CN108333098A - 页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置 - Google Patents
页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种模拟高温高压下页岩内气液两相渗流规律的页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置。它用于研究气水两相的流动规律和压裂液返排规律。其技术方案：2PB系列平流泵一端与储液罐连接，另一端连接高压泵与调压阀、压力表，压力表再通过四通阀连接渗流板入口端的导流管线；渗流板由蓝宝石玻璃板、岩板紧密贴合，四周环绕密封橡胶套，加有外框，用螺栓连接；外框表面安装有压力传感器与温度传感器，各传感器分别用数据线与数据采集板相连接，数据采集板再与计算机连接；外框下表面连接加热器，渗流板另一端用四通阀连接质量流量计和收集液瓶。本发明实现了真实岩心渗吸现象可视化，装置简单易操作，用于气水流动规律研究。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发领域，具体涉及一种页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置与方法。
背景技术
页岩气以储量丰富、开采潜力巨大在世界能源中占有重要地位，但页岩气作为一种超低渗气藏，储层孔隙度、渗透率极低，按照常规气藏的生产方式生产无法获得工业气流，必须依靠大规模体积压裂以增大渗流面积获得可观气流。但储层压裂后普遍存在压裂液返排率低的问题，一般页岩气井生产1年后压裂液返排率平均仅为35％-62％，即有大量的压裂液残留在地层中造成较长时间的气液两相流动，对页岩气的流动及页岩气的吸附解吸都有影响，造成储层二次伤害。因此，清楚地认识压裂液在页岩中的存在方式及压裂液的返排规律，为提高返排率和产能提供理论依据是十分必要的。
申请号为201620863035.2的专利申请《一种压裂液返排裂缝模拟装置》从对返排液体质量的测量着手研究分析，但导流室内的具体流动情况并不清楚；申请号为201720882755.8的专利申请《一种模拟压裂液返排控制支撑剂回流的实验装置》和申请号为201610827564.1的专利申请《模拟支撑剂铺置及压裂液返排的实验装置及方法》侧重于过程的可视性，但玻璃板对缝中压裂液无吸收能力，不能说明基质对压裂液渗吸的影响，实验结果可靠性不足。申请号为201320299427.7的专利申请《煤层气井筒气液两相流模拟装置》和申请号为201710205266.3的专利申请《一种模拟煤体中气液两相渗流的试验装置及试验方法》侧重于考虑气液两相流动的多角度研究，更真实的模拟地下环境，但可视化效果较差，主要依靠对实验数据的分析获得结论。
本发明通过岩板与蓝宝石玻璃板的共同作用，可视化模拟高温高压条件下页岩内气液两相的的渗流过程，为气水两相的流动规律以及进一步研究压裂液的返排规律提供依据。
发明内容
本发明的目的是：为了模拟高温高压条件下页岩内气液两相的渗流过程，同时研究气水两相的流动规律和压裂液返排规律，特提供一种页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置，由储液罐、导流管线、2PB系列平流泵、高压泵、渗流板、加热器组成。其结构特征是：2PB系列平流泵用于调节通入渗流板气液量，平流泵的一端导流管线与储液罐或大气直接连通，平流泵的另一端导流管线连接高压泵；高压泵与调压阀连接，调压阀连接压力表，压力表再通过四通阀连接渗流板入口端导流管线；渗流板四周各方位均设有导流管线可进行不同方向的多方位驱替，渗流板由蓝宝石玻璃板、岩板紧密贴合而成。利用原来岩板内存在的天然自支撑裂缝进行水力压裂使之产生明显裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到伸展和支撑，由于裂缝粗糙程度不同伴随产生了错位现象。取出其中一块岩板通过铸造工艺得到与岩板相同形状的蓝宝石玻璃板，将蓝宝石玻璃板与另外一块岩板按照裂缝紧密贴合，四周环绕密封橡胶套以保证气密性，并加有外框，上下用螺栓连接。外框上表面分别安装有3个等距离相间排列的压力传感器与温度传感器，各传感器分别用数据线与数据采集板相连接，数据采集板再与计算机连接；外框下表面连接加热器对渗流板进行加热。渗流板另一端用导流管线通过四通阀连接质量流量计和收集液瓶，以方便数据的采集和分析。
本发明的工作原理：储液罐用于盛放驱替液体——水，2PB系列平流泵一端的导流管线将储液罐中的液体通入渗流板内实现水驱气实验，其流量大小和时间等均通过2PB系列平流泵进行调节，高压泵将驱替液体经调压阀泵入渗流板实现高压条件，加热器对渗流板进行不同程度的加热实现高温条件，渗流板外框上表面的压力传感器和温度传感器通过数据线与数据采集板相连，数据采集板将各压力传感器和温度传感器输入的模拟信号转化为数字信号，再输入计算机储存。渗流板由紧密贴合的蓝宝石玻璃板和岩板组成，二者接触处的缝隙用于模拟地下岩石内的裂缝，初始状态下缝隙内部充满空气，通入水后呈现气液两相流动，此时可透过透明的蓝宝石玻璃板观测岩板的渗吸作用及气液两相的流动规律。渗流板另一端的导流管线通过四通阀连接质量流量计用以测定排出气量，收集液瓶用于收集驱替相——水，实施有关数据的采集和分析。
本发明的有益效果：(1)能真实模拟高温高压条件下页岩内气水两相流动状态，实现了真实岩心渗吸等现象的可视化；(2)本实验装置简单易操作，同时实现水气驱替的全过程模拟并有效观测，降低了实验成本，增强了实验的可操作性；(3)能实现多角度、多方位的驱替过程，更贴近真实地层状况，有助于压裂液返排规律的分析。
附图说明
图1为本发明页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置的结构示意图。
图2为本渗流实验装置中渗流板的内部结构图。
图中：1、储液罐，2、导流管线，3、2PB系列平流泵，4、高压泵，5、调压阀，6、压力表，7、渗流板，8、螺栓，9、外框，10、四通阀，11、压力传感器，12、温度传感器，13、数据线，14、数据采集板，15、计算机，16、质量流量计，17、收集液瓶，18、蓝宝石玻璃板，19、岩板，20、密封橡胶套，21、加热器。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。请参阅图1、图2。页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置，由储液罐1、导流管线2、2PB系列平流泵3、高压泵4、渗流板7、加热器21组成。其结构特征是：2PB系列平流泵3用于调节通入渗流板7气液量，平流泵的一端导流管线2与储液罐1或大气直接连通，平流泵另一端的导流管线连接高压泵4，高压泵4与调压阀5连接，调压阀5连接压力表6，压力表6再通过四通阀10连接渗流板7入口端导流管线2。渗流板7四周各方位均设有导流管线2用以进行不同方向的多方位驱替，渗流板7由蓝宝石玻璃板18、岩板19紧密贴合而成。利用原来岩板内存在的天然自支撑裂缝进行水力压裂使之产生明显裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到伸展和支撑，由于裂缝粗糙程度不同伴随产生了错位现象。取出其中一块岩板通过铸造工艺得到和岩板相同形状的蓝宝石玻璃板18，将蓝宝石玻璃板18与另外一块岩板19按照裂缝紧密贴合，四周环绕密封橡胶套20以保证气密性，并加有外框9，上下用螺栓8连接。外框9上表面分别安装有3个等距离相间排列的压力传感器11与温度传感器12，各传感器分别用数据线13与数据采集板14相连接，数据采集板14再与计算机15连接，外框9下表面连接加热器21对渗流板7进行加热。渗流板7另一端导流管线2通过四通阀10连接质量流量计16和收集液瓶17，以方便数据的采集和分析。
先启动装置后，调节2PB系列平流泵3的通液量，调节调压阀5控制压力，同时使用加热器21对渗流板7进行加热；然后通过2PB系列平流泵3的导流管线2将储液罐1中的液体通入渗流板7内实现不同方位水驱气实验；渗流板7由紧密贴合的蓝宝石玻璃板18和岩板19组成，二者接触处的缝隙用于模拟地下岩心内的裂缝，初始状态下缝隙内部充满空气，通入水后呈现气液两相流动，实验中透过透明的蓝宝石玻璃板18观测岩板19的渗吸作用及气液两相的流动规律；渗流板7另一端的导流管线2用四通阀10连接质量流量计16测定驱出气量；收集液瓶17用于收集驱替相——水，实施有关数据的采集和分析。渗流板7上表面的各压力传感器11和温度传感器12用数据线13将信号传输到数据采集板14，数据采集板14再将收集的的模拟信号转化为数字信号用数据线13输入计算机15储存，即完成实验。
Claims (2)
1.页岩气储层微裂缝高温高压可视化气水两相渗流实验装置，是由储液罐、导流管线、2PB系列平流泵、高压泵、渗流板、加热器组成，其特征是：2PB系列平流泵(3)用于调节通入渗流板(7)气液量，平流泵的一端导流管线(2)与储液罐(1)或大气直接连通，平流泵的另一端导流管线连接高压泵(4)；高压泵(4)与调压阀(5)连接，调压阀(5)连接压力表(6)，压力表(6)再通过四通阀(10)连接渗流板(7)入口端导流管线(2)；渗流板(7)四周各方位均设有导流管线2可进行不同方向的多方位驱替，渗流板(7)由蓝宝石玻璃板(18)、岩板(19)紧密贴合而成，利用原来岩板内存在的天然自支撑裂缝进行水力压裂使之产生明显裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到伸展和支撑，由于裂缝粗糙程度不同伴随产生了错位现象，取出其中一块岩板通过铸造工艺得到与岩板相同形状的蓝宝石玻璃板(18)，将蓝宝石玻璃板(18)与另外一块岩板(19)按照裂缝紧密贴合，四周环绕密封橡胶套(20)以保证气密性，并加有外框(9)，上下用螺栓(8)连接；外框(9)上表面分别安装有3个等距离相间排列的压力传感器(11)与温度传感器(12)，各传感器分别用数据线(13)与数据采集板(14)相连接，数据采集板(14)再与计算机(15)连接；外框(9)下表面可连接加热器21对渗流板(7)进行加热，渗流板(7)另一端用导流管线(2)通过四通阀(10)连接质量流量计(16)和收集液瓶(17)。
2.根据权利要求书1所述的气水两相渗流实验装置，其特征是：本装置用于模拟高温高压条件下页岩内气液两相的渗流过程，其实验方法是：先启动装置，调节2PB系列平流泵(3)的通液量，调节调压阀(5)控制压力，同时使用加热器(21)对渗流板(7)进行加热；然后通过2PB系列平流泵(3)的导流管线(2)将储液罐(1)中的液体通入渗流板(7)内实现不同方位水驱气实验；实验中透过蓝宝石玻璃板(18)观测岩板(19)的渗吸作用及气液两相的流动规律；渗流板(7)的另一端导流管线(2)用四通阀(10)连接质量流量计(16)测定驱出气量；收集液瓶(17)收集驱替相——水，实施有关数据的采集和分析；渗流板(7)上表面的各压力传感器(11)和温度传感器(12)用数据线(13)将信号传输到数据采集板(14)上，最后将数据采集板(14)收集的模拟信号转化为数字信号用数据线(13)输入计算机(15)储存，即完成实验。
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