WO2015103758A1 - 致密岩石气体解析速率测试装置 - Google Patents

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WO2015103758A1 PCT/CN2014/070395 CN2014070395W WO2015103758A1 WO 2015103758 A1 WO2015103758 A1 WO 2015103758A1 CN 2014070395 W CN2014070395 W CN 2014070395W WO 2015103758 A1 WO2015103758 A1 WO 2015103758A1
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storage tank
liquid
discharged
special liquid
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薛华庆
闫刚
王红岩
刘洪林
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中国石油天然气股份有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/14—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing the material to emit a gas or vapour, e.g. water vapour, and measuring a pressure or volume difference
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Definitions

  • the present invention relates to the field of exploration and development of shale gas and coalbed methane, and particularly relates to the field of testing gas desorption rate of shale gas and coalbed methane, and specifically relates to a page.
  • Test device for gas desorption rate of rock gas and coalbed methane BACKGROUND OF THE INVENTION
  • Shale gas and coalbed methane are natural gas in an adsorbed, free or dissolved state that is present in shale or coal seams. In conventional natural gas reservoirs, it is generally mainly free gas and dissolved gas, and there is basically no adsorbed gas.
  • the content of adsorbed gas is high, and the total amount of adsorbed gas and free gas is generally More than 90%.
  • the size of adsorbed gas and free gas is directly related to the development prospect of shale gas and coalbed methane.
  • the rate of gas desorption is directly related to the initial production and the rate of gas production decay in the later stage. It will affect whether shale gas or coalbed methane in a certain area is evaluated. With commercial prospects, accurate desorption rate evaluation data must be established. These shale gas desorption rate data are used for gas reservoir simulation and production prediction. To do so, it is necessary to understand the gas content and desorption characteristics of the shale core or coal core. Therefore, shale gas / coalbed methane gas test equipment is particularly important in shale gas and coalbed methane exploration and development.
  • Embodiments of the present invention provide a compact rock gas desorption rate testing device, which is composed of a gas desorption device 101, a gas volume measuring device 102, and a computer 18, and the gas desorption device 101 is connected to the gas volume measuring device 102.
  • the gas volume measuring device 102 is connected to the computer 18; wherein the gas desorbing device 101 comprises a core holder 4, a booster pump 19 and a pressure gauge 5, wherein the core holder 4 stores a rock sample 6,
  • the core holder 4 applies a formation ring pressure to the rock sample 6 through the booster pump 19, and the pressure gauge 5 is used to test the ring pressure of the core holder 4;
  • the device 102 includes a gas storage tank 7, a rubber hose 14, a mass meter 13, a special liquid 9, 10, a liquid storage tank 8 and a film 11, 12, in which the specific liquid 9 is stored, the liquid storage
  • the tank 8 stores a specific liquid 10; as the core holder 4 generates a ring pressure, the gas in the rock sample 6 is desorbed, discharged through the valve 1 to the gas storage tank 7, and the gas will be in the gas storage tank 7.
  • the dense rock gas desorption rate testing device further includes a gas collection bottle 16 and a gas pump 15, the collection bottle 16 being connected to the gas storage tank 7 through a valve 3, the gas pump 15 being connected to the liquid storage tank through a valve 2.
  • the core sample 6 is a shale or a coal core.
  • the specific liquid 9, 10 is an antifreeze.
  • the gas desorption device 101 and the gas volume measuring device 102 are plural, and the two are in one-to-one correspondence, so that the desorption rate of a plurality of rock samples can be simultaneously measured.
  • the test device for testing the gas desorption rate of shale gas/coal gas in the embodiment of the present invention can measure not only the mass of the liquid discharged from the gas storage tank by the mass meter, but also the volume of the liquid obtained by the density of the known liquid.
  • the measurement, and the volume of gas desorbed from rock samples at different time intervals can be recorded by computer to obtain the rate of desorption of rock gas, thus providing basic data for studying the gas storage capacity of shale and coal seams in a certain area.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a compact rock gas desorption rate testing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a specific embodiment of a compact rock gas desorption rate testing device of the present invention.
  • the compact rock gas desorption rate testing device of the present embodiment includes a gas desorption device 101, a gas volume measuring device 102, and a computer 18, the gas desorption device 101 being coupled to the gas volume measuring device 102, the gas A volume measuring device 102 is coupled to the computer 18.
  • the gas desorption device 101 includes a core holder 4, a booster pump 19, and a pressure gauge 5, in which the rock sample 6 is stored, and the core holder 4 passes the A booster pump 19 applies a formation ring pressure to the rock sample 6, the pressure gauge 5 is used to test the ring pressure of the core holder 4;
  • the gas volume measuring device 102 includes a gas storage tank 7, rubber soft a tube 14, a mass meter 13, a special liquid 9, 10, a liquid storage tank 8 and a film 11, 12, wherein the gas storage tank 7 stores a specific liquid 9, wherein the liquid storage tank 8 stores a specific liquid 10;
  • the core holder 4 generates a ring pressure, the gas in the rock sample 6 is desorbed, discharged through the valve 1 to the gas storage tank 7, and the gas discharges the special liquid 9 in the gas storage tank 7 into the liquid storage tank 8.
  • the mass meter 13 measures the weight of the discharged special liquid 9 and transmits it to the computer 18 via the data transmission line 17 to record the weight of the special liquid 9 discharged in real time.
  • the density of the special liquid 9 is known, and the computer 18 automatically calculates the real-time discharge.
  • the dense rock gas desorption rate testing device further includes a gas collection bottle 16 and an air pump 15, the collection bottle 16 is connected to the gas storage tank 7 through a valve 3, and the air pump 15 is connected through the valve 2.
  • the valve 2 and the valve 3 are opened, and the air pump 15 is used
  • the liquid storage tank 8 is inflated, the special liquid 10 will be discharged to the gas storage tank 7, and the gas in the gas storage tank 7 is discharged into the collection bottle 16.
  • the core sample 6 is a shale or a coal core.
  • the specific liquids 9, 10 are antifreeze solutions.
  • the gas desorption device 101 and the gas volume measuring device 102 may be plural, one-to-one correspondence, such that the desorption rate of a plurality of rock samples can be simultaneously measured.
  • the specific implementation steps of the desorption rate test using the dense rock gas desorption rate test device of the present invention are:
  • the gas volume measuring device 102 is initialized: the valve 1 is released, the gas desorbing device 101 and the gas volume measuring device 102 are turned off, so that the gas storage tank 7 is in communication with the atmosphere.
  • the valve 3 is closed, the valve 2 is opened, the air is filled into the liquid storage tank 8 by the air pump 15, and the special liquid 10 in the liquid storage tank 8 is discharged to the gas storage tank 7 via the rubber hose 14, and the gas storage tank 7 is all allowed.
  • the special liquid 9 is filled, and the gas in the gas tank 7 is discharged through the valve 1.
  • the films 11, 12 are for insulating gases and liquids.
  • the sample is placed: the rock sample 6 is placed in the core holder 4, and the pressure of the core holder 4 is applied to the pressure of the formation where the rock sample 6 is located by the booster pump 19 (using the pressure gauge 5) Measurement), the gas desorption device 101 and the gas volume measuring device 102 are connected together by a valve 1.
  • the mass meter 13 measures the weight of the discharged special liquid 9 and transmits it to the computer 18 via the data transmission line 17 to record the weight of the discharged special liquid 9. Since the density of the special liquid 9 is known, the computer 18 automatically calculates the volume of the discharged special liquid 9. , the volume is the volume of the gas.
  • valve 1 When the gas content test has not been completed, the valve 1 is closed, the valves 2, 3 are opened, and the liquid pump 15 is inflated into the liquid storage tank 8, the special liquid 10 will be discharged to the gas storage tank 7, and the gas storage tank 7 will be discharged to the gas. Collect the bottle 16 in it.
  • the valves 2, 3 When the gas tank 7 is filled with the special liquid 9, and all the gas is discharged to the gas collection bottle 16, the valves 2, 3 are closed, and the valve 1 is opened to continue the test. This is repeated until the gas desorption rate test of the rock sample 6 is completed.
  • the test device for testing the gas desorption rate of shale gas/coal gas in the embodiment of the present invention can not only measure the mass of the liquid discharged from the gas storage tank by using the mass meter, but also obtain the volume of the liquid by the density of the known liquid, thereby realizing The volume of gas is measured, and the volume of gas desorbed from rock samples at different time intervals can be recorded by computer to obtain the rate of desorption of rock gas, thus providing basic data for studying the gas storage capacity of shale and coal seams in a certain area.

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Abstract

本发明提供了致密岩石气体解吸速率测试装置，由气体解吸装置、气体体积测量装置及计算机组成；其中，气体解吸装置包括岩心夹持器、增压泵以及压力表；气体体积测量装置包括储气罐、橡皮软管、质量计量仪、特殊液体、储液罐以及薄膜，储气罐中存放特定液体，储液罐中存放特定液体；随着岩心夹持器产生环压，岩石样品中的气体解吸，经过阀门排至储气罐，气体会将储气罐中的特殊液体排至储液罐中；质量计量仪计量排出的特殊液体的重量，经数据传输线实时传送给计算机记录实时排出的特殊液体的重量，已知特殊液体的密度，计算机自动计算出实时排出特殊液体的体积；根据实时排出的特殊液体的体积，计算机计算出岩石样品的解吸速率。

Description

致密岩石气体解析速率测试装置 技术领域 本发明涉及页岩气、 煤层气的勘探开发技术领域， 特别是涉及页岩气、 煤层气的气 体解吸速率的测试领域， 具体的讲是一种用于页岩气、 煤层气的气体解吸速率的测试装 置。 背景技术 页岩气、 煤层气是赋存在页岩或煤层中的一种呈吸附、 游离或溶解状态的天然气。 在常规天然气储层中， 一般主要为游离气和溶解气， 基本没有吸附气， 而在页岩和煤层 等非常规天然气储层中， 吸附气含量较高， 吸附气和游离气的总量一般大于 90%。 吸附 气和游离气含量的大小直接关系页岩气和煤层气的开发前景， 气体解吸的速率与初期产 量和后期的产气衰减速率有直接关系， 将影响评价某地区页岩气或煤层气是否具有商业 化前景， 必须建立准确的解吸速率评价数据， 这些页岩气的解吸速率数据用于气藏模拟 和生产预测。 为此必须了解页岩岩心或煤心的含气量和解吸特性。 因此， 页岩气 /煤层气 含气量测试设备在页岩气和煤层气勘探开发中就显得格外重要。
目前， 国内外尚未发明有致密岩石气体解吸速率测试装置。 发明内容 本发明实施例提供一种致密岩石气体解吸速率测试装置， 由气体解吸装置 101、 气 体体积测量装置 102及计算机 18组成， 所述气体解吸装置 101连接于所述气体体积测量 装置 102， 所述气体体积测量装置 102连接于所述计算机 18; 其中， 所述气体解吸装置 101包括岩心夹持器 4、 增压泵 19以及压力表 5， 所述岩心夹持器 4中存放岩石样品 6， 所述岩心夹持器 4通过所述增压泵 19对所述岩石样品 6施加地层环压， 所述压力表 5用 来测试所述岩心夹持器 4的环压大小； 所述气体体积测量装置 102包括储气罐 7、 橡皮 软管 14、 质量计量仪 13、 特殊液体 9， 10、 储液罐 8以及薄膜 11、 12， 所述储气罐 7中 存放特定液体 9， 所述储液罐 8中存放特定液体 10; 随着所述岩心夹持器 4产生环压， 所述岩石样品 6中的气体解吸， 经过阀门 1排至储气罐 7， 气体会将储气罐 7中的特殊 液体 9排至储液罐 8中； 质量计量仪 13计量排出的特殊液体 9的重量， 经数据传输线 17实时传送给计算机 18记录实时排出的特殊液体 9的重量， 已知特殊液体 9的密度， 所述计算机 18自动计算出实时排出特殊液体 9的体积； 所述计算机根据不同时间间隔的 实时排出的特殊液体的体积， 计算出所述岩石样品的解吸速率。 所述致密岩石气体解吸 速率测试装置还包括气体收集瓶 16和气泵 15， 所述收集瓶 16通过阀门 3连接于所述储 气罐 7， 所述气泵 15通过阀门 2连接至所述储液罐 8 ; 当所述储气罐 7中的特殊液体 9 全部排至所述储液罐 8中时， 打开所述阀门 2和所述阀门 3， 用所述气泵 15向所述储液 罐 8中充气， 特殊液体 10将排至所述储气罐 7， 而所述储气罐 7中的气体被排至所述收 集瓶 16中。
进一步地， 在一实施例中， 所述岩心样品 6为页岩或煤心。
进一步地， 在一实施例中， 所述特定液体 9、 10为防冻液。
进一步地， 在一实施例中， 所述气体解吸装置 101和所述气体体积测量装置 102为 多个， 两者一一对应， 使得可以同时测量多个岩石样品的解吸速率。
本发明实施例的用于测试页岩气 /煤层气的气体解吸速率的测试装置， 不但可以利用 质量计量仪测量储气罐排出的液体质量， 通过已知液体的密度得到液体的体积实现气体 体积的测量， 而且可以通过计算机记录不同时间间隔的岩石样品解吸出的气体体积， 以 得到岩石气体解吸的速率， 从而为研究某个地区页岩和煤层的储气能力及时提供基础数 据。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现有 技术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 发明的一些实施例， 对于本领域技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为本发明实施例的致密岩石气体解吸速率测试装置的结构示意图。
图 2为本发明的致密岩石气体解吸速率测试装置的具体实施例的结构示意图。
附图标号：
1， 2， 3-阀门 4-岩心夹持器 5-压力表 6-岩石样品 7-储气罐 8-储液罐 9， 10-特殊 液体 11， 12-薄膜 13-质量计量仪 14-橡胶软管 15-气泵 16-气体收集瓶 17-数据传输 线 18-计算机 19-增压泵 具体实施方式 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整 地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基 于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有 其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 1为本发明实施例的致密岩石气体解吸速率测试装置的结构示意图。 如图所示， 本实施例的致密岩石气体解吸速率测试装置包括气体解吸装置 101、 气体体积测量装置 102及计算机 18， 所述气体解吸装置 101连接于所述气体体积测量装置 102， 所述气体 体积测量装置 102连接于所述计算机 18。
图 2为本发明的致密岩石气体解吸速率测试装置的具体实施例的结构示意图。 如图 所示， 所述气体解吸装置 101包括岩心夹持器 4、 增压泵 19以及压力表 5， 所述岩心夹 持器 4中存放岩石样品 6， 所述岩心夹持器 4通过所述增压泵 19对所述岩石样品 6施加 地层环压， 所述压力表 5用来测试所述岩心夹持器 4的环压大小； 所述气体体积测量装 置 102包括储气罐 7、 橡皮软管 14、 质量计量仪 13、 特殊液体 9， 10、 储液罐 8以及薄 膜 11、 12， 所述储气罐 7中存放特定液体 9， 所述储液罐 8中存放特定液体 10; 随着所 述岩心夹持器 4产生环压， 所述岩石样品 6中的气体解吸， 经过阀门 1排至储气罐 7， 气体会将储气罐 7中的特殊液体 9排至储液罐 8中； 质量计量仪 13计量排出的特殊液体 9的重量， 经数据传输线 17实时传送给计算机 18记录实时排出的特殊液体 9的重量， 已知特殊液体 9的密度， 所述计算机 18自动计算出实时排出特殊液体 9的体积； 所述计 算机 18根据不同时间间隔的实时排出的特殊液体 9的体积， 计算出所述岩石样品 6的解 吸速率。
在本实施例中， 所述致密岩石气体解吸速率测试装置还包括气体收集瓶 16和气泵 15， 所述收集瓶 16通过阀门 3连接于所述储气罐 7， 所述气泵 15通过阀门 2连接至所 述储液罐 8; 当所述储气罐 7中的特殊液体 9全部排至所述储液罐 8中时， 打开所述阀 门 2和所述阀门 3， 用所述气泵 15向所述储液罐 8中充气， 特殊液体 10将排至所述储 气罐 7， 而所述储气罐 7中的气体被排至所述收集瓶 16中。
在本实施例中， 所述岩心样品 6为页岩或煤心。
在本实施例中， 所述特定液体 9、 10为防冻液。
在另一实施例中， 所述气体解吸装置 101和所述气体体积测量装置 102可以为多 个， 两者一一对应， 使得可以同时测量多个岩石样品的解吸速率。 利用本发明的致密岩石气体解吸速率测试装置进行解吸速率测试的具体实施步骤 为：
第一步， 对气体体积测量装置 102进行初始化： 松开阀门 1， 断开气体解吸装置 101 和气体体积测量装置 102， 使得储气罐 7与大气相连通。 关上阀门 3， 打开阀门 2， 用气 泵 15向储液罐 8中充入空气， 让储液罐 8中的特殊液体 10经橡胶软管 14排至储气罐 7， 而储气罐 7全部让特殊液体 9充满， 储气罐 7中的气体经阀门 1排出。 薄膜 11、 12 是为了隔绝气体和液体。
第二步， 安放样品： 将岩石样品 6放至岩心夹持器 4内， 利用增压泵 19将岩心夹持 器 4的环压加至岩石样品 6所处地层的压力 （用压力表 5进行测量） ， 用阀门 1将气体 解吸装置 101和气体体积测量装置 102连接在一起。
第三步， 体积测量： 岩石样品 6中的气体解吸后， 经过阀门 1排至储气罐 7， 气体 会将储气罐 Ί中的特殊液体 9排至储液罐 8中。 质量计量仪 13计量排出的特殊液体 9的 重量， 经数据传输线 17传送至计算机 18记录排出的特殊液体 9的重量， 由于已知特殊 液体 9的密度， 计算机 18自动计算出排出特殊液体 9的体积， 该体积即为气体的体积。
第四步， 解吸速率计算： 计算机 18会记录不同时间间隔的岩石样品解吸出的气体体 积， 利用某一时段获取的气体体积总量减去前一个时段得到的气体总量， 则可以得到在 该某一时段中获取的气体体积。 因此， 采用这种方法， 可以计算出岩石样品 6从解吸开 始到解吸结束的各个阶段的解吸气体体积， 从而可以得到岩石样品 6的气体解吸的速 率。
在本实施例中， 如果当储气罐 7中的特殊液体 9全部排至储液罐 8中， 而岩石样品
6含气量测试尚未结束时， 关闭阀门 1， 打开阀门 2， 3， 用气泵 15向储液罐 8中充气， 特殊液体 10将排至储气罐 7， 而储气罐 7将被排至气体收集瓶 16中。 当储气罐 7被特 殊液体 9充满， 气体全部被排至气体收集瓶 16时， 关闭阀门 2， 3， 打开阀门 1继续测 试。 如此反复， 直至岩石样品 6的气体解吸速率测试结束为止。
本发明实施例的用于测试页岩气 /煤层气的气体解吸速率的测试装置， 不但可以利用 质量计量仪测量储气罐排出的液体质量， 通过已知液体的密度得到液体的体积， 从而实 现气体体积的测量， 而且可以通过计算机记录不同时间间隔的岩石样品解吸出的气体体 积， 以得到岩石气体解吸的速率， 从而为研究某个地区页岩和煤层的储气能力及时提供 基础数据。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人 员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本 说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求书
1、 一种致密岩石气体解吸速率测试装置， 其特征在于， 所述解吸速率测试装置由气 体解吸装置 （101) 、 气体体积测量装置 （102) 及计算机 （18) 组成， 所述气体解吸装 置 （101) 连接于所述气体体积测量装置 （102) ， 所述气体体积测量装置 （102) 连接于 所述计算机 （18) ； 其中，
所述气体解吸装置 （101) 包括岩心夹持器 （4) 、 增压泵 （19) 以及压力表 （5) ， 所述岩心夹持器 （4) 中存放岩石样品 （6) ， 所述岩心夹持器 （4) 通过所述增压泵 (19) 对所述岩石样品 （6) 施加地层环压， 所述压力表 （5) 用来测试所述岩心夹持器 (4) 的环压大小；
所述气体体积测量装置 （102) 包括储气罐 （7) 、 橡皮软管 （14) 、 质量计量仪
(13) 、 特殊液体 （9， 10) 、 储液罐 （8) 以及薄膜 （11、 12) ， 所述储气罐 （7) 中存 放特定液体 （9) ， 所述储液罐 （8) 中存放特定液体 （10) ；
随着所述岩心夹持器 （4) 产生环压， 所述岩石样品 （6) 中的气体解吸， 经过阀门
(1) 排至储气罐 （7) ， 气体会将储气罐 （7) 中的特殊液体 （9) 排至储液罐 （8) 中； 质量计量仪 （13) 计量排出的特殊液体 （9) 的重量， 经数据传输线 （17) 实时传送给计 算机 （18) 记录实时排出的特殊液体 （9) 的重量， 已知特殊液体 （9) 的密度， 所述计 算机 （18) 自动计算出实时排出特殊液体 （9) 的体积；
所述计算机 （18) 根据不同时间间隔的实时排出的特殊液体 （9) 的体积， 计算出所 述岩石样品 （6) 的解吸速率；
所述气体解吸速测试装置还包括气体收集瓶 （16) 和气泵 （15) ， 所述收集瓶
(16) 通过阀门 （3) 连接于所述储气罐 （7) ， 所述气泵 （15) 通过阀门 （2) 连接至所 述储液罐 （8) ；
当所述储气罐 （7) 中的特殊液体 （9) 全部排至所述储液罐 （8) 中时， 打开所述阀 门 （2) 和所述阀门 （3) ， 用所述气泵 （15) 向所述储液罐 （8) 中充气， 特殊液体 (10) 将排至所述储气罐 （7) ， 而所述储气罐 （7) 中的气体被排至所述收集瓶 （16) 中。
2、 根据权利要求 1所述的致密岩石气体解吸速率测试装置， 其特征在于， 所述岩心 样品 （6) 为页岩或煤心。
3、 根据权利要求 1所述的致密岩石气体解吸速率测试装置， 其特征在于， 所述特定 液体 （9、 10) 为防冻液。
4、 如权利要求 1至 3 中任一项所述的致密岩石气体解吸速率测试装置， 其特征 于， 所述气体解吸装置 （101 ) 和所述气体体积测量装置 （102 ) 为多个， 两者一一 应， 使得可以同时测量多个岩石样品的解吸速率。
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