以保证测试结果的准确性。减压阀12用于控制进入气体流量计量设备13的气体的压力，以使气体流量计量设备13能够准确计量气体的体积。第二放空阀10设置在干燥器11与模拟罐5的支路管线上。

进一步地，为了便于对模拟罐5内的液位高度进行控制，本发明实施例提供的模拟测试装置还包括与模拟罐5连接的液位计量组件9。如图1所示，在本发明实施例提供的一种可选的实施方式中，液位计量组件9为透明的玻璃筒。该玻璃筒设置在模拟罐5的顶部，并且，上述干燥器11与玻璃筒的出口连接，第二放空阀10设置在玻璃筒与干燥器11之间。可以在玻璃筒上设置刻度，当注入模拟罐5的液体的液面达到玻璃筒上的刻度时，则停止注入液体。

本发明实施例中，在抽真空设备20与模拟罐5之间设置有第二截止阀21。通过控制第二截止阀21的开启与关闭来控制抽真空设备20与模拟罐5的连通与断开。抽真空设备20具体可以为真空泵。

进一步地，本发明实施例提供的模拟测试装置中，温度控制设备6的具体形式没有严格限定，只要能够控制模拟罐5的温度即可，具体可以为可容纳模拟罐5的温控容器，例如水浴锅、油浴锅、烘箱等。

如图1所示，在本发明实施例一种可选的实施方式中，气源1、第一液压泵15以及第二液压泵17均与模拟罐5的底部连接，气体流量计量设备13与模拟罐5的顶部连接，抽真空设备20与模拟罐5的中部连接，第二气动阀7与模拟罐5接近顶部的位置连接。

本发明实施例提供的模拟测试装置，各个部件之间均通过管线连接，优选通过耐高压、耐腐蚀的管线连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试方法，该模拟测试方法采用上述的模拟测试装置实施，具体包括以下步骤：

步骤a，将页岩岩心样品放入模拟罐5中；

步骤b，通过抽真空设备20对模拟罐5进行抽真空；

步骤c，通过温度控制设备6使模拟罐5的温度达到采集岩心样品的页岩气井的井底温度，之后通过气源1向模拟罐5内通入甲烷气体，并使模拟罐5内的压力等于页岩气井的井底压力；

步骤d，通过第一液压泵15向模拟罐5内通入预设量的钻井液，钻井液的温度等于页岩气井的井底温度，通入钻井液后，模拟罐5内的压力保持在井底压力；

步骤e，通过第二液压泵17将模拟罐5内的钻井液输出使模拟罐5的压力在第一预设时间内分预设次数降低至页岩气井的井口压力，并通过温度控制设备6使模拟罐5的温度在第一预设时间内分预设次数降低至页岩气井的井口温度，并通过气体流量计量设备13计量在第一预设时间内从模拟罐5内释放出的甲烷气体的总量；第一预设时间为采集岩心样品时，岩心样品从页岩气井井底至井口的时间；

步骤f，在第二预设时间内，将模拟罐5内的压力保持在井口压力，将模拟罐5内的温度保持在井口温度，并通过气体流量计量设备13计量在第二预设时间内从模拟罐5内释放出的甲烷气体的总量；第二预设时间为岩心样品从页岩气井井口至封罐的时间；

步骤g，计算第一预设时间内从模拟罐5内释放出的甲烷气体的总量与第二预设时间内从模拟罐5内释放出的甲烷气体的总量的和即得损失气量。

本发明实施例提供的模拟测试方法的原理在于，将采集自井底的岩心样品4放入模拟罐5中后，通过抽真空设备20将模拟罐5内的气体和吸附在岩心表面的气体去除，之后向模拟罐5内通入甲烷气体直至模拟罐5的压力达到采集该岩心样品的页岩气井井底的压力，也即使气体饱和，再向模拟罐5内通入钻井液，从而模拟岩心样品4在井底时的状态。之后，模拟岩心样品4采集时从井底至封罐的过程中所经历的环境条件变化，在此过程中，吸附在岩心样品上的甲烷气体会发生解吸，通过气体流量计量设备13记录解吸的气体的体积总量，即得到页岩含气量测试中的损失气量。

采用本发明实施例提供的模拟测试方法，能够准确模拟测试页岩岩心样品从井底开始解吸到封罐之前所解吸出的气体体积，即准确模拟测试页岩含气量测试中的损失气量。

参见图1，步骤b的具体操作可以为：使第一气动阀3、单向阀14、第一截止阀19、第二放空阀10、减压阀12、第二气动阀7处于关闭状态，开启第二截止阀21，启动抽真空设备20。当模拟罐5内达到高真空状态(例如模拟罐5的压力达到10^-5～10^-1Pa，可通过抽真空设备20自带的真空计来检测真空度)时，关闭第二截止阀21和抽真空设备20。

步骤c的具体操作可以为：启动温度控制设备6使模拟罐5的温度达到井底温度，之后，打开第一气动阀3以及调压阀2，调整调压阀2，将来自气源1的甲烷气体缓慢地注入到模拟罐5中，通过第三压力传感器8监控模拟罐5内的压力，当模拟罐5内的压力达到井底压力后，关闭第一气动阀3，停止供气。在该步骤中，需要保持单向阀14、第一截止阀19、第二截止阀21、第二放空阀10、减压阀12处于关闭状态。

步骤d的具体操作可以为：打开单向阀14，调整第一液压泵15的泵压为井底压力，启动第一液压泵15，将温度为井底温度的钻井液缓慢注入到模拟罐5中，通过与第一液压泵15连接的第一压力传感器16监控模拟罐5内的压力，使模拟罐5内的压力保持在井底压力。在此过程中，可以通过位于模拟罐5顶部的玻璃筒(即液位计量组件9)来控制钻井液注入的量，当注入的钻井液的液面达到玻璃筒的刻度处时，关闭单向阀14和第一液压泵15，停止注入。之后，可以静置一段时间(例如1小时)，观察玻璃筒内液面是否下降，如果液面下降，则重新打开单向阀14、启动第一液压泵15向模拟罐5内注入钻井液。直至玻璃筒内的液面能够在一定时间(例如1小时)内保持稳定。之后关闭单向阀14和第一液压泵15。在此过程中，要保持第二气动阀7处于关闭状态，以防止钻井液接触到第三压力传感器8。

步骤e是对岩心样品从井底至井口过程的模拟，具体操作可以为：打开第一截止阀19，启动第二液压泵17，将模拟罐5内的钻井液输出，使模拟罐5内的压力降低，并通过温度控制设备6使模拟罐5内的温度降低，以模拟岩心样品采集过程中从井底至井口经历的降温降压过程。并且，在实际采样过程中，岩心样品是分阶段从井底提升至井口的，每个阶段中，岩心样品会在井下停留一段时间，为了更真实的模拟岩心样品采集过程，在该步骤中，在岩心样品从井底至井口的第一预设时间内，分预设次数降低模拟罐内的温度和压力。具体的次数可以根据岩心样品实际开采过程中的相关数据来确定。

具体来说，可以将岩心样品从井底到井口这一过程分n个时间段模拟，将井底到井口总时间记为t₁，井底温度记为T₀,井口温度记为T₁，井底压力记为P₀,井口压力记为P₁，则每次降低的温度可以为

即第i(1≤i≤n)个时间段内，模拟罐5内的温度为/>

每次降低的压力可以为/>

即第i(1≤i≤n)个时间段内，模拟罐5内的压力为

每当模拟罐5内的温度和压力调整至一个新的状态后，在该状态下维持

的时长后，打开减压阀12，记录通过气体流量计量设备13的气体体积，之后关闭减压阀12，将模拟罐5内的温度和压力调整至下一个状态。

将每次通过气体流量计量设备13的气体体积记为Q_1i，则在岩心样品从井底至井口过程中的损失气量为

步骤f是对岩心样品从井口至样品罐封罐过程的模拟，具体操作可以为：关闭第一截止阀19，停止第二液压泵17，在岩心样品从页岩气井井口至封罐的第二预设时间t₂内，保持模拟罐5内的压力为井口压力，温度为井口温度，打开减压阀12，记录在第二预设时间内通过气体流量计量设备13的气体体积Q₂，即为岩心样品从井口至封罐的损失气量。

最终测试得到的损失气量为Q＝Q₁+Q₂。测试完成后，可以将第一截止阀19和第一放空阀22打开，将模拟罐5内的钻井液排出，对模拟罐5进行清洗、维护。

本发明实施例提供的模拟测试方法中，对于岩心样品的采集过程没有特殊限定，采用本领域常规的钻井采集岩心样品的方法即可。

进一步地，本发明实施例提供的模拟测试方法中，在步骤a，将岩心样品放入模拟罐5之前，还包括对模拟测试装置气密性进行检查的步骤。参见图1，该步骤的具体操作可以为：

使单向阀14、第一截止阀19、第二放空阀10、减压阀12、第二截止阀21以及第一放空阀22处于关闭状态，使第一气动阀3、第二气动阀7以及调压阀2处于开启状态，通过调压阀2缓慢地向模拟罐5中注入一定量的气体(可以是甲烷)，然后关闭第一气动阀3，观察第三压力传感器8的读数，如果在一定时间内(例如1小时)，第三压力传感器8的读数保持稳定，则说明模拟测试装置气密性良好。如果读数发生变化，则说明气密性不好，需要将第二放空阀10打开，将模拟罐5内的气体排出后，对各个接口处进行简陋，之后重复上述步骤进行气密性检查，直至气密性达到要求。

进一步地，本发明实施例提供的模拟测试方法中，在步骤c和步骤d之间，也即向模拟罐5中通入甲烷气体至饱和后，在向模拟罐5中注入钻井液之前，可以进行一下步骤，以确保模拟罐5中气体充分饱和。参见图1，具体操作如下：

关闭调压阀2和第一气动阀3，停止气源1供气，同时使单向阀14、第一截止阀19、第二放空阀10、减压阀12、第一放空阀22处于关闭状态，使第二气动阀7处于开启状态，每隔第三预设时间(例如1小时)观察一次第三压力传感器8的读数，如果大于井底压力，则打开第二放空阀10释放部分气体，使第三压力传感器8的读数等于井底压力。如果小于井底压力，则重新打开调压阀2、第一气动阀3向模拟罐5内通入气体，同样使第三压力传感器8的读数等于井底压力。直至模拟罐5内的压力，即第三压力传感器8的读数在第四预设时间(例如4小时)内均保持在井底压力后，进行后续步骤。

下面以N11井的具体数据为例对本发明实施例的技术方案作进一步详细说明。

采集自N11井的H18岩心样品的有关数据如下：该岩心样品的长度为30mm、直径为106mm、质量为6866g。N11D的井口循环温度(即井口温度)为40℃，地层温度(即井底温度)为61.3℃，地层压力(即井底压力)为60MPa，井口压力为大气压力，钻进过程中采用的钻井液为泥浆。该岩心样品开始取心时间为2013年1月1日16:30，提心时间为2013年1月2日16:20，到达井口时间为2013年1月2日21:40，封罐时间为2013年1月2日22:50。

经过计算，该岩心样品从N11井井底至井口的时间为320min，井口到岩心封罐的时间为70min。

采用如图1所示的模拟测试装置对上述H18岩心样品的损失气量进行测试，具体步骤如下：

步骤S1，检查该模拟测试装置的气密性。

步骤S2，将岩心样品放入模拟罐5中。

步骤S3，使第一气动阀3、第二气动阀7、单向阀14、第一截止阀19、第二放空阀10、减压阀12处于关闭状态，使第二截止阀21处于开启状态，启动抽真空设备20。当模拟罐5内压力达到10^-5Pa时，关闭第二截止阀21和抽真空设备20。

步骤S4，启动温度控制设备6使模拟罐5的温度达到61.3℃，之后，打开第一气动阀3以及调压阀2，调整调压阀2，将来自气源1的甲烷气体缓慢地注入到模拟罐5中，使模拟罐5内的压力达到60MPa，之后关闭第一气动阀3，停止供气。

步骤S5，关闭调压阀2和第一气动阀3，停止气源1供气，同时使单向阀14、第一截止阀19、第二放空阀10、减压阀12、第一放空阀22处于关闭状态。打开第二气动阀7，每隔1小时观察一次第三压力传感器8的读数，如果大于60MPa，则打开第二放空阀10释放部分气体。如果小于60MPa，则重新打开调压阀2、第一气动阀3向模拟罐5内通入气体。直至模拟罐5内的压力在4小时内均保持在60MPa后，进行后续步骤。

步骤S6，关闭第二气动阀7，打开单向阀14，调整第一液压泵15的泵压为60MPa，启动第一液压泵15，将温度为61.3℃的泥浆缓慢注入到模拟罐5中，观察玻璃筒内的液面高度，当液面高度达到刻度线后，关闭单向阀14和第一液压泵15，停止注入泥浆。之后，静置1小时，观察玻璃筒内液面是否下降，如果液面下降，则重新打开单向阀14、启动第一液压泵15向模拟罐5内注入泥浆。直至玻璃筒内的液面能够在1小时内保持稳定。之后关闭单向阀14和第一液压泵15。

步骤S7，模拟岩心样品从井底至井口的过程，打开第一截止阀19，启动第二液压泵17，将模拟罐5内的泥浆输出，使模拟罐5内的压力以每20min降低3.75MPa速度降低，同时通过温度控制设备6使模拟罐5内的温度以每20min降低1.3℃的速度降低，即在每个压力和温度状态下保持20min后打开减压阀12，记录通过气体流量计量设备13的气体体积并求和。经计算，该部分气体体积Q₁为0.11cm³。

步骤S8，模拟岩心样品从井口至样品罐封罐的过程，关闭第一截止阀19，停止第二液压泵17，在70min内，将模拟罐5内的压力保持在大气压力，温度保持在40℃，在此期间打开减压阀12，记录在70min内通过气体流量计量设备13的气体体积Q₂，经统计，该部分气体体积Q₂为0.38cm³。

由此，可得在岩心样品从井底直至岩心封罐过程中解吸的气体的量，即页岩含气量测试中损失气量为0.49cm³。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种页岩含气量测试中损失气量的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试方法采用页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置实施，所述页岩含气量测试中损失气量的模拟测试装置包括：用于容纳页岩岩心样品的模拟罐(5)；用于控制所述模拟罐(5)的温度的温度控制设备(6)；与所述模拟罐(5)连接，用于向所述模拟罐(5)内输送气体的气源(1)；与所述模拟罐(5)连接，用于向所述模拟罐(5)内输送液体的第一液压泵(15)；与所述模拟罐(5)连接，用于使所述模拟罐(5)内的液体输出的第二液压泵(17)；与所述模拟罐(5)连接的抽真空设备(20)；以及，与所述模拟罐(5)连接的气体流量计量设备(13)，所述方法包括以下步骤：

步骤a，将页岩岩心样品放入所述模拟罐(5)中；

步骤b，通过所述抽真空设备(20)对所述模拟罐(5)进行抽真空；

步骤c，通过所述温度控制设备(6)使所述模拟罐(5)的温度达到采集所述岩心样品的页岩气井的井底温度，之后通过所述气源(1)向所述模拟罐(5)内通入甲烷气体，并使所述模拟罐(5)内的压力等于所述页岩气井的井底压力；

步骤d，通过所述第一液压泵(15)向所述模拟罐(5)内通入预设量的钻井液，所述钻井液的温度等于所述页岩气井的井底温度，通入所述钻井液后，所述模拟罐(5)内的压力保持在所述井底压力；

步骤e，通过所述第二液压泵(17)将所述模拟罐(5)内的钻井液输出使所述模拟罐(5)的压力在第一预设时间内分预设次数降低至所述页岩气井的井口压力，并通过所述温度控制设备(6)使所述模拟罐(5)的温度在所述第一预设时间内分所述预设次数降低至所述页岩气井的井口温度，并通过所述气体流量计量设备(13)计量在所述第一预设时间内从所述模拟罐(5)内释放出的甲烷气体的总量；所述第一预设时间为采集所述岩心样品时，所述岩心样品从所述页岩气井井底至井口的时间；

步骤f，在第二预设时间内，将所述模拟罐(5)内的压力保持在所述井口压力，将所述模拟罐(5)内的温度保持在所述井口温度，并通过所述气体流量计量设备(13)计量在所述第二预设时间内从所述模拟罐(5)内释放出的甲烷气体的总量；所述第二预设时间为所述岩心样品从所述页岩气井井口至封罐的时间；

步骤g，计算所述第一预设时间内从所述模拟罐(5)内释放出的甲烷气体的总量与所述第二预设时间内从所述模拟罐(5)内释放出的甲烷气体的总量的和即得所述损失气量。

2.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述步骤e中，所述模拟罐(5)内的温度每次降低的数值为：

其中，T₀代表所述井底温度，T₁代表所述井口温度，n代表所述预设次数。

3.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述步骤e中，所述模拟罐(5)内的压力每次降低的数值为：

其中，P₀代表所述井底压力，P₁代表所述井口压力，n代表所述预设次数。

4.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述步骤a之前还包括以下步骤：

对所述模拟测试装置的气密性进行检查。

5.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述步骤c和所述步骤d之间还包括以下步骤：

停止通入所述甲烷气体，每隔第三预设时间检测所述模拟罐(5)内的压力，当所述模拟罐(5)内的压力在第四预设时间内均保持在所述井底压力时，进行所述步骤d。

6.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

设置在所述气源(1)和所述模拟罐(5)之间的调压阀(2)和第一气动阀(3)。

7.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

设置所述第一液压泵(15)与所述模拟罐(5)之间的单向阀(14)，以及与所述第一液压泵(15)连接的第一压力传感器(16)。

8.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

设置在所述第二液压泵(17)与所述模拟罐(5)之间的第一截止阀(19)和第一放空阀(22)，以及与所述第二液压泵(17)连接的第二压力传感器(18)。

9.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

与所述模拟罐(5)连接的第二气动阀(7)以及与所述第二气动阀(7)连接的第三压力传感器(8)。

10.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

设置在所述气体流量计量设备(13)与所述模拟罐(5)之间的第二放空阀(10)、干燥器(11)以及减压阀(12)。

11.根据权利要求10所述的模拟测试方法，其特征在于，所述模拟测试装置还包括：

与所述模拟罐(5)连接的液位计量组件(9)以及设置在所述抽真空设备(20)与所述模拟罐(5)之间的第二截止阀(21)。

12.根据权利要求1所述的模拟测试方法，其特征在于，所述温度控制设备(6)为可容纳所述模拟罐(5)的温控容器。

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