[发明专利]一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法

权利要求书

1.一种置换及吸附解析模拟测试系统，包括第一气瓶(1)和第二气瓶(7)，第一气瓶(1)和第二气瓶(7)的出口均连接至岩心室(24)的输入端，并在连接管路上设置有第一标定管(14)、第一真空泵(17)和第一活塞容器(19)，岩心室(24)的输出端连接至气体样品收集器(43)，并在连接管路上设置有第二真空泵(30)、第二标定管(32)和回压控制系统(44)，其中：

所述第一活塞容器(19)位于油浴装置(20)中并连接有第一注入泵(21)，第一活塞容器(19)连接在第六阀(15)与第八阀(22)之间，且连接管路上设置有第一压力传感器(18)；

所述岩心室(24)位于恒温箱(25)内，连接有围压泵(26)，岩心室(24)的输入端依次连接第二压力传感器(23)和第八阀(22)，输出端依次连接第三压力传感器(27)和第九阀(28)；

所述回压控制系统(44)包括回压阀(33)、第二活塞容器(36)、第二注入泵(37)和第三气瓶(40)；

其特征在于，

所述第一气瓶(1)依次连接第一阀(2)、第一过滤器(3)、第一流量计(4)、第二阀(5)和第一单向阀(6)，第一单向阀(6)的出口连接第五阀(13)和第六阀(15)；所述第二气瓶(7)依次连接第三阀(8)、第二过滤器(9)、第二流量计(10)、第四阀(11)和第二单向阀(12)，第二单向阀(12)的出口连接第五阀(13)和第六阀(15)；

所述第一标定管(14)用于标定第一活塞容器(19)的体积，以及从第二阀(5)和第四阀(11)至第八阀(22)之间的管路体积，第一标定管(14)的入口连接第一单向阀(6)和第二单向阀(12)的出口，且在连接管路上设置有第五阀(13)，出口连接第六阀(15)；

所述第二标定管(32)用于标定从第九阀(28)至第十五阀(41)之间的管路体积，第二标定管(32)连接于第九阀(28)与回压阀(33)之间且连接管路上设置有第十一阀(31)；

所述第三气瓶(40)瓶口向下倾斜存放，便于稳定地存储与输出氦气。

2.根据权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，所述第一真空泵(17)连接至第一活塞容器(19)且连接管路上依次连接有第七阀(16)和第一压力传感器(18)。

3.根据权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，所述第二真空泵(30)连接至岩心室(24)的出口且连接管路上依次连接有第十阀(29)、第九阀(28)和第三压力传感器(27)。

4.根据权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，所述第三气瓶(40)依次连接第十四阀(39)、第三流量计(38)、第十三阀(35)、第二活塞容器(36)和第二注入泵(37)，第十三阀(35)连接回压阀(33)且连接管路上设置有第十二阀(34)。

5.根据权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，所述气体样品收集器(43)依次连接第四流量计(42)、第十五阀(41)和回压阀(33)。

6.根据权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，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；且连接第二阀(5)和第四阀(11)到气体样品收集器(43)之间的所有管路，用保温材料缠绕包裹。

7.一种基于权利要求1所述置换及吸附解析模拟测试系统的测试方法，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(25)和油浴装置(20)设定实验温度；

步骤2，检测实验装置密封性；

步骤3，标定第一活塞容器(19)的体积以及从第二阀(5)和第四阀(11)至第八阀(22)之间的管路体积；

步骤4，标定从第九阀(28)至第十五阀(41)之间的管路体积；

步骤5，对装置进行抽真空，设置回压阀(33)的压力；

步骤6，向页岩岩心中注入CH₄气体至饱和；

步骤7，对装置进行抽真空，注CO₂置换CH₄；

步骤8，收集气体样品，处理实验数据；

步骤9，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，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、解析实验包括如下步骤：

步骤1，对恒温箱(25)和油浴装置(20)设定实验温度；

步骤2，检测实验装置密封性；

步骤3，标定第一活塞容器(19)的体积以及从第二阀(5)和第四阀(11)至第八阀(22)之间的管路体积；

步骤4，标定从第九阀(28)至第十五阀(41)之间的管路体积；

步骤5，对装置进行抽真空，设置回压阀(33)的压力；

步骤6，向页岩岩心注入CH₄/CO₂至饱和；

步骤7，降压解析，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，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。