[发明专利]一种页岩气吸附解吸/开采模拟实验装置及方法

说明书

本发明涉及一种页岩气吸附解吸/开采模拟实验装置及方法，该装置包括：参考缸、样品缸、恒温箱、活塞式中间容器、阀门和高精度柱塞泵、数据采集系统、阀门、压力传感器和压力传感器。定压开采方法包括：实验前处理；将高精度柱塞泵设置为恒压模式，并将泵压设置为实验压力值，退泵时，实时采集高精度柱塞泵数据；样品缸压力值达到泵设置实验压力值且平衡时，记录压力P’；进行多个压力点平衡试验。定产开采方法包括：实验前处理；将高精度柱塞泵设置为恒流模式，并在泵中设置产气实验流速，实时采集样品缸压力P’和泵的数据；当样品缸压力降低到实验设定值时停泵；进行多个产气流速模拟试验。该装置和方法保证了开采模拟测试结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及天然气开采领域，更具体地，涉及一种页岩气藏吸附解吸/开采模拟实验装置及其方法。

背景技术

目前我国页岩气勘探开发处于起步阶段，室内实验研究多以岩石学分析、地化分析、含气性分析等为主，开发物理模拟研究集中在物性参数测定、孔隙结构特征、吸附实验以及渗流特征等方面，而对页岩气藏模拟开采机理、不同工作制度下生产动态模拟的研究较少。专利文件CN103994960A公开了一种煤/页岩等温吸附实验方法，提出了等温吸附实验新的测量方法，可有效减少注气次数，缩短吸附实验时间。上述现有研究的实验装置通常只能开展等温吸附实验。

专利文件CN102944666A公开了一种页岩气藏开采模拟实验装置，虽然可以利用该实验装置进行大尺度页岩岩心的吸附/解析实验，研究在大尺度页岩岩心在不同条件下的气体吸附/解吸规律，并且可同时开展吸附解吸及开采模拟实验，但是其产气计量方法在高温高压下的计量精度较低，而开采模拟实验中高温高压下生产压力以及流量的控制和计量是开采技术的关键，同时该专利文件的技术方案无法实现定产模式下的开采模拟实验。

还有一些专利文件公开的开采模拟实验所用装置中通过回流阀实现回压控制，长时间使用之后其控制精度降低，也不能实现高温高压下产气量的准确计量，保证不了开采模拟测试结果的可靠性。另外，现有的开采模拟实验所用装置不能够在定压/定产两种工作制度下开展开采模拟实验。那么，设计一种可同时进行等温吸附解吸及开采模拟实验等两项实验，并能够在定压/定产两种工作制度下开展开采模拟实验就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种页岩气藏吸附解吸/开采模拟实验装置及其方法，该装置可同时进行等温吸附解吸及开采模拟实验等两项实验，并能够在定压/定产两种工作制度下开展开采模拟实验；通过回压控制/产量计量系统实现回压精确控制及高温高压下产气量的准确计量，保证了开采模拟测试结果的可靠性；通过该开采模拟实验方法，可实现在模拟储层条件下对定压、定产等不同工作制度下的页岩气的产气规律进行研究，对于页岩气的产气特征研究具有重要价值。

为了实现上述目的，本发明提供一种页岩气吸附解吸/开采模拟实验装置，该实验装置包括：

参考缸4、样品缸5、恒温箱11、回压控制/产量计量系统、数据采集系统12、阀门1、阀门3、阀门8、压力传感器2和压力传感器7；

所述回压控制/产量计量系统包括依次连接的活塞式中间容器6、阀门9和高精度柱塞泵10；

参考缸4、样品缸5、活塞式中间容器6和高精度柱塞泵10依次相连，参考缸4、样品缸5和高精度柱塞泵10分别与数据采集系统12相连；阀门1位于参考缸4和样品缸5之间，阀门8位于样品缸5和活塞式中间容器6之间；压力传感器2位于参考缸4和数据采集系统12之间，压力传感器7位于样品缸5和数据采集系统12之间。

根据本发明提供的实验装置，优选地，阀门3与参考缸4相连接。

为了实现上述目的，本发明还提供一种页岩开采模拟实验方法，该方法包括：

A、吸附实验结束后，开展定压开采模拟实验：