CN108627414A - 煤岩或页岩的含气量的模拟方法以及模拟装置 - Google Patents

煤岩或页岩的含气量的模拟方法以及模拟装置 Download PDF

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孙斌
孙粉锦
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李五忠
穆福元
陈艳鹏
陈振宏
田文广
陈浩
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Abstract

本申请实施例公开了一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法以及模拟装置，模拟方法包括：向设置有煤岩或页岩的样品的所述压力容器内注入天然气和水，并使所述压力容器内的压力值达到预定值；使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值；在第二预定时间内使压力容器内的压力维持在大气压压值；测量得到损失气量，所述损失气量为在第一预定时间以及第二预定时间内压力容器排出的气体的体积；使样品静置在压力容器内从而进行解吸，从而测量得到解吸气量和残余气量；得出煤岩或者页岩的测量含气量。

Description

煤岩或页岩的含气量的模拟方法以及模拟装置
技术领域
本发明涉及煤岩、页岩实验技术领域，具体而言，涉及一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法。模拟方法一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法。
背景技术
现有技术中，在确定煤岩或页岩的含气量的方法中，均是采用国标等标准方法进行测量，或者是运动固定的数学模型进行确定，如专利CN105092813A。但现有技术中对含气量的测量方法均没有对天然气的损失量进行准确测量，因此含气量的测定方法存在较大误差。通过得到损失气量，可以对煤岩或页岩能开采出的开采量进行较为精确的预估。
发明内容
本发明实施例中提供一种含气量测定误差较小的煤岩或页岩的含气量的模拟方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法，包括：
步骤S10：向设置有煤岩或页岩的样品的压力容器内注入天然气和水，并使压力容器内的压力值达到预定值；
步骤S20：通过设置在所述压力容器上的回压阀来控制所述压力容器内的压力，使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值；在第二预定时间内使压力容器内的压力维持在大气压压值；测量得到损失气量，所述损失气量为在第一预定时间以及第二预定时间内压力容器排出的气体的体积；
步骤S30：使样品静置在压力容器内从而进行解吸，从而测量得到解吸气量和残余气量；
步骤S40：根据所述损失气量、所述解吸气量和所述残余气量计算得出煤岩或者页岩的测量含气量。
优选地，所述步骤S10中的预定值用于模拟提芯位置在地下的压力值。
优选地，所述步骤S20中的第一预定时间用于模拟岩芯在从地下逐步向地面提升的时间。
优选地，所述步骤S20中的第二预定时间用于模拟岩芯装罐过程的时间。
优选地，所述步骤S20中的大气压压值用于模拟地面的大气压力值。
优选地，所述步骤S20中使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值，包括：所述压力容器内的压力匀速降低。
优选地，所述压力容器内的压力降低速度等于压力差值除以所述第一预定时间，其中，所述压力差值等于所述预定值和大气压压值的差值。
优选地，在步骤40之后还包括，步骤50，通过GB/T19559—2008煤层气含量测定方法对岩芯测定理论含气量；
步骤60，根据理论含气量和测量含气量获得损失量。
本申请公开了一种测量装置，采用如上述的测量方法的装置。
本申请公开了一种测量装置，包括存储器和处理器，存储器中存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现以下步骤：如上述的测量方法。
本煤岩或页岩的含气量的模拟方法可以模拟出实际的勘探过程，模拟煤岩或页岩从地下提芯到装罐直至最后解吸完成，整个模拟过程将实际情况中损失量均在模拟方法中进行了测量，更加贴合实际情况，测量得到的含气量更加准确。并且可以通过与国标煤层气含量测定方法进行对比，得出关系图或者公式关系。通过得到误差量，可以对煤岩或页岩能开采出的开采量进行较为精确的预估。
附图说明
图1是本发明实施例的煤岩或页岩的含气量的模拟方法的流程示意图；
图2是模拟提取岩芯从地下到装罐的示意图。
图3是损失气量的占比系数Y与预定提取时间T之间的关系图。
图4是本申请测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法，包括以下步骤：
步骤S10：向设置有煤岩或页岩的样品的所述压力容器内注入天然气和水，并使所述压力容器内的压力值达到预定值；
步骤S20：通过设置在所述压力容器上的回压阀来控制所述压力容器内的压力，使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值；；通过设置在所述压力容器上的回压阀来控制所述压力容器内的压力，使所述压力容器内的压力在在第二预定时间内维持在大气压压值；测量得到损失气量，所述损失气量为在第一预定时间以及第二预定时间内压力容器排出的气体的体积；
步骤S30：使回压阀处于开启状态，并且维持样品静置在压力容器内从而进行解吸，从而测量得到解吸气量和残余气量；
步骤S40：根据损失气量、解吸气量和残余气量计算得出煤岩或者页岩的测量含气量。
优选地，为了实现构建气藏环境，步骤S10包括以下步骤：
步骤S11：将煤岩或页岩的样品放入压力容器内；通过压力容器对样品进行施压以模拟煤岩或页岩在地下的情况，主要是水和压力。
步骤S12：向压力容器内注入天然气和水，并使压力容器内的压力值达到预定值。预定值是提芯位置在地下的压力值，如在地下500米，则取值5MPa。通过压力泵将天然气和水持续向压力容器内压入预定压力值的水和天然气，时间较长，会以压力容器的压力值稳定为准。
在本实施方式中，压力容器上设置有能注入气体的注气管路和能注入水的注水管路，压力容器内可以设置有压力传感器和温度传感器。压力容器上还设置有用于排出气体和水的气水流量计。
进一步地，步骤S20包括以下步骤：
步骤S21：通过控制排出所述压力容器内的天然气和水控制所述压力容器内的压力在第一预定时间内，逐步降低至大气压压值。通过与压力容器连通的回压阀控制排出压力容器内的天然气和水按照要求排出，以逐步降低压力容器内的压力，进而模拟出岩芯在从地下提芯逐步向地面提升的过程，由于岩芯在地下逐步向提升的过程受到的压力逐步减小的，所以进行上述步骤S21的模拟步骤。可以根据实际的模拟情况进行压力降低，如每次降低0.5MPa，压力降低的频率可以设定为两次降低之间的时间保持在10分钟至1个小时内。
步骤S22：在第二预定时间内，使所述压力容器内的压力维持在大气压压值；步骤S22模拟的是被提取到地面后进行装罐的过程，岩芯在地面位置时受到的压力值就是大气压压值。
由此，第一预定时间t1与第二预定时间t2之和等于预定提取时间T，也就是T＝t1+t2。
参见图2，其中，第一预定时间t1为勘探中岩芯从地下位置到地面位置的现场提取时间，但现场提取时间不包括岩芯在地面进行装罐的时间。第二预定时间t2是装罐过程的时间，比如3min，也可以根据实际装罐时间在压力处于大气压值多停留一些时间，一般情况下第二预定时间t2是不变的。
压力容器内的压力降低过程为压力匀速降低过程。压力容器内的压力降低速度等于压力差值除以现场提取时间，压力差值等于预定值减大气压压值。也就是：压力降低速度＝压力差值/现场提取时间，压力差值＝预定压值-大气压压值。实际情况下提芯过程一般都是匀速提芯，这样可以更准确的模拟出提芯过程的损失量。
步骤S30：使回压阀处于开启状态，并且维持样品静置在压力容器内从而进行解吸，从而测量得到解吸气量和残余气量。样品主要包括损失气、自然解吸气和残余气三部分组成。现有技术中，一般采用GB/T19559—2008煤层气含量测定方法来对解吸气量Q2以及残余气量Q3进行测量，并且通过数值推出损失气量Q1。但是这种方法存在着偏差。因此本申请在具体模拟各个岩心样品开采出的各个阶段来精确得到损失气量Q1，从而更精确的得到损失气量的占比系数Y。
步骤S40：根据第一天然气体积和第二天然气体积计算得出煤岩或者页岩的测量含气量；测量含气量＝(损失气量Q1+解吸气量Q2+残余气量Q3)/样品质量，单位是m3/t及其换算单位。一般会计算一定的误差，测量含气量是对整个样品的从地下提芯到最后解吸完全后的含气量数值，更加贴合实际情况。
步骤S50：通过GB/T19559—2008煤层气含量测定方法对岩芯测定理论含气量。国标GB/T19559—2008煤层气含量测定方法的现在基础的测定理论含气量，一般均以这个测定方法作为对比基础。
上述公式中得到的损失气量的占比系数Y与预定提取时间T之间可以得到关系图，也可以获得对应的计算公式，关系图可以参见图3。通过得到损失气量的占比系数，可以对煤岩或页岩能开采出的开采量进行较为精确的预估。
步骤S60：对比测量含气量和理论含气量的关系。通过对比测量含气量和理论含气量的关系，可以得到实际勘探中的提取天然气的损失量(损失量＝理论含气量-测量含气量+损失气量Q1)，也可以得到国标GB/T19559—2008煤层气含量测定方法与实际情况的误差大小。
本煤岩或页岩的含气量的模拟方法可以模拟出实际的勘探过程，模拟煤岩或页岩从地下提芯到装罐直至最后解吸完成，整个模拟过程将实际情况中损失量均在模拟方法中进行了测量，更加贴合实际情况，测量得到的含气量更加准确。并且可以通过与国标煤层气含量测定方法进行对比，得出关系图或者公式关系。
参照图4所示，本申请公开了一种测量装置，包括存储器和处理器，存储器中存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现以下步骤：如上述的测量方法。
在本实施方式中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施方式所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置，如CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
在本实施方式中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
本说明书实施方式提供的服务器，其处理器和存储器实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤岩或页岩的含气量的模拟方法，其特征在于，包括：
步骤S10：向设置有煤岩或页岩的样品的压力容器内注入天然气和水，并使压力容器内的压力值达到预定值；
步骤S20：通过设置在所述压力容器上的回压阀来控制所述压力容器内的压力，使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值；在第二预定时间内使压力容器内的压力维持在大气压压值；测量得到损失气量，所述损失气量为在第一预定时间以及第二预定时间内压力容器排出的气体的体积；
步骤S30：使样品静置在压力容器内从而进行解吸，从而测量得到解吸气量和残余气量；
步骤S40：根据所述损失气量、所述解吸气量和所述残余气量计算得出煤岩或者页岩的测量含气量。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S10中的预定值用于模拟提芯位置在地下的压力值。
3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S20中的第一预定时间用于模拟岩芯在从地下逐步向地面提升的时间。
4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S20中的第二预定时间用于模拟岩芯装罐过程的时间。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S20中的大气压压值用于模拟地面的大气压力值。
6.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S20中使所述压力容器内的压力在第一预定时间内逐步降低至大气压压值，包括：所述压力容器内的压力匀速降低。
7.根据权利要求6所述的模拟方法，其特征在于，所述压力容器内的压力降低速度等于压力差值除以所述第一预定时间，其中，所述压力差值等于所述预定值和大气压压值的差值。
8.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，在步骤40之后还包括，步骤50，通过GB/T19559—2008煤层气含量测定方法对岩芯测定理论含气量；
步骤60，根据理论含气量和测量含气量获得损失量。
9.一种模拟装置，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的模拟方法的装置。
10.一种模拟装置，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现以下步骤：如权利要求1至8任一项所述的模拟方法。
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