[发明专利]岩心气体原位吸附测试装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气原位吸附仪技术领域，特别涉及一种岩心气体原位吸附测试装置及其工作方法。

背景技术

煤层气和页岩气是赋存在煤层和页岩中的一种呈吸附态、游离态和溶解态的非常规天然气。其中吸附气是最重要的存储状态，机理是物理吸附。物理吸附是以颗粒表面的范德瓦尔斯力吸附周围的气体分子，是一种在固体表面进行的物理吸附过程，符合Langmuir等温方程。在等温吸附过程中，压力对吸附作用有明显影响，随压力的增加吸附量逐渐增大。准确的测试煤岩和页岩吸附能力对储层评价、开发方案设计以及经济评价均具有重要意义。

在现有技术中，等温吸附测试装置具有如下几种功能：具备测量低压多孔渗透性固体中的气体吸附等温线的功能；能够测定多孔粉末状固体表面水蒸气的吸附和脱附等温线；能测量不规则固体表面混合气体的吸附和脱附等温线。但是，上述等温吸附测试装置存在以下缺陷：测试压力和温度较小，不能满足煤层气和页岩气高温高压的需要。

此外，在现有技术中，还提供了一种“高温高压岩心气体吸附测试装置”，主要由恒温箱体、置于恒温箱体内的控温系统、测温系统、压力测试系统、气体储存系统、吸附系统组成，该装置有高、中、低三套压力测试仪和多个储气室，吸附系统的岩心样品室还包括多个已知体积标准块。该装置能在较大的温度、压力范围内，精确测量不同特征的固结态岩心样品对各类单、多组分气体的吸附/脱附等温线。还提供了一种“高温高压吸附测试仪”，该高温高压吸附测试仪包括气体增压装置、吸附装置、温度控制装置、升降装置和数据采集系统，用于煤层气、页岩气在不同压力条件下等温吸附量、解吸量测试。虽然上述两种装置可以满足煤层气和页岩气高温高压的等温吸附量、解吸量测试，但是上述两种装置提供的测试条件均不能代表煤层气和页岩气在储层中的真实吸附状态，因此，使得测量结果不准确。

发明内容

本发明实施例提供了一种岩心气体原位吸附测试装置及其工作方法，解决了现有技术中测量结果不准确的技术问题。

本发明实施例提供了一种岩心气体原位吸附测试装置，该装置包括：恒温箱体，用于提供测试所需的温度，所述恒温箱体内设有样品罐、第一压力变送器和压力加载器，所述恒温箱体外设有气体增加装置和应力加载装置，其中，所述样品罐，用于放置待测试的岩心样品；所述气体增加装置的气体出口与所述样品罐连接，所述气体增加装置用于向所述样品罐内注入测试气体，并达到预设测试压力值；所述第一压力变送器连接在所述气体增加装置的气体出口与所述样品罐之间的管道上，所述第一压力变送器用于采集所述样品罐的压力和温度数据；所述应力加载装置的气体出口与所述压力加载器连接，所述应力加载装置用于向所述压力加载器提供压力；所述压力加载器用于将所述应力加载装置提供的压力转换为向所述样品罐中的岩心样品提供的围压和轴压，所述压力加载器为柱状的腔体，所述样品罐套装在所述压力加载器内。

在一个实施例中，所述应力加载装置包括：硅油瓶；增压泵，所述增压泵的入口与所述硅油瓶连接；第一阀门，所述第一阀门的一端与所述增压泵的出口连接，另一端为所述应力加载装置的气体出口，与所述压力加载器连接。

在一个实施例中，所述恒温箱体内还包括：三通切换阀、第二压力变送器、参考罐、校准罐和第二阀门，其中，所述三通切换阀的气体入口与所述气体增加装置的气体出口连接，所述三通切换阀的气体出口与所述样品罐连接，所述第一压力变送器连接在所述三通切换阀的气体出口与所述样品罐之间的管道上，所述三通切换阀的常开出口与所述参考罐的气体入口连接，所述参考罐的气体出口与第二阀门的一端连接，所述第二阀门的另一端与校准罐的气体入口连接，所述第二压力变送器连接在所述三通切换阀的常开出口与所述参考罐的气体入口之间的管道上；所述第二压力变送器用于，采集所述参考罐的压力和温度数据；所述参考罐和所述校准罐用于注入预设压力值的气体，为计算所述参考罐的体积、所述校准罐的体积和所述样品罐在所述预设测试压力值下的内部空间体积提供数据。