CN205719852U - Co2置换页岩气及页岩对页岩气或co2的吸附解析模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

一种CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，包括CO₂气瓶和CH₄气瓶，CO₂气瓶和CH₄气瓶分别连接第一活塞容器和第二活塞容器的输入端，第一活塞容器和第二活塞容器的动力驱动端连接有动力驱动系统，输出端均连接至填砂管的输入端，并在连接管线上设置有真空泵和标定系统，填砂管放置在恒温箱内，并且连有轴压泵，输出端连接至尾气回收瓶，并在管路上设置回压控制系统和红外线气体分析仪；本实用新型可以模拟并测试不同状态的CO₂在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果；同时还可以利用该实验装置进行页岩对CH₄或CO₂的吸附、解析实验，研究页岩在不同温度、压力条件下的气体吸附、解析规律。

Description

CO2置换页岩气及页岩对页岩气或CO2的吸附解析模拟测试 装置

技术领域

本实用新型属于油气田开发工程技术领域，特别涉及一种CO₂置换页岩气及页岩对页岩气（主要成分CH₄）或CO₂的吸附解析模拟测试装置。

背景技术

我国页岩气资源非常丰富，页岩气的高效开发对缓解我国能源供需矛盾意义重大，由于页岩气具有低孔低渗的特征，开发页岩气必须进行储层压裂。因此，压裂液的选择至关重要。根据美国成功开采页岩气的经验，主要采用水力压裂技术，但该技术需要消耗大量的水资源而且污染严重。

无论是CO₂压裂页岩储层，还是CO₂驱替页岩气，都会有CO₂置换页岩气这一现象，因此，CO₂置换页岩气作为一种开发页岩气的新技术是目前国内外的研究热点之一。CO₂置换页岩气在原理上有三个优势：CO₂能置换吸附在页岩上的CH₄；CO₂与页岩的吸附强度高于CH₄；CO₂不会使页岩层产生粘土膨胀，与此同时，可以实现部分CO₂埋存在地下，实现温室气体减排，减少水力压裂技术对环境造成污染，有助于环保，在技术和经济上的优势决定其将成为未来页岩气高效开发的新技术。

然而，目前关于CO₂置换甲烷的测试研究有以下几点不足，首先，模拟测试CO₂与岩石作用的装置多主要应用于测试吸附等温线或是吸附等温过程，测试CO₂置换CH₄的装置极少；其次，CO₂置换CH₄技术针对煤岩较多，针对页岩极少；最后，仅有的CO₂置换CH₄的装置所使用的气体测量装置不能实现对置换效果的实时监测。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种CO₂置换页岩气及页岩对页岩气（主要成分CH₄）或CO₂的吸附解析模拟测试装置，可以实时模拟并测试不同状态的CO₂在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。同时还可以利用该实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO₂的吸附、解析实验，研究页岩岩心在不同温度、压力条件下的气体吸附、解析规律。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，包括CO₂气瓶9和CH₄气瓶17，CO₂气瓶9的出口端连接至第一活塞容器7，CH₄气瓶17的出口端连接至第二活塞容器15，第一活塞容器7和第二活塞容器15的动力驱动端均连接液压动力驱动系统57，输出端均连接放置在恒温箱40内的填砂管41的输入端，并在连接管路上设置有真空泵25和标定系统58，填砂管41的输出端连接尾气回收瓶56，并在连接管路上设置有红外气体分析仪54和回压控制系统59。

所述CO₂气瓶9依次连接第一增压泵10、第二安全阀11、第二压力传感器12、第三阀8、第一活塞容器7和第四阀13，第四阀13的出口连接第七阀21和第一流量计22；

所述CH₄气瓶17依次连接第二增压泵18、第三安全阀19、第三压力传感器20、第六阀16、第二活塞容器15和第七阀21，第七阀21的出口连接第四阀13和第一流量计22；

所述真空泵25输入端连接第一流量计22且连接管路上设置有单向阀23和第八阀24，真空泵25的输出端连接有第五安全阀33。

所述压动力驱动系统57包括依次连接的第一储液槽1、第一阀2、平流泵3、第一压力传感器4和第一安全阀5，压动力驱动系统57通过第二阀6连接第一活塞容器7的驱动端，通过第五阀14连接第二活塞容器15的驱动端。

所述标定系统58包括标准室30和标准块室32，标准块室32内放置有已知体积的页岩岩心样品块，标准室30的入口连接单向阀23的出口，并在管路上设置有第九阀26、高精度温度传感器27、第四压力传感器28和第四安全阀29，出口经第十阀31连接标准块室32，标定系统58利用气体的状态方程定律标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积和仪器内部体积。

所述填砂管41连有依靠液压驱动的轴压泵38，轴压泵38作用在于压实样品室43内页岩粉末上，模拟地层条件下页岩的受压状态，轴压泵38的输入端连接第二储液槽36并在管路上设置有第十一阀37，输出端连接填砂管41的输入端并在管路上设有第十二阀39，填砂管41的输入端与单向阀23的输出端相连接并在管路上设置第六安全阀34和第五压力传感器35，输出端依次连接第六压力传感器44和第十三阀45，填砂管41内部包括样品室43和连接样品室43的带凹槽的活塞42，活塞42在贴近页岩一侧上设计有凹槽，其目的在于增加气体与页岩的接触面积，使得气体置换和吸附过程进行的更加充分。

所述回压控制系统59用于控制填砂管出口端压力，模拟真实地层压力状态，其包括电动回压泵50、回压缓冲容器52和回压阀46，电动回压泵50输入端连接第七安全阀49，输出端接回压缓冲容器52并在其管路中设置第十四阀51，回压缓冲容器52与回压阀46之间的连接管路中设置有第七压力传感器47和第六安全阀48，回压阀46的输入端与第十三阀45的输出端连接，输出端依次连接第二流量计53、红外线气体分析仪54、第十五阀55和尾气回收瓶56。

所述第二流量计53和红外线气体分析仪54，对气体组分和各组分流量进行实时测量，与气相色谱分析仪相比克服了测量结果滞后的缺点。

所有连接管路均采用316L管路，以防CO₂对管路的酸性腐蚀；且连接第三阀8和第六阀16到第二流量计53之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。

本实用新型还提供了基于所述一种CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置的方法，包括CO₂置换页岩气模拟测试方法和页岩岩心对页岩气或CO₂的吸附、解析实验方法，其特征在于，

CO₂置换页岩气模拟测试方法包括如下步骤：

步骤1，对恒温箱40设定实验温度；

步骤2，检测实验装置密封性，保证密封效果；

步骤3，标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积；

步骤4，对装置进行抽真空，设置回压阀46的压力；

步骤5，向页岩岩心中注入CH₄气体至饱和；

步骤6，注CO₂置换CH₄；

步骤7，处理实验数据；

步骤8，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，可以得到压力—采气量之间的关系、温度—采气量之间的关系，从而研究不同状态的CO₂在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果；

页岩岩心对页岩气或CO₂的吸附、解析实验方法包括如下步骤：

步骤1，对恒温箱40设定实验温度；

步骤2，检测实验装置密封性，保证密封效果；

步骤3，标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积；

步骤4，对装置进行抽真空，设置回压阀46的压力；

步骤5，向页岩岩心注入CH₄/CO₂至饱和；

步骤6，降压解析，处理实验数据；

步骤7，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，可得到时间—吸附量/解析量之间的关系，压力—吸附量/解析量之间的关系，温度—吸附量/解析量之间的关系，从而研究页岩岩心在不同温度、压力条件下的气体吸附、解析规律。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型专用于模拟并测试不同状态的CO₂在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。同时还可以利用该实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO₂的吸附、解析实验，研究页岩岩心在不同温度、压力条件下的气体吸附、解析规律。

（2）第一增压泵10和第二增压泵18不仅可以为系统管路起到增压的作用，还可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量。

（3）本实用新型减小测试误差的方法：一是采用适当内径的管线；二是采用标定系统58标定体积，标定系统58包括标准室30和标准块室32，标定系统58利用气体的状态方程标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积和容器体积，可以有效减小测试的误差。

（4）本实用新型的恒温箱40可以根据需要控制填砂管中页岩粉末的温度，轴压泵38可以对页岩粉末进行压实作用，与回压控制系统57共同控制填砂管中的压力，可进行不同温度、压力下的置换实验。

（5）本实用新型使用材料为页岩粉末，不能够模拟绝对真实的置换过程。

（6）本实用新型包括第二流量计53和红外线气体分析仪54，能够快速测量混合气体的总体积流量和各组分的浓度，实现实时计量填砂管输出气体各成分的量的功能，直观反映CO₂置换CH₄的效果。

（7）本实用新型装置中所有连接管路均采用316L管路，以防CO₂对管路的酸性腐蚀；且连接第三阀8和第六阀16到第二气体流量计53之间的所有管路用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，一种CO₂置换页岩气模拟测试装置,包括CO₂气瓶9和CH₄气瓶17，所述CO₂气瓶9和CH₄气瓶17分别连接第一活塞容器7和第二活塞容器15的输入端，第一活塞容器7和第二活塞容器15的动力驱动端连接有液压动力驱动系统57，输出端均连接至填砂管41的输入端，并在连接管线上设置有真空泵25、标定系统58，填砂管41放置在恒温箱40内，并且连有轴压泵38，输出端连接至尾气回收瓶56，并在管路上设置外线气体分析仪54和回压控制系统59，其中：

CO₂气瓶9能够根据需要接入气体，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，便于稳定地存储与输出CO₂。CO₂气瓶9依次连接第一增压泵10、第二安全阀11、第二压力传感器12、第三阀8、第一活塞容器7和第四阀13。第一增压泵10的作用是是增加CO₂气体的压力使其压力达到需要值。第一活塞容器7采用液压驱动装置，可以将具有一定压力CO₂气体稳定的注入填砂管中。

CH₄气瓶17能够根据需要接入气体，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，便于稳定地存储与输出CH₄。CH₄气瓶17依次连接第二增压泵18、第三安全阀19、第三压力传感器20、第六阀16、第二活塞容器15和第七阀21。第二增压泵18的作用是是增加CH₄气体的压力使其压力达到需要值。第二活塞容器15采用液压驱动装置，可以将具有一定压力CH₄气体稳定的注入填砂管中。

第一活塞容器7和第二活塞容器15连接有动力驱动系统57，动力驱动系统57依次连接包括第一储液槽1、第一阀2、平流泵3、第一压力传感器4和第一安全阀5，平流泵3可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，能够调节泵的流量。该装置通过第二阀6和第五阀14分别连接至第一活塞容器7和第二活塞容器15的驱动端。

真空泵25连接至第一活塞容器7和第二活塞容器15，分别经其出口端第四阀13和第七阀21汇入第一流量计22，管路上依次通过单向阀23、第八阀24，真空泵25出口端设置第五安全阀33。

标定系统58包括标准室30和标准块室32，标定系统58利用气体的状态方程定律标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积和容器体积，标准室30的入口连接单向阀23的出口，并在管路上设置有第九阀26、高精度温度传感器27、第四压力传感器28、第四安全阀29，出口经第十阀31连接岩心块室32。

填砂管41位于恒温箱40内，连接有轴压泵38，轴压泵38依靠液压驱动，输入端连接第二储液罐36，并在管路上设置有第十一阀37，输出端连接填砂管41的输入端，并在管路上设有第十二阀39，填砂管41的输入端与第九阀26的输出端相连接，并在管路上设置第六安全阀34和第五压力传感器35，输出端依次连接第六压力传感器44和第十三阀45。填砂管41中设置压实活塞42和样品室43，活塞表面设置有长方体凹槽，其作用在于增大注气时气体与页岩粉末的接触面积，提高实验效率；恒温箱40和轴压泵38可以根据需要控制填砂管41的温度和压力，模拟特定的温度和压力条件，CO₂置换CH₄的过程，但实验对象只能为页岩粉末，因此不能有效模拟绝对真实的驱替置换过程。

回压控制系统59包括电动回压泵50、回压缓冲容器52和回压阀46。电动回压泵50可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，压力，能够调节泵的流量。电动回压泵输入端接有第七安全阀49，输出端接有回压缓冲容器52，并在其管路中设置第十四阀51，回压缓冲容器52与回压阀46之间的连接管路中设置有第七压力传感器47和第六安全阀48，回压阀46的输入端与第十三阀45的输出端连接，输出端设有第二流量计53。

红外线气体分析仪54输入端连接至填砂管41的输出端，并在管路上设置第二流量计53。第二流量计53可以计量气体总流量，红外线气体分析仪54可以实时测量气体组分以及浓度，方便快速，输出端接有尾气回收瓶56，并在管路上设有第十五阀55，尾气回收容器回收实验后的废弃气，起到保护环境的作用。

本实用新型中，第一流量计22、第二流量计53、红外线气体分析仪54、第一压力传感器4、第二压力传感器11、第三压力传感器19、第四压力传感器28、第五压力传感器35、第六压力传感器44、第七压力传感器47以及恒温箱40均连接数字采集控制卡，可以将采集的压力、温度和流量数据处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。

本实用新型中所有连接管路均采用316L管路，以防CO₂对管路的酸性腐蚀；且连接第三阀8和第六阀16到第二流量计53之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹，便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。

本实用新型提供根据前述CO₂置换页岩气模拟测试方法，包括以下的步骤：

步骤1，按照图1的实验装置图组装实验设备，对恒温箱40设定实验温度。

步骤2，检测实验装置密封性。

关闭装置的所有阀门，打开第二阀2、第五阀14、第六阀16和第七阀21，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力。关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开单向阀23，使高压CH₄气体缓慢转入填砂管41中，对实验系统进行试压工作，确定其密封性良好。

步骤3，标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积。

打开第十一阀37和第十二阀39，利用轴压泵38向填砂管41加一定轴压将样品室43内页岩碎石压实，压实后关闭第十一阀37和第十二阀39。

打开第四阀13、第七阀21、单向阀23、第八阀24、第九阀26和第十三阀45，利用真空泵25对第一活塞容器7、第二活塞容器15及管路进行抽真空，关闭第四阀13、第七阀21和单向阀23，打开第一阀2、第五阀14和第六阀16，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力，关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开第七阀21和单向阀23，待压力稳定后，记录高精度温度传感器27和第四压力传感器28的示数T1和P1，取出标准块室32的标准块1，标准室体积为V1，标准块1的体积为V’，打开第十阀31，待温度压力稳定后，记录下高精度温度传感器27和第四压力传感器28的示数T2和P2，据此根据波马定律可算出从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积：

V=(P2T1V1+P2T1V’-P1T2V1)/( P2T1- P2T1)，标定后关闭第九阀26。

步骤4，对装置进行抽真空，设置回压阀的压力。

关闭所有阀门后，打开第四阀13、第七阀21、第一流量计22、第八阀23、第九阀26和第十三阀45，利用真空泵25对第一活塞容器7、第二活塞容器15及管路进行抽真空，抽真空后关闭第八阀24和第十三阀45，打开第十四阀51，利用电动回压泵50对回压缓冲容器52增压到设定压力。待稳定之后，缓慢打开回压阀46，保持回压阀46的压力不变。

步骤5，向页岩岩心中注入CH₄气体至饱和。

关闭单向阀23和第四阀13，打开第一阀2、第五阀14和第六阀16，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力，设定压力在合理范围内略高于回压压力，关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开单向阀23和第十三阀45，使高压CH₄气体缓慢转入填砂管41中，让气体得到充分的扩散及吸附。然后关闭单向阀23，让气体在岩心中得到充分扩散和最大程度的吸附。

步骤6，注CO₂置换CH₄。

打开第一阀2、第二阀6和第三阀8，将CO₂气瓶9的CO₂气体转入第一活塞容器7中，用平流泵3对第一活塞容器7增压到设定压力，设定压力在合理范围内略高于设定回压压力，关闭第一阀2、第二阀6和第三阀8，待稳定后，缓慢打开第四阀13、单向阀23，使CO₂流体缓慢转入岩心室41中，注入适量的CO₂后，关闭单向阀23。保证CO₂在岩心的时间足够长，以达到充分置换CH₄的目的。

待压力稳定后，打开第一阀2、第二阀6、第三阀8和单向阀23，将CO₂气瓶9的CO₂气体转入第一活塞容器7中，用平流泵3对第一活塞容器7增压到设定压力，设定压力在合理范围内略高于设定回压压力，关闭第一阀2、第二阀6和第三阀8，待稳定后，缓慢打开单向阀，通CO₂至红外线气体分析仪54不再出CO₂为止。

步骤7，处理实验数据。

CH₄吸附量计算：由第一流量计22可计量出通入CH₄累计体积Vin CH₄，通入的CH₄一部分以吸附态吸附在页岩上，一部分以游离态充满管道且体积为标定体积V，由温度压力传感器测得的压力温度值，可计算通入的CH₄的质量m1总和游离态CH₄质量m1游，做差即可得到CH₄吸附量m1吸。

CO₂置换甲烷量的计算：上述过程可以根据第一流量计22得知通入CO₂累计体积、根据第二流量计53和红外线气体分析仪54测量出CO₂累计流出体积、残余在管道中的CO₂体积，由温度压力传感器测得的压力温度值计算可得出结果分别为m2总,m2出,m2游，则得到CO₂吸附量m2吸=m2总- m2出- m2游，其中CO₂累计流出体积根据实时监测体积积分计算得出。

CH₄/ CO₂岩心注入质量的计算：利用上述结果，即可评估置换效果。

步骤8，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，可以得到压力—采气量之间的关系、温度—采气量之间的关系等，从而研究不同状态的CO₂在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。

本实用新型提供根据前述实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO₂的吸附、解析实验，包括以下的实验步骤：

步骤1，按照图1的实验装置图组装实验设备，对恒温箱40设定实验温度。

步骤2，检测实验装置密封性。

关闭装置的所有阀门，打开第二阀2、第五阀14、第六阀16和第七阀21，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力。关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开单向阀23，使高压CH₄气体缓慢转入填砂管41中，对实验系统进行试压工作，确定其密封性良好。

步骤3，标定从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积。

打开第十一阀37和第十二阀39，利用轴压泵38向填砂管41加一定轴压将样品室43内页岩碎石压实，压实后关闭第十一阀37和第十二阀39。

打开第四阀13、第七阀21、单向阀23、第八阀24、第九阀26和第十三阀45，利用真空泵25对第一活塞容器7、第二活塞容器15及管路进行抽真空，关闭第四阀13、第七阀21和单向阀23，打开第一阀2、第五阀14和第六阀16，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力，关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开第七阀21和单向阀23，待压力稳定后，记录高精度温度传感器27和第四压力传感器28的示数T1和P1，取出标准块室32的标准块1，标准室体积为V1，标准块1的体积为V’，打开第十阀31，待温度压力稳定后，记录下高精度温度传感器27和第四压力传感器28的示数T2和P2，据此根据波马定律可算出从第四阀13和第七阀21至回压阀46之间的管路体积：

V=(P2T1V1+P2T1V’-P1T2V1)/( P2T1- P2T1)，标定后关闭第九阀26。

步骤4，对装置进行抽真空，设置回压阀的压力。

关闭所有阀门后，打开第四阀13、第七阀21、第一流量计22、第八阀23、第九阀26和第十三阀45，利用真空泵25对第一活塞容器7、第二活塞容器15及管路进行抽真空，抽真空后关闭第八阀24和第十三阀45，打开第十四阀51，利用电动回压泵50对回压缓冲容器52增压到设定压力。待稳定之后，缓慢打开回压阀46，保持回压阀46的压力不变。

步骤5，向页岩岩心注入CH₄/ CO₂至饱和。

注CH₄：关闭单向阀23和第四阀13，打开第一阀2、第五阀14和第六阀16，将CH₄气瓶17的CH₄气体转入第二活塞容器15中，用平流泵3对第二活塞容器15增压到设定压力，设定压力在合理范围内略高于回压压力，关闭第二阀2、第五阀14和第六阀16，待稳定后，缓慢打开单向阀23和第十三阀45，使高压CH₄气体缓慢转入填砂管41中，让气体得到充分的扩散及吸附。然后关闭单向阀23，让气体在岩心中得到充分扩散和最大程度的吸附。

注CO₂：关闭单向阀23和第七阀21，打开第一阀2、第二阀6和第三阀8，将CO₂气瓶9的CO₂气体转入第一活塞容器7中，用平流泵3对第一活塞容器7增压到设定压力，设定压力在合理范围内略高于回压压力，关闭第一阀2、第二阀6和第三阀8，待稳定后，缓慢打开单向阀23和第十三阀45，使高压CO₂气体缓慢转入填砂管41中，让气体得到充分的扩散及吸附。然后关闭单向阀23，让气体在岩心中得到充分扩散和最大程度的吸附。

步骤6，降压解析，处理实验数据。

对采集的数据（温度、压力、流量）利用计算机进行处理分析，可得到CH₄/ CO₂对页岩的吸附/解析曲线。

步骤7，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，可得到时间—吸附量/解析量之间的关系，压力—吸附量/解析量之间的关系，温度—吸附量/解析量之间的关系等，从而研究页岩岩心在不同温度、压力条件下的气体吸附、解析规律。

Claims (8)

1.CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，包括CO₂气瓶（9）和CH₄气瓶（17），CO₂气瓶（9）的出口端连接至第一活塞容器（7），CH₄气瓶（17）的出口端连接至第二活塞容器（15），第一活塞容器（7）和第二活塞容器（15）的动力驱动端均连接液压动力驱动系统（57），输出端均连接放置在恒温箱（40）内的填砂管（41）的输入端并在连接管路上设置有真空泵（25）和标定系统（58），填砂管（41）的输出端连接尾气回收瓶（56），并在连接管路上设置有红外气体分析仪（54）和回压控制系统（59）。

2.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，

所述CO₂气瓶（9）依次连接第一增压泵（10）、第二安全阀（11）、第二压力传感器（12）、第三阀（8）、第一活塞容器（7）和第四阀（13），第四阀（13）的出口连接第七阀（21）和第一流量计（22）；

所述CH₄气瓶（17）依次连接第二增压泵（18）、第三安全阀（19）、第三压力传感器（20）、第六阀（16）、第二活塞容器（15）和第七阀（21），第七阀（21）的出口连接第四阀（13）和第一流量计（22）；

所述真空泵（25）输入端连接第一流量计（22）且连接管路上设置有单向阀（23）和第八阀（24），真空泵（25）的输出端连有第五安全阀（33）。

3.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所述压动力驱动系统（57）包括依次连接的第一储液槽（1）、第一阀（2）、平流泵（3）、第一压力传感器（4）和第一安全阀（5），压动力驱动系统（57）通过第二阀（6）连接第一活塞容器（7）的驱动端，通过第五阀（14）连接第二活塞容器（15）的驱动端。

4.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所述标定系统（58）包括标准室（30）和标准块室（32），标准块室（32）内放置有已知体积的页岩岩心样品块，标准室（30）的入口连接单向阀（23）的出口，并在管路上设置有第九阀（26）、高精度温度传感器（27）、第四压力传感器（28）和第四安全阀（29），出口经第十阀（31）连接标准块室（32），标定系统（58）利用气体的状态方程定律标定从第四阀（13）和第七阀（21）至回压阀（46）之间的管路体积和仪器内部体积。

5.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所述填砂管（41）连有依靠液压驱动的轴压泵（38），轴压泵（38）作用在于压实样品室（43）内页岩粉末上，模拟地层条件下页岩的受压状态，轴压泵（38）的输入端连接第二储液槽（36）并在管路上设置有第十一阀（37），输出端连接填砂管（41）的输入端并在管路上设有第十二阀（39），填砂管（41）的输入端与单向阀（23）的输出端相连接并在管路上设置第六安全阀（34）和第五压力传感器（35），输出端依次连接第六压力传感器（44）和第十三阀（45），填砂管（41）内部包括样品室（43）和连接样品室（43）的带凹槽的活塞（42），活塞（42）在贴近页岩一侧上设计有凹槽，其目的在于增加气体与页岩的接触面积，使得气体置换和吸附过程进行的更加充分。

6.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所述回压控制系统（59）用于控制填砂管出口端压力，模拟真实地层压力状态，其包括电动回压泵（50）、回压缓冲容器（52）和回压阀（46），电动回压泵（50）输入端连接第七安全阀（49），输出端接回压缓冲容器（52）并在其管路中设置第十四阀（51），回压缓冲容器（52）与回压阀（46）之间的连接管路中设置有第七压力传感器（47）和第六安全阀（48），回压阀（46）的输入端与第十三阀（45）的输出端连接，输出端依次连接第二流量计（53）、红外线气体分析仪（54）、第十五阀（55）和尾气回收瓶（56）。

7.根据权利要求6所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所述第二流量计（53）和红外线气体分析仪（54），对气体组分和各组分流量进行实时测量。

8.根据权利要求1所述CO₂置换页岩气及页岩对页岩气或CO₂的吸附解析模拟测试装置，其特征在于，所有连接管路均采用316L管路，以防CO₂对管路的酸性腐蚀；且连接第三阀（8）和第六阀（16）到第二流量计（53）之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。