详情

原文传递一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置及方法

专利名称：	一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置及方法，实验测试装置包括地层温度模拟系统、地层围压模拟系统、注入压力模拟系统、液体流动模拟系统；地层温度模拟为加热器；地层围压系统为围压泵；注入压力模拟系统包括恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀，恒速恒压泵向反应釜内注入带压流体；液体流动模拟系统包括电动机、转子、转子叶片，其中转子叶片在高度方向与岩心轴线对齐，电动机驱动所述转子叶片旋转运动，使得反应釜中液体产生流动。本发明能够考虑压裂液流动、流体压力、地层围压、地层温度多种影响因素对页岩动态渗吸能力的影响，采用本发明的方法可以实现页岩动态渗吸能力的定量化表征。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	郭建春;陶亮;陈迟;赵志红;李鸣;唐鹏程
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910833172.X
公开号：	CN110470585A
代理机构：	合肥方舟知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	宋萍
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	610500 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，包括地层温度模拟系统、地层围压模拟系统、注入压力模拟系统、液体流动模拟系统；所述地层温度模拟系统为加热器，所述加热器用于调节反应釜温度；所述地层围压模拟系统为围压泵，所述围压泵用于模拟地层围压；所述注入压力模拟系统包括恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀，恒速恒压泵、恒速恒压泵出口阀、中间容器、中间容器出口阀依次连接至反应釜，所述恒速恒压泵向反应釜内注入带压流体，；所述液体流动模拟系统包括电动机、转子、转子叶片，所述转子叶片高度与岩心轴线对齐，所述电动机驱动所述转子叶片旋转运动，使得反应釜中带压流体产生流动。 2.如权利要求1所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述实验测试装置还包括真空泵、真空泵入口阀，真空泵、真空泵入口阀依次连接至反应釜。 3.如权利要求2所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述实验测试装置还包括圆柱形垫块，圆柱形垫块中心处设置有供流体流动的孔眼，岩心一个端面与流体接触，岩心另一端面接触圆柱形垫块。 4.如权利要求3所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述圆柱形垫块与岩心接触面设置有导流槽。 5.如权利要求1所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述反应釜内腔为圆柱形，反应釜内腔直径为7.6cm。 6.如权利要求5所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述转子叶片半长为3.6cm，厚度为0.2cm，宽度为3cm。 7.如权利要求5所述的一种页岩动态渗吸能力的实验测试装置，所述恒速恒压泵的计量精度不低于0.001mL/min，可连续计量时间不低于24h。 8.一种页岩动态渗吸能力的实验测试方法，使用权利要求1-6任一所述的页岩动态渗吸能力的实验测试装置，依次包括以下步骤： (1)岩心制备：将页岩储层段的井下岩柱或同层位露头岩石制成岩心，根据岩心端面尺寸计算岩心的渗吸面积为A，岩心长度为实验测量长度L，将标准岩心放置在烘箱内干燥至恒重； (2)页岩物性参数测试：以氦气作为工作介质，利用孔隙度测定仪测试步骤(1)中所述岩心干燥后的孔隙度为 (3)根据地层应力、地层温度、水力压裂施工参数确定实验加载条件，其具体确定方法为：由表达式(1)～(4)确定实验加载围压，储层温度即为实验温度，流体注入压力由表达式(5)确定； σ'z＝σz-αPp (1) σ'H＝σH-αPp (2) σ'h＝σh-αPp (3) σ围＝(σ'z+σ'H+σ'h)/3 (4) Pinj＝PISI-Pp (5) 式中：σ'z为垂向有效应力，MPa；σ'H为最大水平有效主应力，MPa；σ'h为最小水平有效主应力，MPa；σz为垂向应力，MPa；σH为最大水平主应力，MPa；σh为最小水平主应力，MPa；α为有效应力系数，小数；σ围为实验围压，MPa；Pinj为流体注入压力，MPa；PISI为水力压裂瞬时停泵井底压力，MPa；PP为地层孔隙压力，MPa； (4)根据施工现场的压裂液配方配置压裂液，并将压裂液倒入恒速恒压泵的中间容器中； (5)将步骤(2)中孔隙度测试后的岩心装入岩心夹持器中，利用围压泵给岩心加载初始围压； (6)利用加热器将反应釜、岩心及岩心夹持器加热至步骤(3)中确定的实验温度； (7)用真空泵排空管线及反应釜中的空气，排空完成后关闭真空泵入口阀，并利用恒速恒压泵将步骤(4)中间容器中的压裂液泵入反应釜中； (8)根据现场页岩气井施工排量、页岩储层厚度、水力裂缝宽度求取压裂液在裂缝壁面的线速度，线速度由表达式(6)计算，进一步由线速度和转速的关系，计算加载转速，加载转速由表达式(7)计算，开启电动机并将转子加载到计算的设加载转速；式中：v为流体线速度，m/s；Q为页岩气井压裂施工排量，m3/min；h为页岩气井所在储层厚度，m；w为水力裂缝宽度，m；n为加载转速，rad/min；r为转子半径，m； (9)根据步骤(3)中确定的围压设置围压泵的加载压力和确定的注入压力设置恒速恒压泵的泵注压力，同时通过恒速恒压泵的控制电脑记录不同时间所对应的注入液量，每隔三分钟记录一次，每个时间节点对应的累积流量即为页岩在该时间点的动态渗吸量，测试时间为页岩气井平均单段压裂施工时间； (10)根据步骤(9)实验测试的动态渗吸量，定义动态渗吸饱和度I来表征动态渗吸能力，即动态渗吸量占岩心孔隙体积的百分比I，表达式如下：式中：I为动态渗吸饱和度，％；V为动态渗吸量，cm3；A为渗吸面积，cm2；L为岩心长度，cm；为孔隙度，％。
所属类别：	发明专利