一种页岩储集性能测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种页岩储集性能测量装置，包括刻度管、三通阀、真空泵、吸附罐密封盖、吸附罐罐体和管线；所述吸附罐罐体上方设置吸附罐密封盖，所述吸附罐密封盖上设置连通口，所述管线的一端通过连通口与吸附罐罐体内部相连通，所述管线的另一端与刻度管的底部相连通，所述刻度管与连通口之间的管线上设置三通阀，所述三通阀与真空泵相连。本发明可以通过饱和流体直接测量页岩的储集性能，可信度高，结果准确，测量成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及石油工程领域，尤其是一种页岩储集性能测量装置及方法。

背景技术

自二十一世纪以来，以页岩油为代表的非常规能源引发了一场重大石油科技革命。页岩油的开发增加了全球非常规石油资源储量，为应对全球能源危机提供新的选择，对世界石油产业格局产生巨大影响，影响世界能源发展秩序。

中国页岩油开发整体处于起步阶段，认识程度低，理论研究缺乏，页岩的储集性能是描述页岩储层最基本的物理参数之一，合理评价页岩的储集性能对页岩油藏的储量计算以及页岩油开发有重要的指导意义。

页岩储集空间不同于砂岩，一方面，页岩中微裂缝发育，且裂缝发育没有一定规律，造成储集空间上的非均质性；另一方面，页岩含有大量干酪根，其赋存页岩油的方式和能力不同与无机孔隙。以上原因导致页岩的储集性能评价十分困难，未形成统一标准。目前发展起来的页岩储集性能评价方法有容积法、热解法等，前者将干酪根中的孔隙简化成普通孔隙，后者热解过程中轻烃损失严重，均存在较大的误差，难以准确测量页岩的储集性能，且得到的结果为页岩总的储集性能，不能对无机质孔隙和干酪根分别评价。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种页岩储集性能测量装置及方法，能够准确得到页岩干酪根中可储存的油量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种页岩储集性能测量装置，包括：刻度管、三通阀、真空泵、吸附罐密封盖、吸附罐罐体和管线；所述吸附罐罐体上方设置吸附罐密封盖，所述吸附罐密封盖上设置连通口，所述管线的一端通过连通口与吸附罐罐体内部相连通，所述管线的另一端与刻度管的底部相连通，所述刻度管与连通口之间的管线上设置三通阀，所述三通阀与真空泵相连。

优选的，所述吸附罐罐体与吸附罐密封盖螺纹连接。

本发明还提出了一种页岩储集性能的测量方法，包括如下步骤：

(1)将三通阀连通真空泵与吸附罐罐体，打开真空泵，抽真空至设定时间；

(2)向刻度管内装蒸馏水，记录刻度管内液面位置V₁，将三通阀连通刻度管与吸附罐罐体，待液面不再下降，记录刻度管内液面位置V₂；

(3)计算吸附罐罐体和三通阀与吸附罐罐体之间的管线的容积之和：

V＝V₂-V₁

(4)将洗油后的页岩样品放入吸附罐罐体，并记录放入样品质量m，将吸附罐罐体与吸附罐密封盖连接，将三通阀连通真空泵与吸附罐罐体，打开真空泵，抽真空至设定时间；

(5)将质量分数为5％的KCl溶液倒入刻度管中，并记录刻度管内液面位置V₀。

(6)将三通阀连通刻度管与吸附罐罐体，并开始计时，每隔一定时间记录时间t及该时刻刻度管内液面位置V_t，直至液面位置48小时内不再发生改变。

(7)将刻度管内的液体换成十二烷，换洗油后页岩样品重复上述步骤(4)-(6)；

(8)计算页岩样品饱和的流体体积：

其中：V_s—t时刻页岩饱和KCl溶液或十二烷的体积，cm³；

V_t—t时刻刻度管内液面位置，cm³；

V₀—刻度管内初始液面位置，cm³；

V—吸附罐罐体和三通阀与吸附罐罐体之间的管线的容积之和，cm³；

m—装入岩样的质量，g；

ρ—岩样的密度g/cm³。

(9)KCl溶液的最终饱和量即页岩无机孔隙及裂缝的总体积，十二烷的最终饱和量即页岩无机孔隙、裂缝和干酪根能储存总的油量，两者之差即干酪根中可储存的油量。

优选的，所述步骤(1)中抽真空时间为2小时。

优选的，所述步骤(4)中抽真空时间为6小时

优选的，所述质量分数为5％的KCI溶液倒入刻度管后，将刻度管上端开口处用保鲜膜封好，避免蒸发。

本发明的有益效果是，

1.页岩储集性能测量装置通过饱和流体直接测量页岩的储集性能，可信度高，结果准确。

2.页岩储集性能测量装置通过饱和不同流体，可以具体区分在无机质裂缝孔隙中储存的油量和在干酪根中储存的油量。

3.页岩储集性能测量装置密封性好，先将页岩抽真空，再饱和流体，可以缩短测量时间。

4.实验装置简单，死体积控制准确，可在负压状态进行测量，计量精度高，吸附罐罐体与管线的容积之和只需校准一次，误差小。

5.实验装置整体结构简单，成本低，易于制作和维修，且制作维修成本低。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

其中1.刻度管，2.三通阀，3.真空泵，4.吸附罐密封盖，5.吸附罐罐体，6.连通孔，7.管线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种页岩储集性能测量装置，包括：刻度管1、三通阀2、真空泵3、吸附罐密封盖4、吸附罐罐体5和管线7；所述吸附罐罐体5上方设置吸附罐密封盖4，所述吸附罐密封盖4上设置连通口6，所述管线7的一端通过连通口6与吸附罐罐体5内部相连通，所述管线7的另一端与刻度管4的底部相连通，所述刻度管4与连通口6之间的管线7上设置三通阀2，所述三通阀2与真空泵3相连。

一种页岩储集性能的测量方法，包括如下步骤：

(1)将三通阀连通真空泵与吸附罐罐体，打开真空泵，抽真空2小时；

(2)将向刻度管内装蒸馏水，记录刻度管内液面位置V₁，将三通阀连通刻度管与吸附罐罐体，待液面不再下降，记录刻度管内液面位置V₂；

(3)计算吸附罐罐体和三通阀与吸附罐罐体之间的管线的容积之和：

V＝V₂-V₁

(4)将洗油后的页岩样品放入吸附罐罐体，并记录放入样品质量m，将吸附罐罐体与吸附罐密封盖连接，将三通阀连通真空泵与吸附罐罐体，打开真空泵，抽真空6小时；

(5)将质量分数为5％的KCl溶液倒入刻度管中，将刻度管上端开口处用保鲜膜封好，避免蒸发，并记录刻度管内液面位置V₀。

(6)将三通阀连通刻度管与吸附罐罐体，并开始计时，每隔一定时间记录时间t及该时刻刻度管内液面位置V_t，直至液面位置48小时内不再发生改变。

(7)将刻度管内的液体换成十二烷，换洗油后页岩岩样重复上述步骤(4)-(6)；

(8)计算页岩样品饱和的流体体积：

其中：V_s—t时刻页岩饱和KCl溶液或十二烷的体积，cm³；

V_t—t时刻刻度管内液面位置，cm³；

V₀—刻度管内初始液面位置，cm³；

V—吸附罐罐体和三通阀与吸附罐罐体之间的管线的容积之和，cm³；

m—装入岩样的质量，g；

ρ—岩样的密度g/cm³。

(9)KCl溶液的最终饱和量即页岩无机孔隙及裂缝的总体积，十二烷的最终饱和量即页岩无机孔隙、裂缝和干酪根能储存总的油量，两者之差即干酪根中可储存的油量。

本装置密封性好，可在负压状态进行测量，死体积控制准确，计量精度高，能具体区分页岩中无机质孔隙的储集性能和干酪根的储集性能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。