[发明专利]测试页岩储层渗透压的实验装置与方法

说明书

本发明公开了一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法，该装置包括：中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50‑2000之间；固紧器，用于固定所述半透膜；传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。本发明能够快速准确的得到压裂液渗吸过程中页岩储层渗透压大小，以进一步研究页岩储层与压裂液之间渗吸作用机理。

技术领域

本发明涉及非常规储层压裂改造过程中压裂液与页岩之间渗吸置换的实验装置，尤其涉及一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法。

背景技术

页岩气是典型的非常规油气资源，最显著的特点是低孔、低渗、难动用，必须依靠大规模的体积压裂改造才能实现经济开采。在体积压裂改造过程中，压裂液与页岩储层之间的渗吸置换作用成为了近年来页岩储层压裂增产改造机理研究过程中的热点问题与技术难题。

近年来众多学者研究结果表明，化学渗透压渗吸作用，是页岩储层压裂液渗吸置换作用机理之一，对页岩储层压裂改造增产作用机理的研究起着关键作用。具体而言，页岩具有半透膜特性，即只允许水分子通过，而不允许盐离子或允许部分盐离子通过。半渗透膜特性是引起化学渗透压存在的关键因素，基于毛细管力和化学渗透压诱发渗吸的理论，分析页岩储层压裂液渗吸特征及微观机理，有助于进一步研究页岩水力压裂增产改造机理，指导现场压裂施工设计。

目前，针对化学渗透压渗吸作用的相关研究主要集中在对渗透压的理论计算方面，有关渗透压的实验测试装置方面研究较少。国内外大多采用简易的倒置长颈漏斗或者U型管的方式进行实验测试。具体操作时，通过漏斗导管或者U型管一侧的液面上升高度对渗透压进行实验测试。

该方法只能在一定程度上粗略地测定渗透压大小。渗透压会受到矿化度的影响，随着矿化度的增加，半透膜两边溶液的化学势差增大。为了达到膜界面两边化学势的平衡，进入岩心中的外界水量增加，从而使得岩心内部的能量增加。

一般的，矿化度波动范围比较大。对于压裂液的矿化度波动范围比较大的场景，受到量程与精度的限制，使得渗透压测试结果往往不太准确。例如在矿化度高达1000mg/L的情况下，导管长度需达到100多米才能满足要求，显然现有的导管量程无法满足渗透压测试要求；此外，在矿化度接小于1mg/L的情况下，导管液面高度无明显变化，在现有的导管精度无法满足测试需要。

因此，有必要研究一种简单准确高效的渗透压测试装置，为压裂液渗吸作用机理研究提供一种有效的测试手段。

发明内容

本发明的发明目的在于提供了一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法，其能够较为快速准确的得到压裂液渗吸过程中页岩储层渗透压大小，以进一步研究页岩储层与压裂液之间渗吸作用机理。

本申请实施方式公开了一种测试页岩储层渗透压的实验装置，该装置包括：

中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50-2000之间；

固紧器，用于固定所述半透膜；

传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；

数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。

在一个优选的实施方式中，所述筒体内壁设置有第一配合部，所述固紧器设置有用于和所述第一配合部相匹配的第二配合部，所述第一配合部和第二配合部相配合形成能使所述固紧器相对所述筒体轴向滑动的滑动机构。

在一个优选的实施方式中，所述筒体采用透明的亚克力管制成，能耐压2兆帕，耐温100摄氏度。