本发明专利技术公开一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置及方法，三轴样品缸通过管阀系统分别连接注入泵、放空抽真空系统和围压泵，注入泵与三轴样品缸进口端连接，围压泵用于为三轴样品缸提供施加在样品上的静水压力，三轴样品缸进口端和出口端分别设有一个压力传感器，注入泵和围压泵的出口端分别设有一个压力传感器，压差传感器两端分别与三轴样品缸进口端和出口端连接，温度控制系统用于控制整个装置的温度，数据采集系统用于采集整个装置所处的环境温度数据、压力传感器的压力数据、压差传感器的压差数据与注入泵和围压泵的泵体积数据。本发明专利技术能够在地层温度、不同流体压力和应力条件下测试页岩样品的裂隙和基质孔隙压缩系数。系数。系数。
【技术实现步骤摘要】
页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置及方法
[0001]本专利技术涉及石油勘探开发
，特别是涉及一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置及方法，可以用来计算在有效应力变化的条件下页岩的裂隙孔隙度和基质孔隙度的变化，从而确定生产过程中裂隙孔隙度和基质孔隙度的变化对页岩油采收率的影响。
技术介绍
[0002]目前，页岩油的开发正逐步成为我国各含油气盆地开发的重点领域，但是页岩油的采收率低，是因为页岩油主要赋存在页岩的页理缝等组成的裂隙系统中以及基质的微纳米孔隙系统中。其中，裂隙系统的流动性好但是孔隙度低，而基质孔隙系统的孔隙度高但是流动性差。在页岩油降压生产过程中，由于流体压力的降低，页岩所受的有效应力增加从而导致页岩孔隙度的降低。孔隙度的降低可以导致一部分页岩油从孔隙中被挤出，该现象可以用孔隙的压缩系数来表征，其是用来计算页岩油采收率的重要参数。同时，页岩油在生产过程中的产量衰减较快，原因可能是初期的产量贡献主要来自于裂隙系统，虽然裂隙系统的压缩系数大，但是裂隙孔隙度小，而基质孔隙系统的孔隙度大但是压缩系数小，因此，需要分别确定页岩的裂隙压缩系数以及基质孔隙的压缩系数，从而评估裂隙和基质孔隙对页岩油采收率的影响，尤其是需要确定基质孔隙的压缩系数从而才能预估页岩油的长期产量变化规律和最大采收率。
[0003]目前，由于国内外页岩气的效益开发，对页岩裂隙压缩系数的研究较多，页岩裂隙压缩系数是模拟页岩气产量变化的一个重要参数，可以通过渗透率与应力的变化关系获得。由于页岩气的气体压缩系数很大，可以靠气体的弹性能维持产量，页岩气生产过程中页岩各种孔隙的压缩系数对页岩气采收率几乎没有什么影响，因此，目前针对页岩的基质孔隙压缩系数的研究很少。但是不同的是，页岩油的弹性能较低，孔隙压缩系数对页岩油最终采收率的影响较大，因此需要一套测定页岩基质压缩系数的实验方法和计算方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够在地层温度、不同流体压力和应力条件下测试页岩样品的裂隙和基质孔隙压缩系数。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，包括三轴样品缸、围压泵、注入泵、压差传感器、压力传感器、放空抽真空系统、温度控制系统、管阀系统和数据采集系统；所述三轴样品缸通过所述管阀系统分别连接所述注入泵、所述放空抽真空系统和所述围压泵，所述三轴样品缸内用于安装页岩样品，所述注入泵与所述三轴样品缸进口端连接，所述围压泵用于为所述三轴样品缸提供施加在样品上的静水压力，所述三轴样品缸进口端和出口端分别设有一个所述压力传感器，所述注入泵和所述围压泵的出口端分别设有一个所述压力传感器，所述压差传感器两端分别与所述三轴样品缸进口端和出口端连
接，所述温度控制系统用于控制整个装置的温度，所述数据采集系统用于采集整个装置所处的环境温度数据、所述压力传感器的压力数据、所述压差传感器的压差数据与所述注入泵和所述围压泵的泵体积数据。
[0007]优选地，所述管阀系统包括管路和设置于所述管路上的阀门，所述管路包括连接所述三轴样品缸进口端和所述注入泵的第一管路、连接所述三轴样品缸和所述围压泵的第二管路以及连接所述三轴样品缸出口端和一个所述放空抽真空系统的第三管路；所述第一管路上从所述注入泵到所述三轴样品缸的方向依次设有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门和所述第二阀门之间的所述第一管路上连接一个所述放空抽真空系统和一个所述压力传感器，所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上连接一个所述压力传感器；所述第二管路上设有第四阀门，所述第四阀门与所述三轴样品缸之间的所述第二管路上设有一个所述压力传感器；所述第三管路上从所述三轴样品缸到所述放空抽真空系统的方向依次设有第五阀门和第六阀门，所述第五阀门和所述第六阀门之间的所述第三管路上设有一个所述压力传感器。
[0008]优选地，所述放空抽真空系统包括排空管和抽真空装置，与所述第一管路连接的所述排空管上设有第一排空阀，与所述第一管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第一抽真空阀；与所述第三管路连接的所述排空管上设有第二排空阀，与所述第三管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第二抽真空阀。
[0009]优选地，所述注入泵的进口管上设有进口阀门。
[0010]优选地，所述压差传感器一端连接在所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上，另一端连接在所述第五阀门和第六阀门之间的所述第三管路上。
[0011]本专利技术还提供一种基于以上所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法，包括以下步骤：
[0012]S1：通过所述注入泵压缩泵中的油样以得到油压力和泵体积的关系，计算获得油的压缩系数C
o
；
[0013]S2：通过油测量页岩样品的总孔隙体积V
p
，并计算总孔隙度Φ
p
、裂隙孔隙度Φ
f
和基质孔的孔隙度Φ
m
；
[0014]S3：在不同围压、相同油压的条件下，通过脉冲衰减法获得渗透率，并通过渗透率与围压的关系计算裂隙的压缩系数C
f
；
[0015]S4：通过改变围压，监测样品中油压的变化，计算样品总孔隙压缩系数C
p
；
[0016]S5：根据总孔隙度Φ
p
、裂隙孔隙度Φ
f
、基质孔的孔隙度Φ
m
、裂隙的压缩系数C
f
和总孔隙压缩系数C
p
计算页岩基质孔的压缩系数C
m
。
[0017]优选地，步骤S1中，将页岩油加入所述注入泵中，关闭所述注入泵和其他管线的阀门后，逐步提高所述注入泵内的压力，记录泵内油压力和泵体积的关系，通过公式计算页岩油的压缩系数：
[0018][0019]式(1)中，C
o
：页岩油的压缩系数，V：注入泵的体积读数，P：注入泵中页岩油的压力，V
dead1
：装置中相应管线的体积。
[0020]优选地，步骤S2中，将页岩样品装入所述三轴样品缸中，将整个装置所处的环境温
度调至地层温度，通过所述围压泵施加一定围压，通过所述抽真空装置抽真空后从所述注入泵以一定的流体压力往页岩样品中注入页岩油，记录所述注入泵的体积变化，所述注入泵体积不变后，利用注入前后泵的体积差值减去管线的体积得到页岩样品的总孔隙体积，通过公式计算总孔隙度：
[0021][0022]式(2)中，Φ
p
：总孔隙度，V
p
：页岩样品的总孔隙体积，V
b
：页岩样品体积；
[0023]所述注入泵的体积随时间的变化分为三段：快速段、转折段和慢速段，其中快速段为页岩油充满管线的阶段，转折段为页岩油填充裂隙系统的阶段，慢速段为页本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，其特征在于：包括三轴样品缸、围压泵、注入泵、压差传感器、压力传感器、放空抽真空系统、温度控制系统、管阀系统和数据采集系统；所述三轴样品缸通过所述管阀系统分别连接所述注入泵、所述放空抽真空系统和所述围压泵，所述三轴样品缸内用于安装页岩样品，所述注入泵与所述三轴样品缸进口端连接，所述围压泵用于为所述三轴样品缸提供施加在样品上的静水压力，所述三轴样品缸进口端和出口端分别设有一个所述压力传感器，所述注入泵和所述围压泵的出口端分别设有一个所述压力传感器，所述压差传感器两端分别与所述三轴样品缸进口端和出口端连接，所述温度控制系统用于控制整个装置的温度，所述数据采集系统用于采集整个装置所处的环境温度数据、所述压力传感器的压力数据、所述压差传感器的压差数据与所述注入泵和所述围压泵的泵体积数据。2.根据权利要求1所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，其特征在于：所述管阀系统包括管路和设置于所述管路上的阀门，所述管路包括连接所述三轴样品缸进口端和所述注入泵的第一管路、连接所述三轴样品缸和所述围压泵的第二管路以及连接所述三轴样品缸出口端和一个所述放空抽真空系统的第三管路；所述第一管路上从所述注入泵到所述三轴样品缸的方向依次设有第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门和所述第二阀门之间的所述第一管路上连接一个所述放空抽真空系统和一个所述压力传感器，所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上连接一个所述压力传感器；所述第二管路上设有第四阀门，所述第四阀门与所述三轴样品缸之间的所述第二管路上设有一个所述压力传感器；所述第三管路上从所述三轴样品缸到所述放空抽真空系统的方向依次设有第五阀门和第六阀门，所述第五阀门和所述第六阀门之间的所述第三管路上设有一个所述压力传感器。3.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，其特征在于：所述放空抽真空系统包括排空管和抽真空装置，与所述第一管路连接的所述排空管上设有第一排空阀，与所述第一管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第一抽真空阀；与所述第三管路连接的所述排空管上设有第二排空阀，与所述第三管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第二抽真空阀。4.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，其特征在于：所述注入泵的进口管上设有进口阀门。5.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置，其特征在于：所述压差传感器一端连接在所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上，另一端连接在所述第五阀门和第六阀门之间的所述第三管路上。6.一种基于权利要求1～5中任意一项所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过所述注入泵压缩泵中的油样以得到油压力和泵体积的关系，计算获得油的压缩系数C
o
；S2：通过油测量页岩样品的总孔隙体积V
p
，并计算总孔隙度Φ
p
、裂隙孔隙度Φ
f
和基质孔的孔隙度Φ
m
；S3：在不同围压、相同油压的条件下，通过脉冲衰减法获得渗透率，并通过渗透率与围压的关系计算裂隙的压缩系数C
f
；
S4：通过改变围压，监测样品中油压的变化，计算样品总孔隙压缩系数C
【专利技术属性】
技术研发人员：吴桐，潘哲君，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：
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