[实用新型]一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置

说明书

本实用新型公开了一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，实验测试装置由恒速恒压泵，恒速恒压泵出口阀，中间容器，中间容器出口阀，真空泵，真空泵入口阀，电动机，转子，转子叶片，反应釜，加热器，岩心，岩心夹持器，圆柱形垫块，岩心夹持器出口阀，围压泵组成；其中加热器模拟地层温度，围压泵模拟地层围压，恒速恒压泵向反应釜内注入带压流体，转子叶片在高度方向与岩心轴线对齐，电动机驱动所述转子叶片旋转运动，使得反应釜中液体产生流动。本实用新型能够考虑压裂液流动、流体压力、地层围压、地层温度多种影响因素对页岩动态渗吸能力的影响，采用本实用新型可以实现页岩动态渗吸能力的定量化表征。

技术领域

本实用新型涉及石油天然气工程领域，尤其是页岩水力压裂过程中的页岩动态渗吸能力的实验测试装置。

背景技术

页岩气作为非常油气资源在北美获得商业开采，水平井多级压裂技术是实现页岩气革命的关键技术。近年来，国内各大油气田借鉴国外水平井多级压裂改造成功经验，开展了对页岩气的探索与现场试验，取得良好的增产效果。

国内外页岩气储层压裂改造的施工表明，压裂液返排率极低，普遍低于50％，美国Eagle Ford盆地低于20％，Barnett盆地低于50％，中国涪陵页岩气储层压裂后返排率甚至低于3％(张涛,李相方,杨立峰.关井时机对页岩气井返排率和产能的影响[J].天然气工业,2017,37(8):48-58)。大量压裂液滞留于储层中，但关井一段时间后，产能增加，出现了“低返排、高产量”的等现象，引起了业界人士的广泛关注。

页岩组分复杂、微观结构特殊，尤其是高粘土含量、高矿化度、超低含水饱和度，水相渗吸作用对微观结构会产生特殊的影响从而影响页岩气井产能。要解释页岩气井特殊的返排现象，首先需要研究的是页岩渗吸机制，其中页岩压裂过程中动态渗吸即为液体在水力裂缝中流动状态下，向页岩基质中发生的渗吸现象。大量矿场统计页岩气井采用大规模体积压裂技术开发，上万方水基压裂液注入地层，在整个压裂施工过程中，压裂液处于长时间流动状态下向页岩储层发生渗吸，此阶段对页岩总的渗吸量有重要影响，进而影响压裂液返排率大小，因此利用室内实验方法准确测定并量化液体在地层条件流动状态下的渗吸能力对认识压裂液在页岩储层流动机制和明确页岩渗吸量主要贡献阶段以及优化返排制度等有重要指导作用。

页岩在压裂过程中流体注入排量、地层围压、地层温度、流体注入压力等都对渗吸量有影响，但目前的实验研究并未考虑这些因素的影响。目前大多数聚焦于页岩自发渗吸，通过天平计量页岩自吸后质量随时间的变化的方法来测试页岩渗吸能力(Yang等.裂缝性页岩储层吸水与盐离子扩散关系的实验与数值研究[J].天然气科学与工程杂志,2017,38:283-297)，以及利用数值模拟方法，通过建立考虑流体压力、渗透压、毛管压力的页岩基质自吸模型，计算不同时间下页岩自吸量(Li等，盐度/表面活性剂对非常规储层毛细管渗的影响[C].SPE非常规能源技术大会,8月,圣安东尼奥,得克萨斯州,美国2016.URTEC-2461736-MS.)。

基于现有技术中都没有考虑实际地层条件下页岩压裂过程中液体在水力裂缝中的流动、地层围压、地层温度、流体注入压力等因素对页岩渗吸能力的影响，因此有必要研究页岩动态渗吸能力的测试装置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置。

一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，实验测试装置由恒速恒压泵，恒速恒压泵出口阀，中间容器，中间容器出口阀，真空泵，真空泵入口阀，电动机，转子，转子叶片，反应釜，加热器，岩心，岩心夹持器，圆柱形垫块，岩心夹持器出口阀，围压泵组成；其中加热器模拟地层温度，围压泵模拟地层围压，恒速恒压泵向反应釜内注入带压流体，转子叶片在高度方向与岩心轴线对齐，电动机驱动所述转子叶片旋转运动，使得反应釜中液体产生流动；其中恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀依次连接至反应釜，所述恒速恒压泵向反应釜内注入带压流体；真空泵、真空泵入口阀依次连接至反应釜。