CN108663498A - 高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法，包括：密闭解吸箱及贯穿设置于密闭解吸箱外壁的温度压力调节单元，其中，密闭解吸箱包括：箱体；箱体顶盖，箱体顶盖设置于箱体上，与箱体连接，箱体顶盖设有开口；岩芯夹持器，岩芯夹持器设置于箱体内壁上；导气管，导气管设置于箱体顶盖的开口处。本发明的优点在于：能够最大限度地保护页岩的孔隙结构；可以针对实际地质条件，通过温度、压力控制获得实际地质条件的含气量，并能保证含气量的计算精度；针对页岩低孔、低渗的特点，采取先解吸、后压裂的方式能够保证解吸气含量的测试精度，并根据解析气含量的测试结果提高页岩气藏储量的计算可靠性和经济性。

Description

高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法

技术领域

本发明涉及页岩气勘探开发领域，更具体地，涉及一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法。

背景技术

页岩含气量是资源评价和选区评价的重要参数，也是页岩是否具有工业价值、经济效益的重要指标。页岩含气量通常通过现场解吸获得，传统解吸装置直接将岩芯放置在恒温水槽中的解吸罐，解吸至含气量不在变化，存在以下不足：(1)压力递减过快，可能破坏了页岩的孔隙结构(如压力递减过快，粘土矿物膨胀，堵塞孔隙)，导致岩芯中的天然气不能充分解吸出来，虽有后期将岩芯粉碎来获得残余气，但这粉碎的过程显然增大了含气量，因为在实际地质条件下是不可能将页岩层粉碎来获得含气量的，实际页岩层的含气量明显要小于实验测试的解吸气含量和残余气含量；(2)解析过程中，解吸至解吸罐中的气体含量不在变化不符合实际地质情况，实际地质条件下不同地区的页岩压降不同，在地下成一压降漏斗的形状，越靠近井筒压降越大，压力越低，在远离井筒的方向上压降变小，压力增大，说明距井筒的距离不同，在地下实际情况页岩的解吸含气量也不同。因此，这一解吸含气量不能反映真实地质情况，在勘探阶段，可以据此获得的含气量计算页岩的资源量，但在开发阶段，需要根据实际地质条件，根据生产的不同阶段、不同的压力条件获得实际的含气量计算储量。

另一方面，页岩具有纳米级孔隙发育多，微米级微孔发育少的特点，以孔隙直径小于100nm为主，占50％以上，个别样品超过90％，微米级孔隙直径含量一般小于5％，渗透率一般小于0.003mD，这就决定了页岩低孔、低渗的特点，解吸气主要集中在岩芯表面附近页岩层，这部分气体散失是解吸气的主要组成部分，岩芯内部具有低孔、低渗的特点，由降压引起的气体解吸较少。

因此，有必要开发一种集高温降压、压裂等功能于一体的页岩气现场解吸实验装置及方法，进一步获得比较接近地下实际地质条件的含气量数据，以提高页岩气藏储量的可靠性和经济性评价。。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法，其通过密闭解吸箱、温度压力调节单元和压裂单元相结合，能够获得不同温度、不同压力下页岩的含气量，并保证含气量的计算精度，以满足科研和生产的需要。

根据本发明的一方面，提出了一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，包括：

密闭解吸箱及贯穿箱体设置于所述密闭解吸箱外壁的温度压力调节单元，其中，所述密闭解吸箱包括：

箱体；

箱体顶盖，所述箱体顶盖设置于所述箱体上，与所述箱体连接，所述箱体顶盖设有开口；

岩芯夹持器，所述岩芯夹持器设置于所述箱体内壁上；

导气管，所述导气管设置于所述箱体顶盖的开口处。

优选地，所述岩芯夹持器包括：

底岩芯夹持器，所述底岩芯夹持器设置于靠近所述箱体底部的内壁上。

优选地，所述岩芯夹持器还包括：

侧岩芯夹持器及压裂单元，所述侧岩芯夹持器及压裂单元设置于所述箱体中部的内壁上。

优选地，所述侧岩芯夹持器及压裂单元与所述箱体活动连接。

优选地，所述侧岩芯夹持器及压裂单元通过密闭元件贯穿箱体设置于所述箱体的外壁上。

优选地，所述装置还包括：

设置于所述箱体和所述箱体顶盖之间的密封圈。

优选地，所述温度压力调节单元通过密闭元件设置于所述箱体外壁上，所述密闭单元件是密封圈。

优选地，所述箱体与所述箱体顶盖通过螺纹连接。

根据本发明的另一方面，提出了一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法，包括以下步骤：

步骤1，将待实验页岩岩芯放入解吸实验装置内，根据所述待实验页岩岩芯的直径调整所述岩芯夹持器；

步骤2，通过温度压力调节单元调节所述解吸实验装置的温度和压力；

步骤3，当所述解吸实验装置的箱体内待实验页岩岩芯内的气体停止释放时，通过压裂单元对所述待实验页岩岩芯进行压裂，压裂后进行解吸实验并获取解吸气含量。

优选地，步骤2包括：

通过调节所述温度压力调节单元，使所述解吸实验装置与井下的温度和压力保持一致。

根据本发明的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置及方法，其优点在于：能够最大限度地保护页岩的孔隙结构；可以针对实际地质条件，通过温度、压力控制获得实际地质条件的含气量，并能保证含气量的计算精度；针对页岩低孔、低渗的特点，采取先解吸、后压裂的方式能够提高页岩气藏储量的可靠性和经济性。

本发明的装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法的流程图。

附图标记说明：

1、箱体；2、箱体顶盖；3、密封圈；4、底岩芯夹持器；

5、侧岩芯夹持器及压裂单元；6、导气管；7、温度压力调节单元。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，包括：

密闭解吸箱及贯穿设置于密闭解吸箱外壁的温度压力调节单元，其中，密闭解吸箱包括：

箱体；

箱体顶盖，箱体顶盖设置于箱体上，与箱体连接，箱体顶盖设有开口；

岩芯夹持器，岩芯夹持器设置于箱体内壁上；

导气管，导气管设置于箱体顶盖的开口处以连接集气量筒等装置。导气管用于将岩芯中的解析气导出箱体，以便于对解吸气含量进行精确测试。导气管外接集气量筒等装置。顶盖的开口处设置有密闭开关，用于保持箱体内的温度压力。

其中，箱体顶盖和箱体通过螺纹连接，并通过密封圈对装置内部的气体进行密封，温度压力调节单元通过密闭元件固定于所述箱体外壁上，岩芯夹持器可根据岩芯直径进行调节，密闭单元件是密封圈。

作为优选方案，岩芯夹持器包括：

底岩芯夹持器，底岩芯夹持器设置于靠近箱体底部的内壁上。

底岩芯夹持器，包括支架和运动部，其中运动部与支架活动连接，运动部能够调节，并与页岩岩芯直径相匹配。

作为优选方案，岩芯夹持器还包括：

侧岩芯夹持器及压裂单元，侧岩芯夹持器及压裂单元设置于箱体中部的内壁上。

其中，侧岩芯夹持器及压裂单元在箱体上活动连接，能够进行伸缩运动，从而能够实现对所夹持的岩芯施加压力。侧岩芯夹持器及压裂单元通过密闭元件设置于所述箱体上，密闭单元件可以是密封圈。连接方式和密闭单元不限于本发明所指的连接方式，可以是本领域技术人员所知的其他连接关系。

通过控制侧岩芯夹持器及压裂单元，可以对岩芯进行压裂。

针对页岩低孔、低渗的特点，采取先解吸、后压裂的方式能够保证解吸气含量的测试精度，并根据解析气含量的测试结果提高页岩气藏储量的计算可靠性和经济性。

根据本发明的另一方面提出了一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法，包括以下步骤：

首先将待实验页岩岩芯放入密闭解吸箱中，进行密封隔离，并根据待实验页岩岩芯直径调整岩芯夹持器，使之夹紧待实验页岩岩芯；

根据实际地质条件调节温度压力调节单元，增加密闭解吸箱的箱体内的温度和压力，使待实验页岩岩芯所处的条件与地下页岩气藏的温度和压力保持一致。

根据实验的需求，调节温度压力调节单元，使密闭解吸箱的箱体内的温度和压力满足实验的要求。

当箱体内待实验页岩岩芯的的气体停止释放时，利用压裂单元对待实验页岩岩芯开始压裂，压裂后进行解吸实验，并获取相应条件下的解吸气含量。

本发法针对页岩气现场解吸装置温度、压力不能控制的缺点，加入温度压力调节单元和压裂单元，使解吸装置的温度、压力可控。

实施例1

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置的结构示意图。图2示出了根据本发明的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法的流程图。

根据本发明的一个示例性实施例的一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，包括：密闭解吸箱及贯穿设置于密闭解吸箱外壁的温度压力调节单元7。

密闭解吸箱包括：箱体1；箱体顶盖2，通过螺纹与箱体1连接，并通过密封圈3进行密封，在箱体顶盖2上设有开口；导气管6，设置于所述箱体顶盖2的开口处；底岩芯夹持器4，设置于靠近箱体1底部的内壁上；侧岩芯夹持器及压裂单元5，设置在箱体1中部的内壁上，且贯穿于箱体1的外壁，并通过密闭单元固定。

利用上述装置，首先将待实验页岩岩芯放入密闭解吸箱的箱体1内，并通过底岩芯夹持器4和侧岩芯夹持器及压裂单元5夹紧；

通过温度压力调节单元7调节箱体1内的温度和压力，使待实验页岩岩芯所处条件与地下页岩气藏温压条件保持一致。

根据实验需求不同，即测试条件和生产条件的不同，通过温度压力调节单元7调节箱体1内的温度和压力，使之满足实验要求。

当箱体1内待实验页岩岩芯内的气体停止释放时，利用侧岩芯夹持器及压裂单元5对待实验页岩岩芯进行压裂，压裂后进行解吸实验，并获取相应条件下的解吸气含量。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。

Claims (10)

1.一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，包括：密闭解吸箱及贯穿箱体设置于所述密闭解吸箱外壁的温度压力调节单元，其中，所述密闭解吸箱包括：

箱体；

箱体顶盖，所述箱体顶盖设置于所述箱体上，与所述箱体连接，所述箱体顶盖设有开口；

岩芯夹持器，所述岩芯夹持器设置于所述箱体内壁上；

导气管，所述导气管设置于所述箱体顶盖的开口处。

2.根据权利要求1所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述岩芯夹持器包括：

底岩芯夹持器，所述底岩芯夹持器设置于靠近所述箱体底部的内壁上。

3.根据权利要求2所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述岩芯夹持器还包括：

侧岩芯夹持器及压裂单元，所述侧岩芯夹持器及压裂单元设置于所述箱体中部的内壁上。

4.根据权利要求3所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述侧岩芯夹持器及压裂单元与所述箱体活动连接。

5.根据权利要求4所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述侧岩芯夹持器及压裂单元通过密闭元件贯穿所述箱体设置于所述箱体上。

6.根据权利要求1所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述装置还包括：

设置于所述箱体和所述箱体顶盖之间的密封圈。

7.根据权利要求1所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述温度压力调节单元通过密闭元件设置于所述箱体外壁上。

8.根据权利要求1所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，其中，所述箱体与所述箱体顶盖通过螺纹连接。

9.一种高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法，利用权利要求1-8中任意一项所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验装置，包括以下步骤：

步骤1，将待实验页岩岩芯放入解吸实验装置内，根据所述待实验页岩岩芯的直径调整所述岩芯夹持器；

步骤2，通过温度压力调节单元调节所述解吸实验装置的温度和压力；

步骤3，当所述解吸实验装置的箱体内待实验页岩岩芯内的气体停止释放时，通过压裂单元对所述待实验页岩岩芯进行压裂，压裂后进行解吸实验并获取解吸气含量。

10.根据权利要求9所述的高温降压并压裂的页岩气现场解吸实验方法，其中，步骤2包括：

通过调节所述温度压力调节单元，使所述解吸实验装置与井下的温度和压力保持一致。