页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪，属于测量技术领域。所述方法包括：获取n组压力值，该n组压力值为气体在页岩样品中扩散的过程中，每隔预定时间间隔记录的页岩样品两端的压力值；根据上述n组压力值计算出对应的n组浓度值；根据上述n组浓度值求解一维扩散方程得到页岩样品的扩散系数D，该扩散系数D用于反映气体在页岩样品中的扩散程度；使用下述公式计算页岩样品的渗透率k：k＝Dμφβt。本发明专利技术解决了背景技术涉及的测定方法在测定页岩的渗透率时未考虑页岩气的非达西流动特性和吸附气的影响，所导致的测定结果不准确的问题；充分提高了测定结果的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量
，特别涉及一种页岩性质测定方法、装置和页岩性质测定仪。
技术介绍
页岩气是一种储存于页岩层中的非常规天然气资源，其具有分布范围广、开采寿命长以及生产周期长等优点，具有很好的应用前景。页岩气在页岩层中的流动能力是评价页岩气能否经济开采的重要因素。其中，常用的流动能力评价参数为渗透率。在相关技术中，通常采用达西稳定流法测定页岩渗透率。通过计量一定压力下通过页岩样品的气体的流量，然后根据达西直线渗滤定律计算出页岩样品的渗透率。另外，相关文献也提出了采用脉冲衰减法测定页岩渗透率。主要包括岩芯柱脉冲衰减法、颗粒脉冲衰减法和脱气法这三种测定方法。其中，岩芯柱脉冲衰减法对实验仪器和页岩样品的要求较为严格，虽然具备较高的测定效果和精度，但数学处理上还需进一步研究；颗粒脉冲衰减法将页岩样品简化为规则外形，破坏了孔隙结构，对测定结果有一定影响；脱气法仅适用于现场密闭取芯的测试，与页岩储层含气量测试相关，精度不高。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩性质测定方法，其特征在于，所述方法包括：获取n组压力值，所述n组压力值为气体在页岩样品中扩散的过程中，每隔预定时间间隔记录的所述页岩样品两端的压力值，对于每一组压力值，所述压力值包括放置有所述页岩样品的岩芯夹持器的进口端的压力值Pin和出口端的压力值Pout，n≥2且n为整数；根据所述n组压力值计算出对应的n组浓度值，对于每一组浓度值，所述浓度值包括所述进口端的浓度值Nin和所述出口端的浓度值Nout；根据所述n组浓度值求解一维扩散方程得到所述页岩样品的扩散系数D，所述扩散系数D用于反映气体在所述页岩样品中的扩散程度；使用下述公式计算所述页岩样品的渗透率k：k＝Dμφβt；其中，所述D...

【技术特征摘要】
1.一种页岩性质测定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取n组压力值，所述n组压力值为气体在页岩样品中扩散的过程中，每
隔预定时间间隔记录的所述页岩样品两端的压力值，对于每一组压力值，所述
压力值包括放置有所述页岩样品的岩芯夹持器的进口端的压力值Pin和出口端的
压力值Pout，n≥2且n为整数；
根据所述n组压力值计算出对应的n组浓度值，对于每一组浓度值，所述
浓度值包括所述进口端的浓度值Nin和所述出口端的浓度值Nout；
根据所述n组浓度值求解一维扩散方程得到所述页岩样品的扩散系数D，
所述扩散系数D用于反映气体在所述页岩样品中的扩散程度；
使用下述公式计算所述页岩样品的渗透率k：
k＝Dμφβt；
其中，所述D表示所述扩散系数(m2/s)；所述μ表示流体粘度(Pa·s)；所
述φ表示所述页岩样品的有效孔隙度(％)；所述βt表示初始孔隙压力下的压缩
系数(Pa-1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述一维扩散方程为：
∂N∂t=D∂2N∂x2(t≥0,0<x<L);]]>其中，所述L表示所述页岩样品的长度(m)；所述N表示气体在位置x及
时刻t所对应的浓度值(kg/m3)；
或者，
所述一维扩散方程为：
∂N∂t+ρ1ρ2∂Q∂t=D∂2N∂x2(t≥0,0<x<L);]]>其中，所述L表示所述页岩样品的长度(m)；所述N表示气体在位置x及
时刻t所对应的浓度值(kg/m3)；表示时刻t所对应的吸附气含量的增加
量；所述ρ1表示所述页岩样品的密度(kg/m3)；所述ρ2表示气体密度(kg/m3)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用下述公式计算所述
页岩样品的渗透率k之前，还包括：
使用下述公式计算所述页岩样品的有效孔隙度φ：
φ=Z2P1V1Z1P2-V1-VxSL;]]>其中，所述S表示所述页岩样品的截面积(m2)；所述L表示所述页岩样品
的长度(m)；所述P1表示脉冲压力(MPa)；所述P2表示平衡压力(MPa)；所述
Z1表示气体在压力P1下的压缩因子；所述Z2表示气体在压力P2下的压缩因子；所
述V1表示与所述岩芯夹持器的进口端相连的上游气体容器的体积(m3)；所述Vx表
示所述上游气体容器、所述上游进气阀、所述岩芯夹持器以及所述下游进气阀
之间的管线的体积(m3)。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
使用下述公式计算所述页岩样品的吸附气含量Qn：
Qn=Vnm;]]>其中，所述Qn表示在第n个吸附平衡压力Pn*下，单位质量的所述页岩样品
所吸附的气体体积(m3/kg)；所述m表示所述页岩样品的质量(kg)；所述Vn表
示在第n个吸附平衡压力Pn*下，所述页岩样品所吸附的气体体积(m3)；
所述T0表示常温(℃)，所述T表示实验温度
(℃)，所述P0表示标准大气压(MPa)，所述Vh表示与所述岩芯夹持器的进口端
相连的上游气体容器的体积(m3)，所述Vφ表示所述岩芯夹持器的孔隙体积(m3)，
所述Pn表示第n个脉冲压力(MPa)，所述Pn*表示第n个吸附平衡压力(MPa)，
所述Zn表示气体在压力Pn下的压缩因子，所述Zn*表示气体在压力Pn*下的压缩因
子；当n＝1时，V1=T0TP0(P1VhZ1-P1*VhZ1*-P1*VφZ1*).]]>5.一种页岩性质测定装置，其特征在于，所述装置包括：
压力获取模块，用于获取n组压力值，所述n组压力值为气体在页岩样品
中扩散的过程中，每隔预定时间间隔记录的所述页岩样品两端的压力值，对于
每一组压力值，所述压力值包括放置有所述页岩样品的岩芯夹持器的进口端的
压力值Pin和出口端的压力值Pout，n≥2且n为整数；
浓度计算模块，用于根据所述n组压力值计算出对应的n组浓度值，对于
每一组浓度值，所述浓度值包括所述进口端的浓度值Nin和所述出口端的浓度值
Nout；
扩散系数计算模块，用于根据所述n组浓度值求解一维扩散方程得到所述
页岩样品的扩散系数D，所述扩散系数D用于反映气体在所述页岩样品中的扩

【专利技术属性】
技术研发人员：李武广，钟兵，杨洪志，杨学锋，冯曦，张小涛，任利明，刘光耀，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11