[发明专利]一种检测页岩气藏吸附态密度的检测系统及检测方法

说明书

本发明属于页岩气开采领域，具体涉及一种检测页岩气藏吸附态密度的检测系统及检测方法。该检测方法是根据然后通过本发明的固体中气体吸附量的体积测试系统检测出相对吸附体积V_相和绝对吸附体积V_绝从而得到气藏吸附态密度ρ_ads。本发明检测页岩气藏吸附态密度的检测方法中使用夹持器可测试不同规格圆柱形样品，获取原始储层应力状态下完整样品吸附特征，而且本方法同时测试相对吸附量和绝对吸附量，拟合吸附态密度不依赖吸附模型，避免了因吸附模型选择而引入的误差。

技术领域

本发明属于页岩气开采领域，具体涉及一种基于核磁共振技术检测页岩气藏吸附态密度的检测系统及检测方法。

背景技术

美国页岩气成功的商业开发改变了世界能源供给结构，页岩气在世界能源结构中占有越来越重要的地位。页岩气在储层中主要以吸附态和游离态存在，其中吸附态甲烷占储层全部天然气介于20％-80％，准确测量吸附态气体含量是进行储层产量评价以及渗流机理评价的基础，而吸附态密度是进行相对吸附量和绝对吸附量相互转换的基础，同时也是评价储层中吸附态气体体积占比的主要参数。

目前，吸附态密度测试方法包括等温实验曲线拟合法和分子模拟方法，后者往往针对单一组分或单一结构的物质，还无法直接模拟真实储层的吸附态密度。等温曲线拟合法是指选择某一的页岩气吸附模型，使得模型中待定参数仅为压力、吸附量、吸附态密度，通过实验测试获得压力与吸附量的相关值，采用数学拟合获取吸附态密度，虽然该种方法不需要获取储层的相对吸附量和绝对吸附量数值，但是该种方法的准确性依赖于模型的选择，在尚未建立针对页岩储层中甲烷超临界状态的高温高压吸附模型时，仅采用亚临界吸附模型获取吸附态密度是不可取。而且常规页岩气吸附检测采用碎样进行检测，可能存在破坏岩心孔隙结构；且实验无法还原原始地层的应力状态，吸附特征与原始储层存在差异，需要进一步完善。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种固体中气体吸附量的体积测试系统。

所述测试系统包括：核磁共振分析与成像系统、夹持器、氟化液循环系统、循环加热系统、中间容器、驱替泵、压力传感器、数据采集系统；所述核磁共振分析与成像系统处于所述夹持器周围，测试不同状态下的核磁T2图谱；所述氟化液循环系统与所述夹持器连接，为待测固体提供围压；所述循环加热系统与所述夹持器连接，保持所述夹持器中温度稳定；所述中间容器与气源连接；所述驱替泵与所述中间容器连接；所述数据采集系统与所述压力传感器连接，采集不同状态压力并计算相对吸附量。

进一步，所述体积测试系统还包括标准室与氮气/氦气气源，所述氮气/氦气气源与所述标准室连接，所述标准室与所述夹持器连接，用来测试系统的自由空间体积。进一步，所述体积测试系统还包括抽真空装置，一般为真空泵，用来抽系统真空。

进一步，除了必要的装置，所述体积测试系统根据系统控制要求，还包括开关、四通阀门。

本发明目的在于还提供一种利用前述的体积测试系统测试固体中气体吸附体积的方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：

(1)先标定所述测试系统的自由空间体积，并使用所述数据采集系统记录；然后将待测固体样品放置夹持器中，设置净围压；然后对所述测试系统抽真空；然后向所述中间容器中通入待测气体；然后待所述中间容器压力稳定后打开所述驱替泵，使用设定压力值进行恒压驱替；然后将所述中间容器中的待测气体通入所述夹持器中，待夹持器压力达到设定值后不再通入待测气体，并在所述采集系统记录中记录驱替泵出液量和驱替压力；然后待系统吸附达到平衡，测试核磁T2图谱，并记录此时数据采集系统计算的相对吸附量V_相；然后设定其他不同的压力点的并测试和吸附数据和核磁T2图谱；然后根据所述所述数据采集系统获取所述待测固体样品中待测气体相对吸附量V_相的等温曲线；

(2)将无核磁信号的固体样品放置于所述夹持器中，并连续注入已知量的待测气体，并分别记录对应的核磁T2图谱和待测气体体积，获得核磁T2图谱与待测气体体积的关系；