测试页岩储层渗透压的实验装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法，该装置包括：中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50‑2000之间；固紧器，用于固定所述半透膜；传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。本发明专利技术能够快速准确的得到压裂液渗吸过程中页岩储层渗透压大小，以进一步研究页岩储层与压裂液之间渗吸作用机理。

Experimental device and method for testing osmotic pressure of shale reservoir

【技术实现步骤摘要】
测试页岩储层渗透压的实验装置与方法
本专利技术涉及非常规储层压裂改造过程中压裂液与页岩之间渗吸置换的实验装置，尤其涉及一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法。
技术介绍
页岩气是典型的非常规油气资源，最显著的特点是低孔、低渗、难动用，必须依靠大规模的体积压裂改造才能实现经济开采。在体积压裂改造过程中，压裂液与页岩储层之间的渗吸置换作用成为了近年来页岩储层压裂增产改造机理研究过程中的热点问题与技术难题。近年来众多学者研究结果表明，化学渗透压渗吸作用，是页岩储层压裂液渗吸置换作用机理之一，对页岩储层压裂改造增产作用机理的研究起着关键作用。具体而言，页岩具有半透膜特性，即只允许水分子通过，而不允许盐离子或允许部分盐离子通过。半渗透膜特性是引起化学渗透压存在的关键因素，基于毛细管力和化学渗透压诱发渗吸的理论，分析页岩储层压裂液渗吸特征及微观机理，有助于进一步研究页岩水力压裂增产改造机理，指导现场压裂施工设计。目前，针对化学渗透压渗吸作用的相关研究主要集中在对渗透压的理论计算方面，有关渗透压的实验测试装置方面研究较少。国内外大多采用简易的倒置长颈漏斗或者U型管的方式进行实验测试。具体操作时，通过漏斗导管或者U型管一侧的液面上升高度对渗透压进行实验测试。该方法只能在一定程度上粗略地测定渗透压大小。渗透压会受到矿化度的影响，随着矿化度的增加，半透膜两边溶液的化学势差增大。为了达到膜界面两边化学势的平衡，进入岩心中的外界水量增加，从而使得岩心内部的能量增加。一般的，矿化度波动范围比较大。对于压裂液的矿化度波动范围比较大的场景，受到量程与精度的限制，使得渗透压测试结果往往不太准确。例如在矿化度高达1000mg/L的情况下，导管长度需达到100多米才能满足要求，显然现有的导管量程无法满足渗透压测试要求；此外，在矿化度接小于1mg/L的情况下，导管液面高度无明显变化，在现有的导管精度无法满足测试需要。因此，有必要研究一种简单准确高效的渗透压测试装置，为压裂液渗吸作用机理研究提供一种有效的测试手段。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供了一种测试页岩储层渗透压的实验装置与方法，其能够较为快速准确的得到压裂液渗吸过程中页岩储层渗透压大小，以进一步研究页岩储层与压裂液之间渗吸作用机理。本申请实施方式公开了一种测试页岩储层渗透压的实验装置，该装置包括：中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50-2000之间；固紧器，用于固定所述半透膜；传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。在一个优选的实施方式中，所述筒体内壁设置有第一配合部，所述固紧器设置有用于和所述第一配合部相匹配的第二配合部，所述第一配合部和第二配合部相配合形成能使所述固紧器相对所述筒体轴向滑动的滑动机构。在一个优选的实施方式中，所述筒体采用透明的亚克力管制成，能耐压2兆帕，耐温100摄氏度。在一个优选的实施方式中，所述第一腔室内设置有第一搅拌件，所述第二腔室内设置有第二搅拌件。在一个优选的实施方式中，所述第一搅拌件或所述第二搅拌件为具有加热和磁力搅拌功能的磁力转子。在一个优选的实施方式中，所述传感器包括下述中的任意一种或其组合：压力传感器、温度传感器、电导率传感器，所述实验装置还包括：过程控制集成，所述过程控制集成与所述传感器、数据采集系统、第一搅拌件、第二搅拌件电性连接。一种基于上述测试页岩储层渗透压的实验装置的方法，包括：向所述第一腔室中注入预定量的蒸馏水，向所述第二腔室中注入预定量的压裂液；打开数据采集系统，接收传感器获得的预定参数的实验变化值；所述实验变化值包括所述第一腔室和所述第二腔室中的压力变化值；根据所述实验变化值，确定页岩储层压裂渗吸置换过程中渗透压变化。在一个优选的实施方式中，所述方法还包括：根据页岩储层的条件参数，确定出用于模拟页岩储层压裂渗吸用的半透膜；所述条件参数包括：温度、矿化度、pH值，储层渗透率。在一个优选的实施方式中，所述方法还包括：改变所述半透膜的位置，重复上述实验步骤，以确定不同岩心长度及不同压裂液用量对渗透压的影响。在一个优选的实施方式中，所述根据所述实验变化值，确定页岩储层压裂渗吸置换过程中渗透压变化的步骤中，能确定所述半透膜与压裂液之间的渗透压大小；所述方法还包括：将所述第一腔室中的蒸馏水替换为岩心，滑动固紧器贴近岩心端面；接收传感器获得的压力的实验变化值；根据所述压力实验变化值，获取所述岩心与压裂液之间的渗透压大小；将所述半透膜与压裂液之间的渗透压大小与所述岩心与压裂液之间的渗透压大小作对比。本专利技术的特点和优点是：本申请实施方式中所提供的测试页岩储层渗透压的实验装置与方法，可以用已有的半透膜来模拟页岩储层的半透膜特性，模拟出页岩储层的渗透压；也可以直接测试真实页岩岩心的渗透压大小。进一步的，可利用本装置这种优点，可以分析两种情况下的差异性，从而评价半透膜的模拟真实页岩岩心的效果。参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明图1为本申请实施方式中提供的一种测试页岩储层渗透压的实验装置的结构示意图；图2为本申请实施方式中提供的一种测试页岩储层渗透压的实验方法的步骤流程图；图3为渗透压随渗透时间变化图。附图标记说明：1、第一传感器；2、第二传感器；3、第三传感器；4、第四传感器；5、第一搅拌件；6、固紧器；7、第二搅拌件；8、第一显示仪表；9、第二显示仪表；10、第三显示仪表；11、第四显示仪表；12、过程控制集成；13、数据采集系统；14、筒体；141、第一腔室；142、第二腔室；15、半透膜。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，包括：中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50‑2000之间；固紧器，用于固定所述半透膜；传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。

【技术特征摘要】
1.一种测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，包括：中空的筒体，所述筒体中设置有用于模拟页岩储层和压裂液之间渗吸作用的半透膜；所述半透膜将所述中空的筒体分隔为相对的第一腔室和第二腔室；所述半透膜的截留分子量在50-2000之间；固紧器，用于固定所述半透膜；传感器，用于测试所述第一腔室和所述第二腔室中的预定参数；数据采集系统，与所述传感器电性连接，用于存储所述传感器测试到的预定参数所对应的实验值。2.如权利要求1所述的测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，所述筒体内壁设置有第一配合部，所述固紧器设置有用于和所述第一配合部相匹配的第二配合部，所述第一配合部和第二配合部相配合形成能使所述固紧器相对所述筒体轴向滑动的滑动机构。3.如权利要求1所述的测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，所述筒体采用透明的亚克力管制成，能耐压2兆帕，耐温100摄氏度。4.如权利要求3所述的测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，所述第一腔室内设置有第一搅拌件，所述第二腔室内设置有第二搅拌件。5.如权利要求4所述的测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，所述第一搅拌件或所述第二搅拌件为具有加热和磁力搅拌功能的磁力转子。6.如权利要求4所述的测试页岩储层渗透压的实验装置，其特征在于，所述传感器包括下述中的任意一种或其组合：压力传感器、温度传感器、电导率传感器，所述实验装置还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚二冬，曹冲，周福建，李源，钟岳宸，张东航，杨凯，赵续荣，刘爽，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11