页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统及方法，属于油气勘探开发技术领域。所述页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统当系统被配置为模拟页岩储层环境时，将含水饱和度为原始含水饱和度的页岩岩心放入到测试釜中，利用加热装置和赋压装置模拟储层条件；当系统被配置为模拟页岩现场取芯过程时，气体流通口与回压控制器连通，回压控制器与计量装置连通，通过控制气体流通口与回压控制器的连通次数和连通时间，分多个时间段模拟计量从井底到井口取芯过程的第一损失气量以及从井口出筒到封罐过程的第二损失气量，加和得到总损失气量，可以克服理论推导的局限性，更加符合现场生产的实际情况，有利于指导页岩的实际开采。

Simulation System and Method of Loss Gas Volume During Coring in Shale Field

【技术实现步骤摘要】
页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统及方法
本专利技术涉及油气勘探开发
，特别涉及一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统及方法。
技术介绍
页岩气是从页岩层中开发出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气在美国和加拿大的开发取得了巨大成功，美国页岩气开发的成功让全世界都兴起了“页岩气热”，我国也不例外。准确评价页岩气储量是一项十分重要的工作，而页岩含气量是计算页岩储量的关键参数。页岩储层与常规储层最大的区别就在于页岩气以吸附气的形式存在，因此，页岩含气量不能像常规储层一样通过测定有效孔隙体积来确定其储量。而在测试页岩含气量的过程中，损失气量的计算有着举足轻重的地位，因此，如何准确地确定损失气量，对于评价页岩气的储量具有十分重要的意义。现有SY/T6940-2013《页岩含气量测定方法》详细介绍了现场页岩含气量的测试过程。其中，页岩含气量在实验中是由解吸气量、残余气量和损失气量三部分的总和，解吸气量和残余气量均是通过样品实测可得，损失气量则是通过解吸气量回归所得，在现有技术中损失气量的回归通常采用USBM线性回归法而得到，即以标准状态下累积解吸量为纵坐标，时间的平方根为横坐标作图，在解吸气量与时间的平方根关系图中，反向延长线与纵坐标轴的截距的绝对值为损失气量。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：现有技术中的USBM线性回归方法是从煤层气行业借鉴而来，线性回归理论模型的假设来自于呈破碎状的无烟煤，与页岩气钻井取心实际形成的圆柱状页岩岩心的情况有巨大差异，不符合页岩现场的实际情况，不能有效地指导页岩的开采。专利技术内容鉴于此，本专利技术提供一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统及方法，通过模拟页岩现场取芯过程，计量取芯过程中的损失气量以克服理论推导的局限性，更加符合现场生产的实际情况，以便于指导页岩的实际开采。具体而言，包括以下的技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，所述系统包括：高压气源、赋压装置、测试釜、回压控制器、压力传感器、计量装置、加热装置、抽真空装置和饱和水装置，其中，所述系统被配置为模拟页岩储层环境时，所述页岩岩心依次置于所述抽真空装置、所述饱和水装置和所述测试釜中，所述测试釜置于所述加热装置中，所述测试釜开设有气体流通口、压力进入口和传感器接入口，所述压力传感器插入所述传感器接入口，所述赋压装置与所述压力进入口相连，所述高压气源与所述气体流通口连通；所述系统被配置为模拟页岩现场取芯过程时，所述气体流通口与所述回压控制器连通，所述回压控制器与所述计量装置连通。进一步地，所述高压气源包括：气罐和增压泵，所述气罐与所述增压泵连通，所述增压泵在所述系统被配置为模拟页岩储层环境时与所述气体流通口连通。进一步地，所述系统还包括：第一阀门，所述第一阀门设置在所述增压泵与所述气体流通口之间。进一步地，所述赋压装置包括：围压泵和驱替泵，所述压力进入口包括第一入口和第二入口，所述围压泵与所述第一入口连通，所述驱替泵与所述第二入口连通。进一步地，所述系统还包括：第二阀门，所述第二阀门设置在所述气体流通口与所述回压控制器之间。进一步地，所述系统还包括：压力表，所述压力表设置在所述第二阀门与所述回压控制器之间。进一步地，所述系统还包括：第三阀门，所述第三阀门设置在所述回压控制器与所述计量装置之间。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟方法，基于上述任一项的所述页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，所述方法包括：将烘干后的页岩岩心放入到所述抽真空装置中抽真空，得到抽真空后的页岩岩心；将所述抽真空后的页岩岩心放入到所述饱和水装置中饱和盐水，得到饱和盐水后的页岩岩心；将所述饱和盐水后的页岩岩心风干或驱替，得到含水饱和度为原始含水饱和度的页岩岩心；将所述含水饱和度为原始含水饱和度的页岩岩心放入到所述测试釜中密封，关闭所述第一阀门、所述第二阀门和所述第三阀门，调整所述加热装置的温度为页岩储层温度；调整所述围压泵的压力为储层压力，关闭所述第二阀门和所述第三阀门，打开所述第一阀门；当所述压力传感器显示的压力为储层压力、所述加热装置显示的温度为储层温度时，关闭所述第一阀门和所述第三阀门，打开所述第二阀门，分n个时间段调整所述驱替泵的压力、所述回压控制器的压力和所述加热装置的温度，且在每个时间段维持预设时间后，再打开所述第三阀门，所述计量装置得到每个阶段的第一损失气量；关闭所述第一阀门，打开所述第二阀门和所述第三阀门，调整所述加热装置的温度为井口温度、所述驱替泵的压力和所述回压控制器的压力为大气压，所述计量装置计量流过的第二损失气量；将每个阶段的所述第一损失气量与所述第二损失气量加和，得到总损失气量。进一步地，所述每个时间段内调整的所述驱替泵的压力和所述回压控制器的压力为所述加热装置的温度为维持的预设时间为式中：P0为储层压力，单位为MPa；P1为井口压力，单位为MPa；T0为井底温度，单位为℃；n为自然数；i为自然数，且1≤i≤n。进一步地，所述调整所述围压泵的压力为储层压力，关闭所述第二阀门和所述第三阀门，打开所述第一阀门之后，所述方法还包括：维持所述加热装置的温度为页岩储层温度和所述围压泵的压力为储层压力的时间大于等于8h，所述储层压力包括围压和上覆压力。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统可以实现模拟页岩储层环境基础上的取芯过程，首先通过将页岩岩心依次置于抽真空装置中进行抽真空、饱和水装置中饱和盐水后，再将饱和盐水后的页岩岩心风干或驱替，得到含水饱和度为原始含水饱和度的页岩岩心，再将含水饱和度为原始含水饱和度的页岩岩心放入到在测试釜中，通过将测试釜置于加热装置中模拟储层的温度，通过将高压气源从气体流通口注入模拟储层状态，通过赋压装置与压力进入口相连模拟储层围压和上覆压力，实现对页岩储层环境的模拟；当系统被配置为模拟页岩现场取芯过程时，气体流通口与回压控制器连通，回压控制器与计量装置连通，通过控制气体流通口与回压控制器的连通次数和连通时间，分多个时间段来模拟和计量从井底到井口取芯过程的第一损失气量以及从井口出筒到封罐过程的第二损失气量，将每个阶段的第一损失气量和第二损失气量的加和，得到总损失气量，可以实现利用测试方法计算页岩现场取芯过程中的损失气量，以克服理论推导的局限性，更加符合现场生产的实际情况，有利于指导页岩的实际开采。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统的结构示意图。图中的附图标记分别表示：1、高压气源；101、气罐；102、增压泵；2、赋压装置；201、围压泵；202、驱替泵；3、测试釜；301、气体流通口；302、压力进入口；3021、第一入口；3022、第二入口；303、传感器接入口；4、回压控制器；5、压力传感器；6、计量装置；7、加热装置；8、抽真空装置；9、饱和水装置；10、第一阀门；11、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统包括：高压气源(1)、赋压装置(2)、测试釜(3)、回压控制器(4)、压力传感器(5)、计量装置(6)、加热装置(7)、抽真空装置(8)和饱和水装置(9)，其中，所述系统被配置为模拟页岩储层环境时，页岩岩心依次置于所述抽真空装置(8)、所述饱和水装置(9)和所述测试釜(3)中，所述测试釜(3)置于所述加热装置(7)中，所述测试釜(3)开设有气体流通口(301)、压力进入口(302)和传感器接入口(303)，所述压力传感器(5)插入所述传感器接入口(303)，所述赋压装置(2)与所述压力进入口(302)相连，所述高压气源(1)与所述气体流通口(301)连通；所述系统被配置为模拟页岩现场取芯过程时，所述气体流通口(301)与所述回压控制器(4)连通，所述回压控制器(4)与所述计量装置(6)连通。

【技术特征摘要】
1.一种页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统包括：高压气源(1)、赋压装置(2)、测试釜(3)、回压控制器(4)、压力传感器(5)、计量装置(6)、加热装置(7)、抽真空装置(8)和饱和水装置(9)，其中，所述系统被配置为模拟页岩储层环境时，页岩岩心依次置于所述抽真空装置(8)、所述饱和水装置(9)和所述测试釜(3)中，所述测试釜(3)置于所述加热装置(7)中，所述测试釜(3)开设有气体流通口(301)、压力进入口(302)和传感器接入口(303)，所述压力传感器(5)插入所述传感器接入口(303)，所述赋压装置(2)与所述压力进入口(302)相连，所述高压气源(1)与所述气体流通口(301)连通；所述系统被配置为模拟页岩现场取芯过程时，所述气体流通口(301)与所述回压控制器(4)连通，所述回压控制器(4)与所述计量装置(6)连通。2.根据权利要求1所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述高压气源(1)包括：气罐(101)和增压泵(102)，所述气罐(101)与所述增压泵(102)连通，所述增压泵(102)在所述系统被配置为模拟页岩储层环境时与所述气体流通口(301)连通。3.根据权利要求2所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：第一阀门(10)，所述第一阀门(10)设置在所述增压泵(102)与所述气体流通口(301)之间。4.根据权利要求1所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述赋压装置(2)包括：围压泵(201)和驱替泵(202)，所述压力进入口(302)包括第一入口(3021)和第二入口(3022)，所述围压泵(201)与所述第一入口(3021)连通，所述驱替泵(202)与所述第二入口(3022)连通。5.根据权利要求1所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：第二阀门(11)，所述第二阀门(11)设置在所述气体流通口(301)与所述回压控制器(4)之间。6.根据权利要求5所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：压力表(12)，所述压力表(12)设置在所述第二阀门(11)与所述回压控制器(4)之间。7.根据权利要求1所述的页岩现场取芯过程中损失气量模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：第三阀门(13)，所述第三阀门(13)设置在所述回压控制器(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周克明，何家欢，李农，邓晓航，杨雨，陈洪斌，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，四川科力特油气技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11