本发明专利技术涉及一种天然气开采领域的实验装置，尤其涉及一种页岩气藏开采模拟实验装置。本发明专利技术的页岩气藏开采模拟实验装置，包括高压气源系统、注入系统、模型系统、恒温箱系统、回压系统及数据采集系统组成，注入系统中的中间容器和模型系统中的岩心夹持器位于恒温箱内。本发明专利技术的优点在于将平板模型岩心夹持器装置及两个全直径岩心夹持器装置连接起来，将不同尺度大小的岩心串联起来，可模拟页岩气藏中的多尺度孔隙特征，反映出因多尺度效应影响的页岩气渗流具有的多尺度特征，能够准确模拟页岩气藏的开采过程，可综合评价页岩气藏的不同方式的开采机理及开采动态。同时还可以利用该实验装置进行大尺度页岩岩心的吸附/解析实验，研究在大尺度页岩岩心在不同条件下的气体吸附/解吸规律。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天然气开采领域的实验装置，尤其涉及一种页岩气藏开采模拟实验装置。
技术介绍
页岩气作为一种新型非常规能源，其形成、运移、赋存和开采机理不同于常规天然气，其存在于泥岩、高碳泥岩、页岩和夹层状的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集结果，页岩气藏表现为典型的“原地”成藏模式。页岩气藏中的天然气主要是以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中，还有极少量的溶解状态存在。吸附状天然气的赋存与有机质含量密切有关，它与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系，其中吸附状态天然气的含量变化于209Γ85%之间。页岩气藏中孔隙类型可分为毫米级孔隙、微米级孔隙及纳米级孔隙，在页岩气渗流中，页岩气·与孔道表面碰撞、扩散等作用，使运移呈现多尺度特征，包括解析、扩散及达西流，在毫米级孔隙中主要是达西流，在微米级孔隙中主要是扩散和达西流，在纳米级孔隙中主要是解析。与常规天然气相比，页岩气藏分布范围广、厚度大及吸附气含量大的特点，使得页岩气藏开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。页岩气在我国具有良好的勘探前景，我国页岩气预测的可采资源潜力可达到25. 08万亿立方米(不含青藏区)。目前，在我国页岩气勘探开发处于起步阶段和理论探索阶段，有必要对页岩气藏的特点进行室内实验评价研究。因页岩气的自身特点，目前室内实验研究内容主要包括岩石学分析、地球化学分析、含气性分析、致密性岩石专项分析等方面，而在室内综合研究页岩气藏的各种开采机理、开采动态等方面的内容较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种页岩气藏开采模拟实验装置，该实验装置可模拟页岩气藏的真实地层条件，包含了页岩气藏的多尺度孔隙类型，可综合研究页岩气藏各种开采机理、开采动态，探索和分析页岩气藏的不同开采阶段的采出规律和渗流规律的变化，并对各种开采方法进行优化和综合评价；该实验装置还可模拟研究大尺度页岩岩心模型的吸附/解析实验，探索大尺度岩心模型的吸附/解析规律。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。一种页岩气藏开采模拟实验装置，主要由高压气源系统、注入系统、模型系统、恒温箱系统、回压系统及数据采集系统组成。所述的高压气源系统包括高纯甲烷(CH4)高压气瓶、高纯二氧化碳(CO2)高压气瓶、氦气(He)高压气瓶、氮气(N2)高压气瓶、阀门、空气压缩机及增压泵。高纯CH4/C02/He高压气瓶通过管线连接增压泵，通过增压泵为注入系统的中间容器提供稳定的高压气源；N2高压气瓶通过管线与增压泵连接，通过增压泵为回压系统的中间容器提供稳定的高压气源。所述的模型系统包括入口阀门、压力传感器、平板模型岩心夹持器、第一个全直径岩心夹持器、第二个全直径岩心夹持器、出口阀门。三个岩心夹持器通过管线连接六通阀门，在通过管线与手动泵连接，手动泵为岩心夹持器提供围压；该模型系统包括一个入口和一个出口，入口阀门和注入系统的中间容器连接，且在入口处设置一个抽空接口，用于和抽空泵连接，出口阀门和回压系统的回压阀连接；压力传感器与数据采集系统的数据信号采集箱连接，用于采集模块记录数据点。所述的注入系统包括高精度高压驱替泵、阀门、中间容器。中间容器分别与高精度高压驱替泵、高压气源系统的增压泵及模型系统的入口阀门连接，高压气源系统通过增压泵为中间容器提供稳定的高压气源，高精度高压驱替泵可控制中间 容器中的注入气体的压力，与模型系统的入口阀门连接部分设置一个放空阀。所述恒温箱系统主要为满足实验系统所需实验温度，提供可靠稳定的温度环境，注入系统中的中间容器和模型系统中的岩心夹持器都位于恒温箱内。所述回压系统包括高精度高压驱替泵、阀门、中间容器、放空阀、回压阀。中间容器分别与高压气源系统的增压泵和回压阀连接；回压阀依次连接中间容器、高精度高压驱替泵，通过后者来调节压力变化，可控制模拟开采过程中的气体输出压力；回压阀的入口与模型系统的出口阀门通过管线连接，回压阀的出口与数据采集系统的气体流量计通过管线连接。所述的数据采集系统包括一个数据信号采集器、一台计算机、一个气体流量计及气相色谱仪。数据信号采集器与模型系统中压力传感器连接，然后与计算机连接，计算机的数据采集模块记录实验中的压力值；气体流量计与气相色谱分析仪连接，气体流量计测出模拟开采后的气体流量，后输入计算机中的数据处理模块；气相色谱分析仪与计算机连接，气相色谱分析仪用于分析采出气的组成。计算机中包括数据采集模块、数据处理模块和数据储存模块，结合气体流量计所测得的气量值输入数据处理模块中，可分析得到时间与压力变化之间关系，时间与各压差之间的关系，时间与气体流量的之间关系等关系曲线；数据储存模块可将数据采集模块采集的数据和数据处理模块处理的数据进行储存。本专利技术由于采取以上技术方案，其优点在于将平板模型岩心夹持器装置及两个全直径岩心夹持器装置连接起来，将不同尺度大小的岩心串联起来，可模拟页岩气藏中的多尺度孔隙特征，反映出因多尺度效应影响的页岩气渗流具有的多尺度特征，能够准确模拟页岩气藏的开采过程，可综合评价页岩气藏的不同方式的开采机理及开采动态。同时还可以利用该实验装置进行大尺度页岩岩心的吸附/解析实验，研究在大尺度页岩岩心在不同条件下的气体吸附/解吸规律。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。附图说明图I是本专利技术实例I所述的页岩气藏开采模拟实验装置示意图。图2是本专利技术实例2所述的页岩气吸附/解析实验装置示意图。附图标记说明1.高精度高压驱替泵，2.中间容器的上端阀门，3.中间容器，4.中间容器的下端阀门，5.高纯甲烷(CH4)/二氧化碳(CO2)/氦气(He)高压气瓶，6.阀门，7.空气压缩机，8.增压泵，9.放空阀，10.抽空泵，11.入口阀门，12.压力传感器，13.平板模型岩心夹持器，14.压力传感器，15.阀门，16.第一个全直径岩心夹持器,17.压力传感器，18.阀门，19.第二个全直径岩心夹持器，20.压力传感器，21.出口阀门，22.六通阀，23.手动泵，24.数据信号采集器，25.计算机，26.回压阀，27.放空阀，28.阀门，29.增压泵，30.空气压缩机，31.阀门，32.氮气(N2)高压气瓶，33.中间容器的上端阀门，34.中间容器，35.中间容器的下端阀门，36.高精度高压驱替泵，37.气相色谱分析仪，38.气体流量计，39.恒温箱。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本
技术实现思路
作进一步说明。实例I如图I所示，本专利技术提供一种模拟页岩气藏开采模拟实验装置，包括高压气源系统、注入系统、模型系统、恒温箱系统、回压系统及数据采集系统。高压气源系统主要包括两部分，高纯CH4/C02/He高压气瓶5依次连接阀门6、增压泵8、注入系统的中间容器3 ；N2高压气瓶32依次连接阀门31、增压泵29、回压系统的中间容器34。增压泵(8、29)与空气压缩机(7、30)相连接，增压泵(8、29) —端与高压气瓶(5、32 )连接，一端与中间容器(3、34)连接，其中高压气瓶(5、32 )提供稳定的高压气源，增压泵(8、29)为中间容器的气源稳定地增加压力，增压泵(8、29)中的气源压力增加到设定压力后进入中间容器(3、34)，使中间容器(3、34)中充满高压气体。注入系统中的高精本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种页岩气藏开采模拟实验装置，其特征在于，包括高压气源系统、注入系统、模型系统、恒温箱系统、回压系统及数据采集系统组成，注入系统中的中间容器和模型系统中的岩心夹持器位于恒温箱内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向君，熊健，梁利喜，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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