CN206945660U - 一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，包括置于恒温腔体内的试样夹持器(6)，试样夹持器(6)两端分别为CH4气体进气管和CH4气体排气管，CH4气体排气管与气体收集系统(14)相连。本实用新型采用定量的CH4气体通过压裂液压裂之后的页岩样，并收集通过后的CH4气体，最终比较通过页岩样前后的CH4气体变化量，收集的气体越多，说明水锁程度越小，以此进行压裂液的优选。
Description
技术领域
本实用新型属于页岩气开发装置及方法领域，具体涉及一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置。
背景技术
近年来，受美国和俄罗斯页岩气的商业化开采使用，中国也对非常规气体页岩气的开采很重视。由于采用水力压裂的方法进行开采，在开采过程中产生了水锁效应，水锁效应会影响页岩气开采的产量，因此，对水锁效应进行评价和对压裂液产生水锁效应的效果进行评价，以及对非常规气体页岩气资源的开采利用有非常重要的意义。现有技术对水锁效应评价的技术不多，有的是直接制备压裂液进行试验制作防水锁剂，有的向产生水锁的孔道内添加功能性粉体消除水锁。本实用新型直接在实验室模拟地层的条件，可以直接评价出所选压裂液产生水锁效应，优选出压裂液。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，实现在页岩气开采过程中水锁效应进行评价，为制备更优压裂液提供指导，以解决现有技术中存在的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，包括置于恒温腔体内的试样夹持器，试样夹持器两端分别为CH4气体进气管和CH4气体排气管,CH4气体排气管与气体收集系统相连。
所述恒温腔体包括试样腔体，试样腔体置于恒温水浴池中。
所述CH4气体进气管与标准储气瓶相连，标准储气瓶分别与压力泵和储气袋相连。
所述CH4气体进气管与标准储气瓶之间设置有第一阀门，标准储气瓶与压力泵之间设置有第二阀门，储气袋与标准储气瓶之间设置有第三阀门。
所述气体收集系统包括水槽，CH4气体排气管经水槽依次与第一集气瓶、气体收集管、第二集气瓶连通。
所述气体收集管上设置有第四阀门。
上述方案中,试样腔体主要是起支撑保温作用，试样腔体可支撑内部试样夹持器等部件(例如一个反扣在水浴池内无盖壳体，壳体内有支架),而试样夹持器就是为了夹持住页岩样，不让其在压裂实验过程中移动。
一种高压条件下页岩气水锁效应评价方法，采用定量的CH4气体通过压裂液压裂之后的页岩样，并收集通过后的CH4气体，比较通过页岩样前后的CH4气体变化量。定量在这里指的是一定质量或体积。
所述页岩样所处环境温度等于待模拟地层温度，CH4气体压力等于待模拟地层压力。
与现有技术相比，本实用新型通过模拟地层温度和压力条件下，对采用不同压裂液压裂页岩之后进行模拟地层通入CH4，再采用排水法进行收集从而评价水锁效应，选出更优的压裂液。整个装置操作方法简单方便，实验设备制造成本低，测试费用低，设备维护方便且维护成本低，本实用新型还具有结构简单和安全可靠的特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中，1-水槽，2-第四阀门，3-第二集气瓶，4-第一集气瓶，5-试样腔体，6-试样夹持器，7-第三阀门，8-恒温水浴池，9-储气袋，10-第二阀门，11-压力泵，12-第一阀门，13-标准储气瓶，14-气体收集系统。
具体实施方式
如图1所示，一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置包括压力泵11、标准储气瓶13、试样腔体5、试样夹持器6、气体收集系统14和恒温水浴池8。上述装置从左到右，压力泵11在最左，连接着标准储气瓶13，试样腔体5和试样夹持器6连接着标准储气瓶13，试样腔体5和试样夹持器6连接着气体收集系统14，气体收集系统14在最右端。压力泵11的压力大小是根据地层压力的大小确定，目的是为了模拟真实的井下地层压力。标准储气瓶13要求每一次储存的CH4气体都是一样多的。试样腔体5是在试样夹持器6的外面，支撑试样夹持器6。试样夹持器6是安装经过各种压裂液压裂之后的页岩样品。气体收集系统14主要包括水槽1，第一集气瓶4和第二集气瓶3。压力泵11、储气袋9、标准储气瓶13的出口管道上都应安装一个气体阀门,目的是保证标准储气瓶13中的气体的装入量一样。
CH4气体进气管和CH4气体排气管只要进入腔体内即可，无须插入页岩样品两端，只要确保给予压力之后，CH4气体能进入腔体内已经压裂的页岩样，并且其排出的CH4气体可收集计量即可。本实用新型目的是观察CH4气体通过情况，同时收集通过页岩样的CH4气体。如图1所示，作为一种变形和改进，可在CH4气体进气管和CH4气体排气管外侧再套上一根管径更大的气体管道，便于更好的观察和更精确的计量。
压力泵11是为整个装置提供压力。
标准储气瓶13是储存来自储气袋9的甲烷气体。标准储气瓶13内的CH4气体温度无要求，只要求进入腔体内的CH4气体为模拟地层相关的参数即可。
试样夹持器6是安装在试样腔体5内部，而试样腔体5安装在恒温水浴池8中。
气体收集系统14主要是水槽1、第一气集气瓶4和第二集气瓶3组成。
第二集气瓶3的进入管道安装有第四阀门2作为气体阀。
压力泵11、储气袋9、标准储气瓶13的出口管道上均安装一个气体阀门。
优选的，压力泵11的压力大小是根据地层压力大小确定，目的是模拟地层压力状态下的水锁效应。
标准储气瓶13是按一定储气规格制作，要求每一次装入的气体量一样。由于在地层压力下，采用一般流量计计量会损坏流量计。
压力泵11、储气袋9、标准储气瓶13的出口管道上都应安装一个气体阀门，目的是保证标准储气瓶13中的气体的装入量一样。
试样腔体5安装在恒温水浴池8上，是为了让腔体内的温度与地层温度相同，模拟地层温度。
恒温水浴池8的温度应该根据地层温度而确定。
试样腔体5采用钢结构支撑，要求导热性能要好，保证试样腔体5温度和恒温水浴池8温度几乎相同，保证模拟地层温度的真实性。
气体收集系统14采用排水法收集，因为CH4气体不溶于水。
第二集气瓶3进气端安装气体阀门目的是收集完气体之后，保证气体不扩撒出来。
下面结合附图1说明本装置的使用方法。
如图1所示，一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置及方法，开始测试之前，关闭第二阀门10和第一阀门12，先在储气袋9中加入气体，打开第三阀门7，使CH4充满整个标准储气瓶13，在试样夹持器6安装好采用压裂液压裂之后的页岩样，连接好管道。使恒温水浴池8的温度为地层温度。先开启压力泵11，再打开第二阀门10、第四阀门2和第一阀门12，压力保持在地层压力上，CH4气体在模拟地层温度和压力下顺利通过页岩样品，通过排水法收集通过的CH4气体,从而评价水锁效应，评价可以通过PV＝nRT计算CH4气体的质量或者体积，比较收集后的气体和标准集气瓶气体，收集的气体越多，说明水锁程度越小，以此进行压裂液的优选。不同的压裂液重复上述步骤，进而可以选出更有的压裂液。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：包括置于恒温腔体内的试样夹持器(6)，试样夹持器(6)两端分别为CH4气体进气管和CH4气体排气管,CH4气体排气管与气体收集系统(14)相连。
2.根据权利要求1所述的一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：所述恒温腔体包括试样腔体(5)，试样腔体(5)置于恒温水浴池(8)中。
3.根据权利要求1所述的一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：所述CH4气体进气管与标准储气瓶(13)相连，标准储气瓶(13)分别与压力泵(11)和储气袋(9)相连。
4.根据权利要求3所述的一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：所述CH4气体进气管与标准储气瓶(13)之间设置有第一阀门(12)，标准储气瓶(13)与压力泵(11)之间设置有第二阀门(10)，储气袋(9)与标准储气瓶(13)之间设置有第三阀门(7)。
5.根据权利要求1所述的一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：所述气体收集系统(14)包括水槽(1)，CH4气体排气管经水槽(1)依次与第一集气瓶(4)、气体收集管、第二集气瓶(3)连通。
6.根据权利要求5所述的一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置，其特征在于：所述气体收集管上设置有第四阀门(2)。
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Cited By (2)
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| CN107144671A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-09-08 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种高压条件下页岩气水锁效应评价装置及方法 |
| CN111948109A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-11-17 | 重庆科技学院 | 一种模拟页岩气开采过程中“焖井”操作的实验方法 |
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