CN115030690B - 一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置 - Google Patents

一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气体体积解吸计量技术领域，公开了一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置。利用恒温恒速制冷仪冷却循环制冷管内的冷却介质，实现低地温异常储层温度模拟，解决了现有的解吸装置对低于室温的储层温度无法模拟的问题。并且集成了循环制冷管和热电偶加热两种方式的恒温解吸箱，实现了在全储层温度条件下的解吸测量，可以将温度模拟范围扩大到0～90℃，基本上实现了全温度模拟范围的覆盖；还因解吸罐和循环制冷管和热电偶浸泡在恒温介质中，因恒温介质具有温度升降缓慢的特点，能够模拟出低地温异常储层开发温度逐步上升、压力逐步下降的多场景演变过程，并准确动态测定页岩气或煤层气解吸变化规律。

Description

一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置
技术领域
本发明涉及气体体积解吸计量技术领域，具体涉及一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置。
背景技术
页岩气和煤层气都是非构造控制、大面积成藏的天然气，我国页岩气或煤层气资源潜力巨大。目前，页岩气或煤层气的勘探开发尚处于初级阶段，大多数页岩气或煤层气储层缺乏准确的含气量数据。精准评价地层温压条件下页岩气/煤层气含气量将对我国非常规油气勘探开发具有重要意义。现有技术中，解吸法是在模拟地层实际环境的条件下直接测定页岩的含气数量，较为可靠，因此解吸法被用作页岩/煤层气含气量测定的最基本方法。
现场解吸是评价页岩气或煤层气含气性及可采性的关键技术手段。常规的现场解吸恒温装置采用水浴或红外加热方式，可以实现从室温到90℃高温(红外加热可以实现90℃以上高温)的温度区间变化。但是，现有的现场解吸恒温装置对于低于室温的储层温度条件无法模拟。现今勘探实践表明，低温异常地区的页岩气或煤层气资源量巨大，因此，亟待提供一种可准确模拟低地温条件下的页岩气或煤层气现场解吸装置。
发明内容
本发明意在提供一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，可用于准确模拟低地温条件，以解决现有的解吸装置不能现场模拟低地温条件下页岩气或煤层气解吸的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，包括恒温解吸箱和气体测量装置，所述恒温解吸箱包括解吸罐，所述恒温解吸箱设置有连接解吸罐的排气口，所述恒温解吸箱内设有温度传感器，所述解吸罐设有气体压力传感器，所述气体压力传感器和所述温度传感器分别连接数据采集装置；恒温解吸箱内设有缠绕在解吸罐周围的循环制冷管，所述循环制冷管与恒温恒速制冷仪连通，所述解吸罐底部设有热电偶；所述恒温解吸箱与封闭的恒温介质箱连通，所述恒温介质箱内设有恒温介质，所述解吸罐和循环制冷管和热电偶浸泡在恒温介质中；所述气体测量装置包括有气体测量管，所述气体测量管的进气口与恒温解吸箱上连接解吸罐的排气口连接，所述气体测量管的出气口伸入恒温介质箱的恒温介质中。
本方案的原理及优点是：实际应用时，利用恒温恒速制冷仪冷却循环制冷管内的冷却介质，实现低地温异常储层温度模拟，解决了现有的解吸装置对低于室温的储层温度无法模拟的问题。并且集成了循环制冷管和热电偶加热两种方式的恒温解吸箱，实现了在全储层温度条件下的解吸测量，可以将温度模拟范围扩大到0～90℃，基本上实现了全温度模拟范围的覆盖；还因解吸罐和循环制冷管和热电偶浸泡在恒温介质中，因恒温介质具有温度升降缓慢的特点，能够模拟出低地温异常储层开发温度逐步上升、压力逐步下降的多场景演变过程，并准确动态测定页岩气或煤层气解吸变化规律。
再者，由于恒温解吸箱内设有温度传感器，解吸罐设有气体压力传感器，可收集解吸罐气体压力信息和恒温解吸箱内温度信息，并将上述的气体压力信息和恒温解吸箱内温度信息以及预先测定的岩石样品的体积信息代入理想气体状态方程，计算出岩石样品的含气量；另外，由于还设置了气体测量装置，气体测量装置包括有气体测量管，所述气体测量管的进气口与恒温解吸箱上连接解吸罐的排气口连接，所述气体测量管的出气口伸入恒温介质箱的恒温介质中，因此，通过将解吸出的气体收集到恒温介质箱中，可以通过恒温介质箱中液面的变化测量出气体的体积，从而验证测量出岩石样品的含气量。
优选的，作为一种改进，所述气体测量装置包括位于恒温介质箱中的气体测量罐，所述气体测量罐的底部设有与恒温介质箱连通的排液口。通过在恒温介质箱中设置气体测量罐，可以将解吸出的气体收集到恒温介质箱中的气体测量罐中，在气体的作用下，利用气体测量罐底部设有与恒温介质箱连通的排液口将气体测量罐中恒温介质排入恒温介质箱中，可以更加准确的观察气体测量罐中的液面变化，从而测定气体的体积。
优选的，作为一种改进，所述气体测量罐的一侧壁为恒温介质箱的侧壁的一部分，所述气体测量罐的一侧壁上开设有透明的观察窗，所述观察窗上设有刻度标尺。通过观察窗和刻度标尺可以更加方便观察气体测量罐中液面的变化值。
优选的，作为一种改进，所述恒温介质箱内设有液位计。设置液位计可以测量出恒温介质箱内液位的变化，从而计算出进入恒温介质箱内气体的体积。
优选的，作为一种改进，所述恒温解吸箱与恒温介质箱的箱壁设有保温隔热板。保温隔热板可以起到隔热保温的作用，避免恒温解吸箱和恒温介质箱内介质温度受到环境温度的大幅度影响。
优选的，作为一种改进，所述恒温解吸箱设有排液阀。
优选的，作为一种改进，所述恒温解吸箱、恒温介质箱和恒温恒速制冷仪固定在支架上，所述支架底部设有脚轮。
优选的，作为一种改进，所述解吸罐的侧壁上开设有竖向的通槽，所述解吸罐内设有放置岩石样品的橡胶内胆，所述橡胶内胆的出气口与解吸罐的排气口密封连接。通过该设置，能够利用解吸罐所浸泡的油浴或水浴进行加压，可加压到0-30MPa；通过解吸罐的侧壁上开设有竖向的通槽，油浴或水浴的压力通过通槽加压橡胶内胆，从而对橡胶内胆中放置的岩石样品加压，可以根据需要模拟不同的压力环境。
优选的，作为一种改进，所述恒温介质箱设有排液阀。
优选的，作为一种改进，所述循环制冷管贴合解吸罐的外壁。循环制冷管不仅可以起到降低温度的作用，还能起到支撑和保持解吸罐竖向放置的作用。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：恒温解吸箱1，气体测量装置2，恒温恒速制冷仪3，解吸罐11，排气口12，循环制冷管13，热电偶14，恒温介质箱21，恒温介质22，气体测量管23，气体测量罐24，排液口241，观察窗242。
实施例基本如附图1所示，具体实施过程如下：
一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，包括恒温解吸箱1和气体测量装置2，所述恒温解吸箱1包括解吸罐11，所述恒温解吸箱1设置有连接解吸罐11的排气口12，所述恒温解吸箱1内设有温度传感器，所述解吸罐11设有气体压力传感器，所述气体压力传感器和所述温度传感器分别连接数据采集装置；恒温解吸箱内设有缠绕在解吸罐11周围的循环制冷管13，所述循环制冷管13与恒温恒速制冷仪3连通，所述解吸罐11底部设有热电偶14；所述恒温解吸箱1与封闭的恒温介质箱21连通，所述恒温介质箱21内设有恒温介质22，所述解吸罐11和循环制冷管13和热电偶14浸泡在恒温介质22中；所述气体测量装置包括有气体测量管23，所述气体测量管23的进气口与恒温解吸箱1上连接解吸罐11的排气口12连接，在恒温介质箱21内的气体测量罐24，所述气体测量罐24的底部设有与恒温介质箱连通的排液口241。气体测量管23的出气口伸入恒温介质箱21的气体测量罐24中。
气体测量罐24的一侧壁为恒温介质箱的侧壁的一部分，气体测量罐24的一侧壁上开设有透明的观察窗242，所述观察窗242上设有刻度标尺。
具体解吸时，将待解吸的岩心样品放入解吸罐11中，拧紧解吸罐盖子，并将解吸罐11的排气口12连接到气体测量管23上，锁紧相应的控制阀。调节恒温解吸箱1的温度至预定的模拟温度，具体的，当需要模拟高于室温的温度条件时，通过解吸罐11底部设置的热电偶14加热，从而达到相应的模拟温度；当需要模拟低于室温的温度条件时，通过恒温恒速制冷仪3对循环制冷管13中的循环制冷剂降温，从而达到相应的模拟温度。由于解吸罐11、循环制冷管13和热电偶14都是浸泡在恒温介质22中，因此恒温介质22会起到保持解吸罐11温度的作用，持续模拟温度条件下的解吸动作，解吸出的气体通过排气口12进入气体测量管23；由于解吸罐11设有气体压力传感器，恒温解吸箱1内设有温度传感器，通过压力传感器和温度传感器可以获取到岩心样品解吸出的气体压力信息和温度信息，将气体压力信息和温度信息以及岩石样品的体积信息输入理想气体状态方程，就可以计算出岩石样品的解吸气含量。另外，由于还设置了气体测量管23，气体测量管23的出气口伸入恒温介质箱21的气体测量罐24中，因此，解吸出的气体将被收集到气体测量罐24中，可以通过气体测量罐24中液面的变化测量出气体的体积，从而验证测量出岩石样品的含气量。
做为一种改进结构，恒温解吸箱1密封设置，所述解吸罐11的侧壁上开设有竖向的通槽，所述解吸罐11内设有放置岩石样品的橡胶内胆，所述橡胶内胆的出气口与解吸罐11的排气口密封连接。通过该设置，能够利用解吸罐11所浸泡的油浴或水浴对橡胶内胆进行加压，可加压到0-30MPa；通过解吸罐11的侧壁上开设有竖向的通槽，油浴或水浴的压力通过通槽加压橡胶内胆，从而对橡胶内胆中放置的岩石样品加压，不仅可以通过油浴或水浴对解析罐11进行全面的加热或者制冷覆盖，还可以通过对油浴或水浴的压力变化作用于橡胶内胆上，从而模拟出岩石样品在不同的温度和压力环境。
实际应用时，利用恒温恒速制冷仪3冷却循环制冷管13内的冷却介质，可以实现低地温异常储层温度模拟，解决了现有的解吸装置对低于室温的储层温度无法模拟的问题。并且集成了循环制冷管13和热电偶14加热两种方式的恒温解吸箱1，实现了在全储层温度条件下的解吸测量，可以将温度模拟范围扩大到0～90℃，基本上实现了全温度模拟范围的覆盖；还因解吸罐11和循环制冷管13和热电偶14浸泡在恒温介质22中，因恒温介质22具有温度升降缓慢的特点，能够模拟出低地温异常储层开发温度逐步上升、压力逐步下降的多场景演变过程，并准确动态测定页岩气或煤层气解吸变化规律。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，包括恒温解吸箱和气体测量装置，所述恒温解吸箱包括解吸罐，所述恒温解吸箱设置有连接解吸罐的排气口，其特征在于：所述恒温解吸箱内设有温度传感器，所述解吸罐设有气体压力传感器，所述气体压力传感器和所述温度传感器分别连接数据采集装置；恒温解吸箱内设有缠绕在解吸罐周围的循环制冷管，所述循环制冷管与恒温恒速制冷仪连通，所述解吸罐底部设有热电偶；所述恒温解吸箱与封闭的恒温介质箱连通，所述恒温介质箱内设有恒温介质，所述解吸罐和循环制冷管和热电偶浸泡在恒温介质中；所述气体测量装置包括有气体测量管，所述气体测量管的进气口与恒温解吸箱上连接解吸罐的排气口连接，所述气体测量管的出气口伸入恒温介质箱的恒温介质中；所述解吸罐的侧壁上开设有竖向的通槽，所述解吸罐内设有放置岩石样品的橡胶内胆，所述橡胶内胆的出气口与解吸罐的排气口密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述气体测量装置包括位于恒温介质箱中的气体测量罐，所述气体测量罐的底部设有与恒温介质箱连通的排液口。
3.根据权利要求2所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述气体测量罐的一侧壁为恒温介质箱的侧壁的一部分，所述气体测量罐的一侧壁上开设有透明的观察窗，所述观察窗上设有刻度标尺。
4.根据权利要求1所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述恒温介质箱内设有液位计。
5.根据权利要求1或4所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述恒温解吸箱与恒温介质箱的箱壁设有保温隔热板。
6.根据权利要求5所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述恒温解吸箱设有排液阀。
7.根据权利要求6所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述恒温解吸箱、恒温介质箱和恒温恒速制冷仪固定在支架上，所述支架底部设有脚轮。
8.根据权利要求1所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述恒温介质箱设有排液阀。
9.根据权利要求8所述的一种模拟低地温异常储层条件的页岩气或煤层气解吸装置，其特征在于：所述循环制冷管贴合解吸罐的外壁。
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