CN108645750B - 一种新型页岩气现场解吸试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种新型页岩气现场解吸试验装置，涉及测量技术领域；其特征在于：空气锤(1)通过空气锤支架(2)进行固定，解吸罐(6)放置于空气锤支架(2)的底面上，解吸罐压帽(4)与解吸罐(6)通过螺纹方式进行密封配合；空气锤导轨(12)底部设有弹簧(8)，弹簧(8)上放置有岩心(7)；解吸罐(6)底部安装有液位传感器(15)；解吸罐(6)侧面下部设有进油孔(13)；解吸罐(6)内侧面设有电加热器(11)；解吸罐压帽(4)顶面上安装有取样口(9)、泄油孔(3)与压力传感器(10)。本发明结构简单，设计巧妙，可有效地降低由于岩心内部低压力系数造成的测量误差，获得其真实的含气量数据。
Description
技术领域
本发明涉及计量测量技术领域，尤其是一种新型页岩气现场解吸试验装置。
背景技术
近二十年，美国页岩气开发获得巨大成功，使之完成了能源革命，改变了世界能源格局。中国页岩气资源总量134万亿立方米，居世界第一。随着中石化在重庆涪陵焦石坝及中石油在四川长宁、威远等地龙马溪组页岩气勘探开发工作，使得我国目前页岩气的开发及利用已居世界第二位。
目前，国际通用评价页岩气资源优劣主要有保存条件(地质构造特征)、页岩含气量、优质页岩厚度、TOC(有机质总量)、R0(有机质成熟度)等主要指标。其中页岩含气量是一非常重要指标，代表每吨页岩中含有多少页岩气(单位：立方米/吨)。页岩含气量数据主要是在钻井现场通过现场解吸试验获得。随着中国页岩气开发的推进，发现四川盆地外复杂构造区，页岩的厚度、TOC、R0、埋深等指标都比较理想，但现场解吸实验页岩含气量偏低，甚至没有，并且大量的钻井获取的岩心现场解吸实验甲烷含量低，氮气组成高。
近几年通过大量的研究发现，造成四川盆地外页岩现场解吸甲烷含量低，氮气组成高与其地质特征及与未及时调整现场解吸实验方法有很大关系。由于四川盆地外复杂构造区经历多次的地质运动，造成地下页岩压力系数偏低；钻井时，泥浆对岩心的污染。页岩岩心由于含泥质成分，岩心吸水膨胀、固体颗粒堵塞等，导致岩心内部甲烷气体无法有效地运移出来，所以造成岩心现场解吸实验数据不准确，不能客观地反映页岩真实的含气性。
有鉴于此，本发明提供一种新型页岩气现场解吸试验装置。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能将岩心内部甲烷气体有效地运移出来的能够准确测量页岩真实含气量的新型页岩气现场解吸试验装置。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：
本发明提供的一种新型页岩气现场解吸试验装置，主要包括空气锤、解吸罐与解吸罐压帽；其特征在于：空气锤通过空气锤支架进行固定，解吸罐放置于空气锤支架的底面上，解吸罐压帽与解吸罐螺纹方式进行密封配合；空气锤下方的锤体与空气锤导轨配合，空气锤导轨中下部设有孔，空气锤导轨底部设有弹簧，解吸罐底部安装有液位传感器；解吸罐侧面下部设有进油孔，进油孔外连接有三通阀；解吸罐内侧面设有电加热器；解吸罐压帽上安装有取样口与泄油孔，取样口与泄油孔均设有阀门；解吸罐压帽内安装有压力传感器，数据线引出来；解吸罐内装有液体。
所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其中：解吸罐压帽与解吸罐之间设有密封圈。
所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其中：弹簧为压簧，上下面均为平面，方便岩心的放置。
所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其中：弹簧上放置有岩心。
所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其中：解吸罐中的液体为油。
一种新型页岩气现场解吸试验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)岩心被取出后，装入充满液体的解吸罐中；
2)拧上解吸罐压帽后，安装取样口与泄油孔相关管线阀门，通过电加热器设定实验温度；
3)通过三通阀从进油孔中持续通过恒流泵向解吸罐中注入液体，直至泄油孔有液体流出，说明解吸罐中已完全充满液体；
4)停泵后，关闭泄油孔在通过三通阀关闭进油孔的阀门后，再打开进油孔外侧的三通阀，解吸罐内液体从进油孔中流出后通过三通阀的第三出口流出，直至解吸罐内压力平衡，进油孔不再有液体流出后；
5)关闭进油孔外侧的三通阀，此时，液体传感器测量出解吸罐内液体的实际高度，计算出解吸罐内由于液体流出产生的负压空间容积；
6)启动带有锤体的空气锤，锤体不断冲击岩心，直至其破碎，岩心中页岩气便会从新破碎产生的端面流出；
7)通过压力传感器测量解吸罐内气体压力，通过气体方程PV＝nRT计算出解吸气总量。
所述一种新型页岩气现场解吸试验装置的使用方法，其中：根据需要通过取样口定量地取样进行气体组分分析。
有益效果
本发明在使用时，由于垂体的冲击作用使岩心尽可能多的产生碎块，增大页岩气暴露面积，减少了页岩气流出阻力。由于油不会对岩心内部微裂缝产生影响，这样，泥浆污染造成岩心吸水微裂缝膨胀及泥浆固体颗粒堵塞阻碍页岩气流出的现象得以避免。
本发明结构简单，设计巧妙，可有效地降低由于岩心内部低压力系数造成的测量误差，获得其真实的含气量数据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标记：1、空气锤；2、空气锤支架；3、泄油孔；4、解吸罐压帽；5、锤体；6、解吸罐；7、岩心；8、弹簧；9、取样口；10、压力传感器；11、电加热器；12、空气锤导轨；13、进油孔；14、三通阀；15、液位传感器；16、液体。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出一种新型页岩气现场解吸试验装置的具体实施方式、结构、特征及其效果，详细说明如后。
参见附图1，本发明提供的一种新型页岩气现场解吸试验装置，主要包括空气锤1、解吸罐6与解吸罐压帽4；其特征在于：空气锤1通过空气锤支架2进行固定，解吸罐6放置于空气锤支架2的底面上，解吸罐压帽4与解吸罐6螺纹方式进行密封配合；空气锤1下方的锤体5与空气锤导轨12配合，空气锤导轨12中下部设有孔，空气锤导轨12底部设有弹簧8，解吸罐6底部安装有液位传感器15；解吸罐6侧面下部设有进油孔13，进油孔13外连接有三通阀14；解吸罐6内侧面设有电加热器11；解吸罐压帽4上安装有取样口9与泄油孔3，取样口9与泄油孔3均设有阀门；解吸罐压帽4内安装有压力传感器10，数据线引出来；解吸罐6内装有液体16；解吸罐压帽4与解吸罐6之间设有密封圈；弹簧8为压簧；弹簧8上放置有岩心7；解吸罐6中的液体16为油。
在使用时，岩心7被取出后，装入充满油的解吸罐6中，拧上解吸罐压帽4后，安装取样口9与泄油孔3相关管线阀门，通过电加热器11设定实验温度；通过电加热器11设定实验温度；通过三通阀14从进油孔13中持续通过恒流泵向解吸罐6中注入油，直至泄油孔3有油流出，说明解吸罐6中已完全充满油；停泵后，关闭泄油孔3在通过三通阀14关闭进油孔13的阀门后，再打开进油孔13外侧的三通阀14，解吸罐6内油从进油孔13中流出后通过三通阀14的第三出口流出，直至解吸罐6内压力平衡，进油孔13不再有油流出后，关闭进油孔13外侧的三通阀14，此时，液体传感器15测量出解吸罐6内油的实际高度，可计算出解吸罐6内由于油流出产生的负压空间容积，以便后期修正测量数据。
此时启动带有锤体5的空气锤1，锤体5不断冲击岩心7，直至其破碎，岩心中页岩气便会从新破碎产生的端面流出；由于油不会对岩心内部微裂缝产生影响，这样，泥浆污染造成岩心吸水微裂缝膨胀及泥浆固体颗粒堵塞阻碍页岩气流出的现象得以避免；冲击振动过程中，弹簧8保证锤体5能将冲击有效地作用在岩心7上。
随着岩心7源源不断地解吸出页岩气，通过压力传感器10测量解吸罐6内气体压力，通过气体方程PV＝nRT便可计算出解吸气总量。
在整个解吸实验过程中，由于使用油16置换出解吸罐6中空气，因此可以根据需要通过取样口9定量地取样进行气体组分分析，避免了由于空气造成的样品组分分析误差。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种新型页岩气现场解吸试验装置，主要包括空气锤(1)、解吸罐(6)与解吸罐压帽(4)；其特征在于：空气锤(1)通过空气锤支架(2)进行固定，解吸罐(6)放置于空气锤支架(2)的底面上，解吸罐压帽(4)与解吸罐(6)螺纹方式进行密封配合；空气锤(1)下方的锤体(5)与空气锤导轨(12)配合，空气锤导轨(12)中下部设有孔，空气锤导轨(12)底部设有弹簧(8)，解吸罐(6)底部安装有液位传感器(15)；解吸罐(6)侧面下部设有进油孔(13)，进油孔(13)外连接有三通阀(14)；解吸罐(6)内侧面设有电加热器(11)；解吸罐压帽(4)上安装有取样口(9)与泄油孔(3)，取样口(9)与泄油孔(3)均设有阀门；解吸罐压帽(4)内安装有压力传感器(10)，数据线引出来；解吸罐(6)内装有液体(16)。
2.如权利要求1所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其特征在于：解吸罐压帽(4)与解吸罐(6)之间设有密封圈。
3.如权利要求1-2所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其特征在于：弹簧(8)为压簧，上下面均为平面。
4.如权利要求3所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其特征在于：弹簧(8)上放置有岩心(7)。
5.如权利要求1所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置，其特征在于：解吸罐(6)中的液体(16)为油。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的一种新型页岩气现场解吸试验装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)岩心(7)被取出后，装入充满液体(16)的解吸罐(6)中；
2)拧上解吸罐压帽(4)后，安装取样口(9)与泄油孔(3)相关管线阀门，通过电加热器(11)设定实验温度；
3)通过三通阀(14)从进油孔(13)中持续通过恒流泵向解吸罐(6)中注入液体(16)，直至泄油孔(3)有液体(16)流出，说明解吸罐中已完全充满液体(16)；
4)停泵后，关闭泄油孔(3)在通过三通阀(14)关闭进油孔(13)的阀门后，再打开进油孔(13)外侧的三通阀(14)，解吸罐(6)内液体(16)从进油孔(13)中流出后通过三通阀(14)的第三出口流出，直至解吸罐(6)内压力平衡，进油孔(13)不再有液体(16)流出后；
5)关闭进油孔(13)外侧的三通阀(14)，此时，液体传感器(15)测量出解吸罐(6)内液体(16)的实际高度，计算出解吸罐(6)内由于液体(16)流出产生的负压空间容积；
6)启动带有锤体(5)的空气锤(1)，锤体(5)不断冲击岩心(7)，直至其破碎，岩心中页岩气便会从新破碎产生的端面流出；
7)通过压力传感器(10)测量解吸罐(6)内气体压力，通过气体方程PV＝nRT计算出解吸气总量。
7.如权利要求6所述一种新型页岩气现场解吸试验装置的使用方法，其特征在于：根据需要通过取样口(9)定量地取样进行气体组分分析。
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