一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法技术

一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，包括以下步骤：制备岩石柱，岩石对岩石柱进行密封处理，运送到实验室内；将岩石柱放置到岩样内部裂缝检测装置内进行裂缝检测；裂缝检测合格后的岩石柱放置到岩石取芯集气装置内进行取芯集气。本发明专利技术对岩样密封性检测采取非接触检测，可以保持岩样的完整性，能显著后续取芯集气实验的效率和实验结果的准确性。本发明专利技术是在认定致密页岩气层最中心的部位气体没有逸出的情况下，对此类岩心进行密封处理，再用实验室中模拟地下的物理条件下，对岩心进行再次钻进，测出钻进过程中由于岩石破碎而损失的气量，更加准确的解决页岩气层含气性的问题，更加有利于页岩气层的评价。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法
本专利技术属于页岩含气性测气
，尤其涉及一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法。
技术介绍
在天然气生产过程中，尤其是页岩气的生产过程中，泥页岩含气性对于评价页岩气资源潜力及有利区优先是至关重要的直接参数，但是目前页岩含气量的取样测试技术不够完备。现有的评价页岩含气量的方法是利用等温吸附解吸实验装置，此方法是将钻井过程中返上来的煤芯进行等温吸附解吸，通过解吸所得的甲烷含量来评估页岩气储层的含气量。若是地下岩石在破碎过程中损失的气量较多的话，页岩气现场解吸得到的气量将是脱离实际。此方法在游离气含量比较低的煤层如中高煤阶煤层在一定程度上是有效的，但对于页岩而言，虽然其整体含气量低于中高阶煤，但由于其游离气含气量普遍较高，在钻头钻进过程中由于页岩破碎所逸散的气量相对较高，对于含气性本来就较差的泥页岩而言，该部分逸散气量的准确测定显得尤为重要。基于这种情况，若将钻井过程中损失的气量测出，再结合等温吸附解吸法，将更加准确的评价泥页岩储层的含气性。目前，尚未有类似的能够测量在钻井过程中由于页岩破碎而导致的气体散失量的装置。由于泥页岩裂缝不发育但大孔发育，页岩本身的密闭程度较好，在钻进过程中，只有岩体被破坏的部分的气体散失，而其内部的气体基本保存完好，为岩芯钻取过程损失气量模拟试验方法提供了基础条件。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，其是在钻井过程中页岩岩样进行密封处理，先进行裂缝检测认定致密页岩气层最中心的部位气体没有逸出的情况下，再用实验室中模拟地下的物理条件下，对岩心进行再次钻进，测出钻进过程中由于岩石破碎而损失的气量。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，包括以下步骤：一、先在实际钻井地点制备岩石柱，岩石柱采用致密页岩气层最中心的部位，在气体没有逸出的情况下，对岩石柱进行密封处理，运送到实验室内；二、将岩石柱放置到岩样内部裂缝检测装置内进行裂缝检测；三、裂缝检测合格后的岩石柱放置到岩石取芯集气装置内进行取芯集气。步骤二中的岩样内部裂缝检测装置包括柜体，柜体内设置有岩样容纳舱、气体检测舱、电动四通阀、真空泵和鼓风机，岩样容纳舱呈前端敞口的圆筒形结构，岩样容纳舱前端通过螺钉固定连接在柜体的前侧内壁上，气体检测舱设置在柜体内的底部并与岩样容纳舱通过密封管接头相连，气体检测舱内安装有甲烷探测仪和气压检测仪，气体检测舱通过进排气管路与电动四通阀的第一个接口相连，电动四通阀的第二个接口通过排气管路与真空泵相连，电动四通阀的第三个接口通过进气管路与鼓风机相连，电动四通阀第四个接口接空；柜体前侧外表面安装有操作面板，操作面板上设有启动按钮和急停按钮，柜体内底部安装有控制柜，操作面板通过数据总线与控制柜相连，甲烷探测仪通过一号数据线与控制柜相连，气压检测仪通过二号数据线与控制柜相连，电动四通阀通过三号数据线与控制柜相连，控制柜上外延出设备控制线，设备控制线分别与真空泵和鼓风机相连；柜体前侧安装有与岩样容纳舱对应的舱门，舱门上装有柜体前侧面配合的旋转锁；旋转锁锁紧时，舱门将岩样容纳舱密封，旋转锁开启时，打开舱门，将岩样放入或取出岩样容纳舱；柜体右侧外部设置电源插头和总电源按钮，柜体底部安装有四只万向轮，柜体左侧上部和右侧上部均安装有一个把手，柜体内安装有稳压电源，稳压电源通过输出电源线与控制柜连接，稳压电源通过输入电源线与电源插头连接；柜体左侧开有栅格透气孔。步骤三中的岩石取芯集气装置包括立柱，立柱上水平设置有试验台，试验台上固定设有呈圆筒形结构的试验筒，试验筒的中心线沿垂直方向设置，试验筒内壁上固定设有岩石柱定位结构和位于岩石柱周向定位结构上方的岩石柱轴向定位结构，试验筒上端外侧边沿水平设置有安装盘，安装盘上表面通过紧固螺栓可拆卸连接有将试验筒密封的密封盖，密封盖下表面与安装盘上表面之间第一密封圈，密封盖上设有下端均与试验筒内部连通的注水管、放空管和计量管；试验台下表面连接有与试验筒内部连通的排水管，排水管上设有排水阀；安装盘下表面固定设有两个关于试验筒中心线对称的升降电机，每个升降电机的主轴均垂直向上穿过安装盘并同轴向传动连接有一根丝杠，每根丝杠上均螺纹连接有一个套筒，两个套筒之间通过一块安装板连接，安装板的中部上表面固定设有一个取芯电机，取芯电机的主轴垂直向下穿过安装板并同轴向传动连接有钻筒，钻筒下端圆周边沿设置有齿状的金刚石钻削刃，钻筒自上而下穿过密封盖伸入到试验筒内，密封盖上设置有与钻筒外壁密封配合的第二密封圈；安装盘上表面沿垂直方向固定设有两根关于试验筒中心线对称的导杆，安装板上连接有分别对应滑动套设在一根导杆上的导向板；安装盘上表面垂直设有沿试验筒中心线圆形阵列布置的至少四根支杆，所有支杆上端连接有一个整体呈圆环形的水箱，丝杠和导杆均位于水箱的内侧，注水管的进水口连接在水箱的底部，注水管上设置有注水阀；水箱上设置有真空泵、安装盘上设有储气箱，储气箱上连接有压力表，计量管的上端与储气箱连接，计量管上设置有计量球阀，放空管上设置有放空球阀；试验台上设置有用于控制升降电机、取芯电机以及真空泵启闭及转速的控制装置。岩石柱定位结构设置有两层，每层的岩石柱定位结构均包括四根沿试验筒径向设置的定位杆，四根定位杆沿试验筒的中心线方向圆周阵列布置，每根定位杆的外端均固定设在试验筒内壁上，每根定位杆内端均固定设有一块弧形板，四块弧形板的中心线与试验筒的中心线重合；岩石柱轴向定位结构包括定位环板和三块固定板，定位环板的圆周外壁固定设有三块连接板，三块沿试验筒中心线圆形阵列布置的固定板，固定板固定设在试验筒内壁上，三块连接板上分别对应与一块固定板通过定位螺栓连接。步骤二具体包括以下过程：1）岩样内部裂缝检测装置的启动；2）岩样容纳舱和气体检测舱的校准；3）岩样内部裂缝检测实验；4）岩样内部裂缝检测实验后的仪器整理。步骤1）具体包括以下过程：a、将自动岩样内部裂缝检测装置推放在平整的地面上；b、将民用220V电源接入岩样内部裂缝检测装置的电源插头；c、按下电源插头旁的总电源按钮，岩样内部裂缝检测装置内各元器件通电。步骤2）具体包括以下过程：A、按下操作面板上的启动按钮，岩样内部裂缝检测装置开机；B、打开舱门，在操作面板上下达“气体清洁”命令，此时电动四通阀自动调整为连通鼓风机和气体检测舱，然后启动鼓风机一分钟，为岩样容纳舱和气体检测舱通风，消除其中可能存在的干扰气体；C、“气体清洁”程序结束后，在操作面板上下达“气体校准”命令，此时电动四通阀自动调整为连通电动四通阀的第四个接口和气体检测舱，甲烷探测仪和气压检测仪读数归零。步骤3）具体包括以下过程：Ⅰ、“气体校准”程序结束后，打开舱门，将制备好的岩样置入岩样容纳舱，关闭舱门并锁紧旋转锁；Ⅱ、在操作面板上下达“岩样检测”命令，此时电动四通阀自动调整为连通真空泵和气体检测舱，随后真空泵启动开始为岩样容纳舱和气体检测舱减压，减压过程中甲烷探测仪和气压检测仪实时读数，标定气体检测舱内的甲烷含量和气压值，当甲烷浓度达到设定的阈值时，信息反馈在操作面板上，显示当前岩样内部缝隙发育完好，当气压值达到设定的阈值时，真空泵停止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，其特征在于：包括以下步骤：一、先在实际钻井地点制备岩石柱，岩石柱采用致密页岩气层最中心的部位，在气体没有逸出的情况下，对岩石柱进行密封处理，运送到实验室内；二、将岩石柱放置到岩样内部裂缝检测装置内进行裂缝检测；三、裂缝检测合格后的岩石柱放置到岩石取芯集气装置内进行取芯集气。

【技术特征摘要】
1.一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，其特征在于：包括以下步骤：一、先在实际钻井地点制备岩石柱，岩石柱采用致密页岩气层最中心的部位，在气体没有逸出的情况下，对岩石柱进行密封处理，运送到实验室内；二、将岩石柱放置到岩样内部裂缝检测装置内进行裂缝检测；三、裂缝检测合格后的岩石柱放置到岩石取芯集气装置内进行取芯集气。2.根据权利要求1所述的一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，其特征在于：步骤二中的岩样内部裂缝检测装置包括柜体，柜体内设置有岩样容纳舱、气体检测舱、电动四通阀、真空泵和鼓风机，岩样容纳舱呈前端敞口的圆筒形结构，岩样容纳舱前端通过螺钉固定连接在柜体的前侧内壁上，气体检测舱设置在柜体内的底部并与岩样容纳舱通过密封管接头相连，气体检测舱内安装有甲烷探测仪和气压检测仪，气体检测舱通过进排气管路与电动四通阀的第一个接口相连，电动四通阀的第二个接口通过排气管路与真空泵相连，电动四通阀的第三个接口通过进气管路与鼓风机相连，电动四通阀第四个接口接空；柜体前侧外表面安装有操作面板，操作面板上设有启动按钮和急停按钮，柜体内底部安装有控制柜，操作面板通过数据总线与控制柜相连，甲烷探测仪通过一号数据线与控制柜相连，气压检测仪通过二号数据线与控制柜相连，电动四通阀通过三号数据线与控制柜相连，控制柜上外延出设备控制线，设备控制线分别与真空泵和鼓风机相连；柜体前侧安装有与岩样容纳舱对应的舱门，舱门上装有柜体前侧面配合的旋转锁；旋转锁锁紧时，舱门将岩样容纳舱密封，旋转锁开启时，打开舱门，将岩样放入或取出岩样容纳舱；柜体右侧外部设置电源插头和总电源按钮，柜体底部安装有四只万向轮，柜体左侧上部和右侧上部均安装有一个把手，柜体内安装有稳压电源，稳压电源通过输出电源线与控制柜连接，稳压电源通过输入电源线与电源插头连接；柜体左侧开有栅格透气孔。3.根据权利要求2所述的一种页岩岩样密封性检测及取芯集气模拟试验方法，其特征在于：步骤三中的岩石取芯集气装置包括立柱，立柱上水平设置有试验台，试验台上固定设有呈圆筒形结构的试验筒，试验筒的中心线沿垂直方向设置，试验筒内壁上固定设有岩石柱定位结构和位于岩石柱周向定位结构上方的岩石柱轴向定位结构，试验筒上端外侧边沿水平设置有安装盘，安装盘上表面通过紧固螺栓可拆卸连接有将试验筒密封的密封盖，密封盖下表面与安装盘上表面之间第一密封圈，密封盖上设有下端均与试验筒内部连通的注水管、放空管和计量管；试验台下表面连接有与试验筒内部连通的排水管，排水管上设有排水阀；安装盘下表面固定设有两个关于试验筒中心线对称的升降电机，每个升降电机的主轴均垂直向上穿过安装盘并同轴向传动连接有一根丝杠，每根丝杠上均螺纹连接有一个套筒，两个套筒之间通过一块安装板连接，安装板的中部上表面固定设有一个取芯电机，取芯电机的主轴垂直向下穿过安装板并同轴向传动连接有钻筒，钻筒下端圆周边沿设置有齿状的金刚石钻削刃，钻筒自上而下穿过密封盖伸入到试验筒内，密封盖上设置有与钻筒外壁密封配合的第二密封圈；安装盘上表面沿垂直方向固定设有两根关于试验筒中心线对称的导杆，安装板上连接有分别对应滑动套设在一根导杆上的导向板；安装盘上表面垂直设有沿试验筒中心线圆形阵列布置的至少四根支杆，所有支杆上端连接有一个整体呈圆环形的水箱，丝杠和导杆均位于水箱的内侧，注水管的进水口连接在水箱的底部，注水管上设置有注水阀；水箱上设置有真空泵、安装盘上设有储气箱，储气箱上连接有压力表，计量管的上端与储气箱连接，计量管上设置有计量球阀，放空管上设置有放空球阀；试验台上设置有用于控制升降电机、取芯电机以及真空泵启闭及转速的控制装置。4.岩石柱定位结构设置有两层，每层的岩石柱定位结构均包括四根沿试验筒径向设置的定位杆，四根定位杆沿试验筒的中心线方向圆周阵列布置，每根定位杆的外端均固定设在试验筒内壁上，每根定位杆内端均固定设有一块弧形板，四块弧形板的中心线与试验筒的中心线重合；岩石柱轴向定位结构包括定位环板和三块固定板，定位环板的圆周外壁固定设有三块连接板，三块沿试验筒中心线圆形阵列布置的固定板，固定板固定设在试验筒内壁上，三块连接板上分别对应与一块固定板通过定位螺栓连接。5.根据权利要求3所述的一种页岩岩样密封性检...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏语，杨润泽，侯云超，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11