一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法技术方案

一种置换及吸附解析模拟测试系统，包括第一气瓶和第二气瓶，第一气瓶和第二气瓶的出口均连接至岩心室的输入端，并在连接管路上设置有标定管、真空泵和活塞容器，岩心室的输出端连接至气体样品收集器，并在连接管路上设置有真空泵、标定管和回压控制系统，其中，活塞容器设置有油浴装置、注入泵和压力传感器，岩心室位于恒温箱内，连接有围压泵，岩心室的输入、输出端分别设置有压力传感器，本发明专利技术还提供了其模拟测试方法，可模拟并测试不同状态的CO2在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果，同时可利用该实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO2的吸附、解析实验，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于CO2开发页岩气
，特别涉及一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法。
技术介绍
作为一种新的页岩气开发技术——CO2置换页岩气，是目前世界上页岩气开发研究热点之一。CO2置换页岩气主要是利用CO2与页岩的吸附强度高于CH4，CO2能置换吸附在页岩上的CH4，在提高产量和生产速率的同时，不会使页岩层产生粘土膨胀、水锁等效应，实现CO2部分埋存，在技术上和经济上均具有较大优势，将成为未来页岩气高效开发的新技术。然而，目前关于CO2置换甲烷的测试研究大多是针对煤岩的，针对页岩的研究很少，对于专门模拟测试CO2置换页岩气的系统与设备，现在市场上还没有成熟的产品销售。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法，可以模拟并测试不同状态的CO2在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。同时还可以利用该实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO2的吸附、解析实验，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。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：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，所述第一气瓶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、<br>第二标定管32和回压控制系统44，其中：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依次连接第二阀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。所述第一真空泵17连接至第一活塞容器19且连接管路上设置有第七阀16和第一压力传感器18。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。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。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。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。本专利技术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。本专利技术还提供了基于所述测试系统的CO2置换页岩气及页岩对页岩气或CO2吸附解析模拟测试方法，其中，CO2置换页岩气模拟测试方法包括如下步骤：步骤1，按照图1的实验装置图组装实验设备，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，可以得到压力—采气量之间的关系、温度—采气量之间的关系等，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，按照图1的实验装置图组装实验设备，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，可得到时间—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/解析量之间的关系等，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。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术专用于模拟并测试不同状态的CO2在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。同时还可以利用该实验装置进行页岩岩心对页岩气或CO2的吸附、解析实验，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。另外，还可以利用该实验装置模拟CO2压裂或CO2吞吐实验。(2)第一注入泵22和第二注入泵37，不仅可以为系统管路起到增压的作用，还可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量。(3)本专利技术减小测量误差的方法：一是采用适当内径的管线；二是采用标定管标定体积，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，可以有效减小测量的误差。(4)本专利技术的恒温箱25和围压泵26可以根据需要控制岩心室24的温度和压力，模拟地层某个深度的温度和压力条件。(5)本专利技术采用围压泵26控制岩心室24内岩心围压。实验中此围压应始终大于驱替压力。防止围压过低时，不能有效模拟真实的驱替置换过程。(6)本专利技术的气体样品收集器43可以方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，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)。

【技术特征摘要】
1.一种置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，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)。
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)依次连接第二阀(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)。
3.根据权利要求2所述置换及吸附解析模拟测试系统，其特征在于，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

\t五阀(13)，出口连接第六阀(15)。
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)。
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)。
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，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，郜时旺，张国祥，荆铁亚，王金意，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，中国华能集团公司，
类型：发明
国别省市：北京;11