CN108896509A - 现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统 - Google Patents
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Abstract
一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，包括玻璃解吸缸，玻璃解吸缸上设置有多种测量设备，通过岩心样品在不同温度下解吸过程中产生的气体排出玻璃解吸缸内氯化钠盐水通过旋转罗盘和出水导管排出，调节出水控制旋转罗盘控制出口流量大小；通过连接加热器控制解吸的温度并与温度计检测，模拟地层温度条件下的解吸过程；玻璃解吸缸内的装氯化钠溶液有效地降低解吸气体的溶解度；引流口内回注氯化钠溶液通过连接的回注导管连接玻璃解吸缸可以排出产生的解吸气体到出气导管内；红外气体分析仪用于快速检测解吸气体组分和含量，气体收集袋连接出气导管收集纯净的解吸气体，本发明具有快速性、全面性、精确性和一体化的特点。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气勘探开发技术，特别涉及一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统。
背景技术
近年来，随着油气勘查和开发技术的不断进步，我国页岩气等非常规天然气得到了快速发展，对常规油气进行了有效的补充，促进了当地经济和社会的发展。我国页岩气主要发育于四川盆地及其周边的海相地层中，开发区地形地貌以山区丘陵为主，交通不便。由于我国页岩气地质条件发育的复杂性和受到了多期构造影响，不同沉积背景不同构造单元中含气量和气体组分变化较大，不同地区的页岩气资源条件和丰度差别较大，页岩气中的气体组分也存在较大的差异，如四川盆地周边牛蹄塘组页岩气中含有大量的N2气体，快速全面地评价页岩气含量及其组分对页岩气的资源潜力至关重要，现场解吸实验是快速及时地取得目的层段页岩含气情况最直接的方式。在页岩气探井或调查井施工过程中，页岩含气量的快速识别和组分评价是决定岩心样品采集密度、方式、调整钻井方案的重要依据，用于初步评价钻取层段的含气资源情况和勘探前景。
目前，页岩岩心样品含气性的测试主要采用实验室分析和现场分析。实验室分析主要采用把采集的样品送至实验室进行测试，实验内容包括等温吸附实验、储层物性分析、含水饱和度、气体组分等，分别计算采集页岩的吸附气量和游离气量，缺乏现场分析的直观性和时效性。现场分析实验主要把钻取的岩心放入钢制套管内进行含气量测试实验，把采集的气体样品再送至实验室内进行气体组分等项次的分析，存在着不能直观观察取样岩心解吸过程，收集的气体中常携带大量液体，不能实时开展气体组分和含量分析，缺乏时效性和全面性，影响着钻井取心方案和岩样含气潜力的直接评价。
发明内容
为了克服页岩含气性现场测试不能开展气体组分分析和含量、收集气体携带液体产生误差、真实含气性评价时效性较差的特征，以及解决岩样解吸过程不能直观观察和含气量测量存在误差局限性，本发明的目的是提供一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，能够在现场钻取页岩岩心后，快速放入装置内可以直观地观测解吸过程，包括气量大小、解吸气体的逸出速率和强度，并通过控制温度变化模拟地层温度下的含气情况，能够快速测量页岩含气量，解吸气体可以在现场随时分析气体组分和含量，并能采集不含液体的纯净气体保存输运，实验装置简单易行，精确度高，具有全面性，可为现场钻井取心方案和含气评价提供依据，用于解决目前页岩含气性分析过程中时效性和全面性差、收集气体中携带液体、不能直观观测气体解吸逸散过程的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，包括高强度钢化玻璃解吸缸14，玻璃解吸缸14正上方设置有样品入口盖11，玻璃解吸缸14 的出水孔5连通出水流量控制旋转盘4，出水控制旋转盘4通过旋转螺母6连接在玻璃解吸缸14上，出水流量控制旋转盘4的出口连通带有阀门2的出水导管 1，玻璃解吸缸14内连接有加热器10以及温度计13；玻璃解吸缸14一侧通过注水管8连通引流口9，注水管8上设置有阀门7；玻璃解吸缸14上方一侧通过出气控制阀15连接出气导管16，出气导管16一支路通过通过检测控制阀18 连接红外气体分析仪19，红外气体分析仪19的输出端管路上连接排气控制阀 20；另一支路通过集气控制阀17连接气体收集袋21。
所述的玻璃解吸缸14纵向上有刻度(0-70cm)，且从上向下逐渐增大。
所述的出水控制旋转盘4有直径大小不一的孔。
本发明具有以下效果：本发明可以直观地观测页岩岩心样品解吸气体的逸散过程，可以测量不同温度下页岩样品解吸气量，快速分析解吸气体的组分和含量，收集纯净的解吸气体保存输运，现场评价页岩样品的的含气量、气体组成和含量并使可收集纯净的气体用于实验室其他分析；本发明装置具有直观可视、现场解吸功能全面、简便快捷的特点。
本发明针对页岩气钻井岩心，研发了一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，能够快速全面一体化地观测页岩岩心解吸过程、测量样品在不同温度下的解吸含气量，分析解吸气体组分和含量，收集不携带液体的解吸气体保存输运用于其他实验测试，为页岩含气特征现场快速定性定量评价提供一种快速简易的新装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
参照附图，现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，包括高强度钢化玻璃解吸缸14，玻璃解吸缸14由固定支架3支撑，玻璃解吸缸 14呈长方体型，具有一定的长(a)、宽(b)、高(c)，用于放置页岩岩心样品和容纳岩样解吸的气体；玻璃解吸缸14正上方设置有样品入口盖11，并保证一定的密封性；玻璃解吸缸14的出水孔5连通出水流量控制旋转盘4，出水控制旋转盘4通过旋转螺母6连接在玻璃解吸缸14上，出水流量控制旋转盘4的出口连通带有阀门2的出水导管1，玻璃解吸缸14内连接有加热器10以及温度计13；通过电源加热可以控制玻璃解吸缸14内流体的温度；温度计13连接玻璃解吸缸14，测量玻璃解吸缸14液体的温度；玻璃解吸缸14一侧通过注水管8连通引流口9，注水管8上设置有阀门7；玻璃解吸缸14上方一侧通过出气控制阀 15连接出气导管16，出气导管16一支路通过通过检测控制阀18连接红外气体分析仪19，用于检测收集的解吸气体组分和含量，红外气体分析仪19的输出端管路上连接排气控制阀20；另一支路通过集气控制阀17连接气体收集袋21，收集纯净的解吸气体保存输运，用于其他实验工作；通过回注流体迫使解吸气体进入红外红外气体分析仪19和气体收集袋21开展气体组分分析和收集纯净的解吸气体
所述的玻璃解吸缸14纵向上有刻度(0-70cm)，且从上向下逐渐增大。
所述的出水控制旋转盘4有直径大小不一的孔，通过旋转控制旋转盘4可以控制玻璃解吸缸14内流体的出水速度。
本发明的工作原理为：
一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统通过对钻井页岩岩心样品12在不同温度下解吸过程中产生的气体排出玻璃解吸缸14内氯化钠盐水通过进入出水孔5、出水控制旋转罗盘4和出水导管1排出，玻璃解吸缸14 内装满氯化钠盐水可减少解吸气体在玻璃解吸缸14的溶解度；通过旋转调节出水控制旋转罗盘4中不同直径孔的大小结合解吸速率可控制出口流量大小，解吸的温度由加热器10控制，用于加热玻璃解吸缸14内的氯化钠盐水，温度计用于测量玻璃解吸缸14内氯化钠溶液的温度，即岩心样品的解吸气体温度，可模拟地层温度。由于玻璃解吸缸14透明性好，可以直观地观测岩心样品的解吸过程和强度。解吸完成后或解吸过程中通过引流口9连接注水导管8回注氯化钠盐水使玻璃解吸缸14解吸的气体进去出气导管内16，通过检测控制阀连接红外气体分析仪19检测到气体组分和含量；通过集气控制阀17连接气体收集袋21可以收集纯净解吸气体，保存输运到实验室内进行其他实验分析。
运行时，首先检查装置的密封性，打开出气控制阀15和样品入口盖11，关闭出水控制阀2、注水阀门7、集气控制阀17和监测控制阀18，往玻璃解吸缸14 内加部分氯化钠盐水，之后关闭容器出气控制阀15，把样品入口盖11盖好，出水控制阀2，调节出水流量控制旋转盘4最大直径孔处，观察玻璃解吸缸14内是否有气体产生及导管1内是否有流体流出，等待5分钟，导管1若没有流体流出，说明装置密封性好。
其次，检测封闭性后，打开注水阀门7，打开样品入口盖11和出气控制阀15，通过引流口9注入氯化钠盐水容器，使玻璃解吸缸14内装满、关闭注水阀门7，把钻井岩心样品12快速放入玻璃解吸缸14内，玻璃解吸缸14多余的氯化钠流体通过样品入口盖11和出气控制阀15流出，之后关闭样品入口盖11和出气控制阀 15，调节出水控制旋转罗盘4，使样品解吸页岩样品产气量膨胀导致玻璃解吸缸 14的流体通过出水导管1流出。连接电源，通过加热器10加热使玻璃解吸缸14内的氯化钠溶液达到地层温度后，关闭加热器8，运行时使玻璃解吸缸14内的氯化钠溶液温度处于一定的范围内，若玻璃解吸缸14内的氯化钠溶液下降超过3℃，开启加热器10使玻璃解吸缸14内的氯化钠溶液恢复到地层温度。通过记录玻璃解吸缸14内产生的解吸气量的高度(h)就可以计算出岩心样品的解吸体积
V＝a*b*h。解吸完毕后，打开注水阀门7和监测控制阀18，通过引流口9注入氯化钠溶液，使产生的解吸气体通过出气导管进入红外气体分析仪，稳定一段时间后分析解吸气体的组分和含量，检测完毕后关闭监测控制阀18，打开集气控制阀17，使气体收集袋21收集产生的解吸气体，为减少污染，前期的气体排出。收集的气体保存输运到实验室用于其他实验分析；多余的解吸气体可以通过打开出气控制阀15排出。
应用该装置，可以直观地观测到页岩气钻井岩心样品的解吸过程，计算得出页岩岩心样品的解吸气含量大小，分析解吸气体量的组分和含量，收集纯净的解吸气体用于保存输运。该装置可以在页岩气井现场一体化地快速全面地评价页岩岩心的含气情况，能够较真实地得出含气性大小，气体组分和含量，以及收集纯净的解吸气量保存输运，开展其他实验，为对于快速全面地评估取心设计和钻井方案提供参考，为快速分析页岩含气情况和资源潜力提供了重要依据。该设备直观简单，携带方便，功能全面，可以全面快速定量地测量页岩岩心的含气量，分析气体组分和含量、收集纯净的解吸气体，减少误差，进而快速全面评价研究区目的层段页岩气的资源前景。本发明实施例提供一种现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，用于现场快速全面测定页岩钻井取心样品的含气量、解吸气体组分和含量、纯净解吸气体收集的一体化功能，具有操作简单、快速准确、评价全面的特征，该装置对于快速全面探索页岩含气情况具有重要实用价值。因此，能够快速全面、定性和定量地测量页岩含气性、气体组分分析和纯净解吸气体收集的一体化，并可直观观测页岩样品解吸过程是本发明的关键创新所在。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所述的技术方案进行修改，而这些修改，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范畴。
Claims (3)
1.现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，其特征在于，包括高强度钢化玻璃解吸缸(14)，玻璃解吸缸(14)正上方设置有样品入口盖(11)，玻璃解吸缸(14)的出水孔(5)连通出水流量控制旋转盘(4)，出水控制旋转盘(4)通过旋转螺母(6)连接在玻璃解吸缸(14)上，出水流量控制旋转盘(4)的出口连通带有阀门(2)的出水导管(1)，玻璃解吸缸(14)内连接有加热器(10)以及温度计(13)；玻璃解吸缸(14)一侧通过注水管(8)连通引流口(9)，注水管(8)上设置有阀门(7)；玻璃解吸缸(14)上方一侧通过出气控制阀(15)连接出气导管(16)，出气导管(16)一支路通过通过检测控制阀(18)连接红外气体分析仪(19)，红外气体分析仪(19)的输出端管路上连接排气控制阀(20)；另一支路通过集气控制阀(17)连接气体收集袋(21)。
2.现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，其特征在于，所述的玻璃解吸缸(14)纵向上有刻度0-70cm，且从上向下逐渐增大。
3.现场测量收集页岩解吸气量及组分分析一体化的实验系统，其特征在于，所述的出水控制旋转盘(4)有直径大小不一的孔。
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