同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的系统及方法，其中系统包括包括相互连接的气体收集段、气体产出段和数据采集组件；气体收集段模拟底层水平压裂缝网向竖向井筒流动过程，气体产出段模拟地层竖向井筒内不同生产制度下气体的生产过程。方法包括系统连接、系统气密性检测、系统空间体积标定、储层气体生产过程模拟、各赋存状态气体产气特征计算各步骤。本发明专利技术的系统及方法，实现了对吸附气、孔束缚气、自由气产气速度定量化评价，为研究生产过程中不同赋存状态气体对产能的贡献提供了新的工具。本系统和方法模拟真实储层状态下的生产过程，实验数据分析获得的认识可直接用于指导页岩/煤层气藏现场生产。可直接用于指导页岩/煤层气藏现场生产。可直接用于指导页岩/煤层气藏现场生产。

【技术实现步骤摘要】
同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的系统及方法


[0001]本专利技术属于岩心实验分析
，特别涉及一种同时测量储层岩心不同赋存状态气体产气特征的方法及系统。

技术介绍

[0002]国家能源局的《中国天然气发展报告(2021)》表明致密气藏逐渐成为我国天然气新增储量的主要贡献者，页岩气和煤层气是致密气藏的主要代表。该类气藏中，吸附气是气体主要的赋存形态，含量最高可达85％。水平钻井、水力压裂等技术的发展推动了致密气藏的工业开发，但生产气井普遍呈现“初期产量高、后期递减迅速”的特征。为探究页岩/煤层气藏生产产量的递减内在机理，为革新技术提供基础支持，亟需建立一种模拟真实地层条件下气井产气特征的实验方法，揭示不同生产阶段产量的主要来源以及产能的递减规律，为修正完善致密气藏开发理论和改进生产措施提供数据支撑。致密气藏气体的赋存状态包括吸附气、孔束缚气以及自由气，吸附气解吸速度测试包括现场解吸法和等温吸附法，前者存在解吸时间长且损失气量难以计算的问题，结果与实际值存在一定偏差。等温吸附测量结果往往比储层的真实含气量大,多用于评价储层的吸附能力,较少用于评价含气量；孔束缚气和自由气的产气特征测试方法尚未在文献中出现。总之，尚未建立一种同时测量储层岩心不同赋存状态气体产气特征的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对现有储层岩心不同赋存状态气体产气特征测量技术中存在的不足，为储层岩心不同赋存状态气体的产气特征的测量提供一种便行有效的测量方法及系统，以解决现有技术中测量时吸附气解吸时间长、损失气量难以计算以及无法测量孔束缚气和自由气产气特征等问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的系统，
[0006]包括相互连接的气体收集段、气体产出段和数据采集组件；
[0007]所述气体收集段包括测试气瓶、增压泵、中间容器、岩心夹持器A、恒温箱、恒压恒速泵A、阀门A、阀门B、阀门C和阀门D；
[0008]所述测试气瓶与岩心夹持器A的入口通过管路连接，所述中间容器的开口端通过连接点A连接在测试气瓶和岩心夹持器A之间的管路上，所述增压泵设置在测试气瓶和连接点A之间的管路上，所述阀门A设置在测试气瓶和增压泵之间的管路上，所述阀门B设置在增压泵和连接点A之间的管路上，所述阀门C设置在连接点A和岩心夹持器A之间的管路上，在阀门B和阀门C之间的管路上设置支管A，所述阀门D设置在支管A上，所述恒压恒速泵A连接在岩心夹持器A的筒体上以实现岩心夹持器A内气体围压驱替，所述中间容器和岩心夹持器A及其之间相互连接的管路设置在恒温箱内；
[0009]所述气体产出段包括调压阀、岩心夹持器B、回压阀、回压自动跟踪泵、恒压恒速泵
B和阀门E；
[0010]所述岩心夹持器B的进气口与岩心夹持器A的出气口通过管道连通，所述调压阀设置在岩心夹持器A和岩心夹持器B之间的管道上；所述回压自动跟踪泵连接在岩心夹持器B筒体和岩心夹持器B入口管道之间以形成岩心夹持器B内岩心恒压驱替；所述回压阀的进气口与岩心夹持器B的出气口通过管道连接，所述恒压恒速泵B连接在回压阀的进气一侧；在岩心夹持器B和回压阀连接的管路上设置支管B，所述阀门E设置在支管B上；
[0011]所述数据采集组件包括数据终端、压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C、压力传感器D、压力传感器E、压力传感器F和气体质量流量计；所述压力传感器A设置在阀门B和阀门C之间的管路上，所述压力传感器B设置在岩心夹持器A的筒体上以测试岩心夹持器A内的围压，所述压力传感器C设置在岩心夹持器A和调压阀连接的管路上，所述压力传感器D设置在调压阀和岩心夹持器B之间的管路上，所述压力传感器E设置在岩心夹持器B的筒体上以测试岩心夹持器B内的围压，所述压力传感器F设置在岩心夹持器B和回压阀之间的管路上，所述回压阀的出气口与气体质量流量计通过管道连接；所述压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C、压力传感器D、压力传感器E、压力传感器F和气体质量流量计分别与数据终端连接，通过数据终端记录各压力传感器的数据；
[0012]所述中间容器填充岩心研究区块的的样品，中间容器在测试气瓶和增压泵作用下模拟底层温度和原始含水饱和度条件下的储层特征；所述气体收集段模拟底层水平压裂缝网向竖向井筒流动过程，所述气体产出段模拟地层竖向井筒内不同生产制度下气体的生产过程。
[0013]本专利技术还涉及一种同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的方法，包括如下步骤：
[0014]S1、系统连接：
[0015]连接组装气体收集段、气体产出段和数据采集组件各部件；
[0016]S2、系统气密性检测；
[0017]在岩心夹持器A中和岩心夹持器B中放入假岩心，恒压恒速泵A和恒压恒速泵B采用恒压驱替，驱替压力高于地层压力,回压阀设置为地层压力,调压阀门压力调至最大，恒温箱保持地层温度；打开阀门A、阀门B和阀门C，关闭阀门D和阀门E，使用增压泵向中间容器和岩心夹持器A和岩心夹持器B中填入与地层压力相同压力值的氦气，压力稳定后关闭阀门A和阀门B；静置后观测压力传感器A、压力传感器C和压力传感器E的数值，如果压力值未发生改变，则说明系统气密性良好，开始实验；如压力发生改变，使用皂泡水检测系统气体泄露处，进行密封处理后再次进行气密性检测；
[0018]S3、系统空间体积标定：
[0019]对调压阀A和阀门B间的空间体积V0进行标定，在整个标定过程中，阀门D始终处于关闭状态；阀门B和阀门C间的体积为V
′0,阀门C和调压阀间的体积为V
″0，系统空间体积V0标定步骤如下：
[0020]1)向岩心夹持器A中放置中通的假岩心，假岩心的孔隙体积为已知的V
′
,与岩心夹持器A相连的恒速恒压泵以恒压进行驱替；
[0021]2)向中间容器填充体积为V1的无孔隙柱体；
[0022]3)关闭阀门A、阀门B和阀门C，调压阀关闭；
[0023]4)打开阀门A和阀门B向中间容器充入一定的压力的气体后关闭阀门A和阀门B，待压力传感器A读数稳定后将其数值记录为P1；
[0024]5)打开阀门C，待压力传感器A和压力传感器C读数稳定后将其值记录为P2；
[0025]6)调节调压阀放空系统后重复步骤2)、3)、4)、5)，每次重复时均改变中间容器填充柱体的体积，至少完成3组数据测试；
[0026]7)根据波义尔定律计算，空间体积与压力满足如下关系式：
[0027][0028]8)将测试获得的3组数据和V1进行线性拟合，根据截距和斜率分别求出V
′0、V
″0，则空间体积V0为：
[0029]V0＝V
′0+V
″0；
[0030]S4、储层气体生产过程模拟：
[0031]使用地层水按照地层真实含水饱和度对待测样品进行饱和，饱和水的体积为V
w
；步骤为：关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的系统，其特征在于，包括相互连接的气体收集段、气体产出段和数据采集组件；所述气体收集段包括测试气瓶(1)、增压泵(2)、中间容器(3)、岩心夹持器A(4)、恒温箱(5)、恒压恒速泵A(6)、阀门A(7)、阀门B(8)、阀门C(9)和阀门D(10)；所述测试气瓶(1)与岩心夹持器A(4)的入口通过管路连接，所述中间容器(3)的开口端通过连接点A(11)连接在测试气瓶(1)和岩心夹持器A(4)之间的管路上，所述增压泵(2)设置在测试气瓶(1)和连接点A(11)之间的管路上，所述阀门A(7)设置在测试气瓶(1)和增压泵(2)之间的管路上，所述阀门B(8)设置在增压泵(2)和连接点A(11)之间的管路上，所述阀门C(9)设置在连接点A(11)和岩心夹持器A(4)之间的管路上，在阀门B(8)和阀门C(9)之间的管路上设置支管A，所述阀门D(10)设置在支管A上，所述恒压恒速泵A(6)连接在岩心夹持器A(4)的筒体上以实现岩心夹持器A(4)内气体围压驱替，所述中间容器(3)和岩心夹持器A(4)及其之间相互连接的管路设置在恒温箱(5)内；所述气体产出段包括调压阀(12)、岩心夹持器B(13)、回压阀(14)、回压自动跟踪泵(15)、恒压恒速泵B(16)和阀门E(17)；所述岩心夹持器B(13)的进气口与岩心夹持器A(4)的出气口通过管道连通，所述调压阀(12)设置在岩心夹持器A(4)和岩心夹持器B(13)之间的管道上；所述回压自动跟踪泵(15)连接在岩心夹持器B(13)筒体和岩心夹持器B(13)入口管道之间以形成岩心夹持器B(13)内岩心恒压驱替；所述回压阀(14)的进气口与岩心夹持器B(13)的出气口通过管道连接，所述恒压恒速泵B(16)连接在回压阀(14)的进气一侧；在岩心夹持器B(13)和回压阀(14)连接的管路上设置支管B，所述阀门E(17)设置在支管B上；所述数据采集组件包括数据终端(18)、压力传感器A(19)、压力传感器B(20)、压力传感器C(21)、压力传感器D(22)、压力传感器E(23)、压力传感器F(24)和气体质量流量计(25)；所述压力传感器A(19)设置在阀门B(8)和阀门C(9)之间的管路上，所述压力传感器B(20)设置在岩心夹持器A(4)的筒体上以测试岩心夹持器A(4)内的围压，所述压力传感器C(21)设置在岩心夹持器A(4)和调压阀(12)连接的管路上，所述压力传感器D(22)设置在调压阀(12)和岩心夹持器B(13)之间的管路上，所述压力传感器E(23)设置在岩心夹持器B(13)的筒体上以测试岩心夹持器B(13)内的围压，所述压力传感器F(24)设置在岩心夹持器B(13)和回压阀(14)之间的管路上，所述回压阀(14)的出气口与气体质量流量计(25)通过管道连接；所述压力传感器A(19)、压力传感器B(20)、压力传感器C(21)、压力传感器D(22)、压力传感器E(23)、压力传感器F(24)和气体质量流量计(25)分别与数据终端(18)连接，通过数据终端(18)记录各压力传感器的数据；所述中间容器(3)填充岩心研究区块的的样品，中间容器(3)在测试气瓶(1)和增压泵(2)作用下模拟底层温度和原始含水饱和度条件下的储层特征；所述气体收集段模拟底层水平压裂缝网向竖向井筒流动过程，所述气体产出段模拟地层竖向井筒内不同生产制度下气体的生产过程。2.同时测量岩心不同赋存状态气体产出特征的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、系统连接：连接组装气体收集段、气体产出段和数据采集组件各部件；S2、系统气密性检测；
S3、系统空间体积标定：对调压阀(12)A和阀门B(8)间的空间体积V0进行标定；S4、储层气体生产过程模拟：使用地层水按照地层真实含水饱和度对待测样品进行饱和，饱和水的体积为V
w
；模拟过程步骤如下：1)将储层待测岩心样品分别填入中间容器(3)和岩心夹持器A(4)中,装入岩心样品总体积为V，孔隙体积为V
p
,与岩心夹持器A(4)相连的恒压恒速泵A(6)驱替压力数值高于地层压力；2)关闭阀门A(7)、阀门B(8)和阀门E(17)，打开阀门C(9)和阀门D(10)，调压阀(12)压力设置为零，将真空泵与阀门D(10)相连，真空泵对系统抽真空，结束后关闭阀门阀门A(7)、阀门B(8)、阀门C(9)、阀门D(10)和阀门E(17)；3)打开阀门A(7)、阀门B(8)和阀门C(9)，使用增压泵(2)向系统以模拟地层恒压的方式注入测试气瓶(1)内的气体，保持该状态使岩心夹持器A(4)中的待测岩心样品充分吸附后关闭阀门A(7)和阀门B(8)；4)岩心夹持器B(13)中填入假岩心，与岩心夹持器B(13)相连的恒压恒速泵B(16)以高于地层压力的恒定压力进行驱替,回压阀(14)大小设置为废弃压力,然后调节调压阀(12)的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖前华，王怀林，姜柏材，李嘉豪，丁忠佩，向祖平，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：