頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法，系統(tǒng)包括依次連接的頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置，頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖的生烴過程，頁巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過程，頁巖氣產氣計量裝置用于計量頁巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數；還包括分別與頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁巖的生烴過程、控制頁巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過程，并控制頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數；可有效、快捷、方便地指導頁巖氣勘探開發(fā)實踐。
【專利說明】頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體體積計量【技術領域】，尤其涉及一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法。
【背景技術】
[0002]頁巖氣是一種非構造控制、大面積成藏的天然氣，頁巖氣的生成、成藏、降壓解吸生產與常規(guī)天然氣具有不同的成藏過程和勘探開發(fā)過程。頁巖氣分為吸附氣和游離氣，頁巖氣具有典型的自生自儲特性，頁巖氣的產生主要來自頁巖基質擴散和解吸出的氣體，因此要有效地評估某地區(qū)的頁巖氣是否具有商業(yè)化的前景，首先要對該地區(qū)的頁巖氣的生烴、吸附成藏數據進行模擬。
[0003]然而，目前國內還沒有頁巖氣的生烴及吸附模擬方面的設備，無法對既具有吸附氣，又具有游離氣特點的頁巖氣進行有效的物理模擬，從而得到各種有效的模擬參數。

【發(fā)明內容】

[0004]在下文中給出關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種頁巖生烴、吸附成藏及解吸模擬系統(tǒng)，包括依次連接的頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置，所述頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖的生烴過程，所述頁巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過程，所述頁巖氣產氣計量裝置用于計量頁巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數；
[0006]所述系統(tǒng)還包括分別與頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁巖的生烴過程、控制頁巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過程，并控制頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數。
[0007]本發(fā)明還提供一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬方法，包括:
[0008]將巖石樣品放入頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖氣生烴過程；
[0009]將生烴過程中產生的烴類氣體引入至頁巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過程；
[0010]通過頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置解吸過程所釋放的烴類氣體的模擬參數。
[0011]本發(fā)明提供的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法可以實現模擬頁巖氣的產生、吸附及解吸等過程，同時，在控制裝置的控制下可以模擬不同地層溫度、壓力條件下頁巖生烴速度、生烴類型；模擬不同溫度、壓力條件下的頁巖解吸速度、解吸量及模擬不同溫度、壓力條件下的頁巖成藏過程、成藏速度和成藏特征，可有效、快捷、方便地指導頁巖氣勘探開發(fā)實踐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本發(fā)明提供的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)一種實施例的結構示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明提供的頁巖生烴、吸附及解吸模擬方法一種實施例的流程圖。
[0015]附圖標記:
[0016]1-電動泵，2、4-手動閥，3-中間容器，5-補液閥，6-液壓站，7_小油缸，8_高溫爐，9-大油缸，10-第一壓力傳感器，30-第二壓力傳感器，37-第三壓力傳感器，41-第四壓力傳感器，43-第五壓力壓力傳感器，11-上排烴閥，16-第一電磁閥，12-第二電磁閥，14-第三電磁閥，32-第四電磁閥,39-第五電磁閥，13-第一調壓閥，15-第二調壓閥，17-下排烴閥，18-第一氣閥，28-第二氣閥，48-第三氣閥，49-第四氣閥，第五氣閥29，36-第六氣閥，50-第七氣閥，51-第八氣閥，19-第二低溫浴槽，47-第一低溫浴槽，20-盛液容器，21-平流泵,22-盛液池,23-電子天平,24-測量電極,25-第一開關、46-第二開關,26-第一氣量計，27-第二氣量計，31-氣源閥，33-第一參考缸，34-第二參考缸，35-第三參考缸，38-平衡閥，40-巖心自吸模型，42-環(huán)壓跟蹤器，44-三通閥，45-回壓控制泵。
【具體實施方式】
[0017]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]參考圖1，本實施例提供的一種頁巖氣生烴、吸附成藏及解吸模擬系統(tǒng)，包括依次連接的頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置，所述頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖的生烴過程，所述頁巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過程，所述頁巖氣產氣計量裝置用于計量頁巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數；
[0019]所述系統(tǒng)還包括分別與頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁巖的生烴過程、控制頁巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過程，并控制頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數。
[0020]模擬參數包括烴類氣體的體積和/或質量。[0021]頁巖氣自生裝置包括電動泵1、中間容器3、高溫爐8、第一低溫浴槽47、第二低溫浴槽19、第一氣量計26及第二氣量計27 ；
[0022]所述電動泵1、中間容器3、高溫爐8依次通過管路連接，電動泵I與中間容器3連接的管路上設有第一手動閥2，中間容器3與組合式高溫爐的連接管路上設有第二手動閥4及補液閥5 ；
[0023]高溫爐8內設有樣品室，樣品室頂部與第一低溫浴槽47、第一氣量計26依次通過管道連接，第一氣量計26的出氣口通過一個氣閥和氣源閥31與頁巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽47連接的管道上還設有上排烴閥11、第一調壓閥13及第一氣閥18，所述第一低溫浴槽47與第一氣量計26相連接的管道上還設有第二氣閥28 ；
[0024]樣品室底部與第二低溫浴槽19、第二氣量計27依次通過管道連接，第二氣量計27的出氣口通過一個氣閥和氣源閥31與頁巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室底部與第二低溫浴槽19連接的管道上還設有下排烴閥17、第二調壓閥15及第三氣閥48，所述第二低溫浴槽19與第二氣量計27相連接的管道上還設有第四氣閥49 ；
[0025]所述頁巖氣自生裝置還包括與樣品室相連接的第一壓力傳感器10，分別與第一低溫浴槽47及第二低溫浴槽19相連接的第二壓力傳感器30 ；
[0026]頁巖氣自生裝置還包括盛液容器20、平流泵21，盛液容器20與平流泵21之間通過管道連接，平流泵21分別通過管道與第一氣量計26及第二氣量計27相連接，平流泵21與第一氣量計26及第二氣量計27相連接的管道中分別設有第五氣閥29 ；
[0027]所述頁巖氣自生裝置還包括與補液閥5、上排烴閥11、下排烴閥17及氣源閥31相連接的第一電磁閥16、第二電磁閥12、第三電磁閥14和第四電磁閥32 ；
[0028]頁巖氣自生裝置還包括與高溫爐相連接的大油缸9及小油缸7，分別與大油缸9及小油缸7相連接的液壓站6，高溫爐內還設有溫度傳感器；
[0029]液壓站6、溫度傳感器、第一電磁閥16、第二電磁閥12、第三電磁閥14、第四電磁閥32、電動泵1、第一壓力傳感器10、第二壓力傳感器30、第一氣閥18、第二氣閥28、第三氣閥48、第四氣閥49、第五氣閥29、第一調壓閥13、第二調壓閥15及平流泵21分別與控制裝置電連接。
[0030]其中，加熱部分是自生裝置的核心裝置，選用特制的非標液壓系統(tǒng)加壓，具有手動與自動雙重功能，保證長時間、穩(wěn)定地將模擬壓力直接施加到高溫爐8中的巖心上，最大壓力200MPa，以確?？梢阅M地下8000m深處巖石所承受的地層靜巖壓力。樣品室內徑為32mm,樣品室壓實后最小高度為100mm,樣品室壓實位移100mm,樣品室內腔總長200mm,樣品室承受最大流體壓力為120MPa，承受最大上覆壓力為275MPa，最大工作溫度為500°C，采用耐高溫耐腐蝕的鎳基合金材料制成。加熱系統(tǒng)為一套組合式的箱式高溫爐,溫度由內腔的空氣傳導加熱，確保高溫爐內的樣品受熱均勻與穩(wěn)定，保證溫度波動〈I°C。高溫爐內腔的底部和頂部開有同心通孔，用于液壓系統(tǒng)的大油缸9與小油缸8活塞桿的上下移動；樣品室的頂部和底部分別預留一個通孔用于與上排烴閥11和下排烴閥17管路連接；其內部還預留一個溫度傳感器插孔，用于放置溫度傳感器，用來監(jiān)控內腔的溫度變化。
[0031]當樣品室中的烴類生成后，烴類包括氣體和油，生成后要排出，由于氣體較輕，向上部運行，將通過上排烴閥11把氣體排出，經過管道最終進入第一低溫浴槽47 ;油的比重較大，經過下排烴閥17把油排出，經過管道最終進入第二低溫浴槽19。[0032]頁巖氣自動收集與計量與電磁閥配合并實現排出流體收集的自動化，低溫浴槽具有先進的PID數字控溫技術，控溫精度高，制冷效果好，使用壽命長，體積小。頁巖氣放入計量裝置-第一氣量計26及第二氣量計27選用自制的氣量計量裝置，氣量計量裝置上設計有活塞桿機構和位移傳感器，可確保產物能夠精確計量，同時平流泵21，可對氣量計量裝置里收集的頁巖氣進行增壓，還原到頁巖地層條件狀態(tài)。平流泵21的流量優(yōu)選為0.1-1OmL/min,最大工作壓力40MPa。
[0033]控制裝置對頁巖氣自生裝置的控制主要包括溫度控制、壓力控制與流體進出報警控制組成，整個系統(tǒng)的控制分為自動控制和手動控制，可以分別對模擬溫度、壓力系統(tǒng)和排烴與流體實現自動與和手動控制，自動控制可在計算機上設定，并以圖形方式顯示。當所述控制裝置檢測到所采集的溫度值或壓力值大于其內部的預設值時，控制發(fā)出報警信號進行報警。
[0034]以上所述的頁巖氣自生裝置通過電動泵I對高溫爐8增壓，組合式高溫爐8對樣品室進行加熱、產出油氣，在設定好溫度和壓力參數后，組合式高溫爐8室內的溫度和壓力。該裝置通過對組合式高溫爐8施加一定的溫度、壓力條件，達到模擬實現烴類氣體在不同條件的產出速率、產出量和類型的目的。
[0035]頁巖氣自吸裝置包括與氣源閥31通過管道相連接巖心自吸模型40，還包括用來標定空白體積和頁巖內的孔隙體積的第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35，所述第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35分別通過第六氣閥36、第七氣閥50、第八氣閥51與氣源閥31和巖心自吸模型40之間的管道聯通，巖心自吸裝置還通過三通閥44與頁巖氣產氣計量裝置相連通；
[0036]氣源閥31與巖心自吸模型40相連接的管道上還設有平衡閥38和第三壓力傳感器37，所述巖心自吸模型40與三通閥44相連接的管道上還設有第四壓力傳感器41，巖心自吸模型40還與環(huán)壓跟蹤器42相連接；
[0037]三通閥44還與回壓控制泵45及第五壓力傳感器43相連接，所述平衡閥38與第五電磁閥39相連接；
[0038]其中，第六氣閥36、第七氣閥50、第八氣閥51、第三壓力傳感器37、第四壓力傳感器41、第五壓力傳感器43、第五電磁閥39、環(huán)壓跟蹤器42及回壓控制泵45分別與控制裝置電連接。
[0039]進一步地，第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35為特定容積的剛體容器，容量分別為40mL、90mL、250mL，內裝標準鋼球，其作用是用來標定空白體積和頁巖內的孔隙體積。巖心自吸模型40采用巖心夾持器式結構，環(huán)壓設計壓力50MPa，適用巖心直徑100mm，巖心長度300mm，自吸模型可旋轉，并可垂直水平定位，方便裝卸巖心，自吸模型外加環(huán)壓，環(huán)壓壓力由環(huán)壓跟蹤器42控制，其作用是通過氣體注入，實現增壓，模擬壓力增加過程中烴類氣體的吸附過程。
[0040]控制裝置對頁巖氣自吸裝置的控制主要包括溫度控制、壓力控制、進氣控制、氣擴散平衡控制。整個儀器的控制分為自動控制和手動控制，可以分別對模擬溫度、壓力系統(tǒng)和吸附平衡的檢測和控制分為自動與和手動控制。自動控制均可在計算機上設定，并以圖形方式顯示。壓力控制主要包括環(huán)壓跟蹤裝置和壓力傳感器監(jiān)測。環(huán)壓跟蹤器42的作用是維持巖心自吸裝置的壓力穩(wěn)定，其工作壓力最高可達60MPa，流量范圍0-35ml/min。該環(huán)壓跟蹤器42采用先進的可編程控制器為核心，高精度伺服電機為動力，使用觸摸屏作為控制界面，可編程控制器具有運算速度快，抗干擾能力強等優(yōu)點，伺服電機控制精度可達1/131072轉，且運行平穩(wěn)，觸摸屏集顯示和輸入為一體，可以直觀的顯示環(huán)壓跟蹤器42的運行狀態(tài)，便捷的修改環(huán)壓跟蹤器42的參數以及改變運行狀態(tài)。當所述控制裝置檢測到所采集的溫度值或壓力值大于其內部的預設值時，控制發(fā)出報警信號進行報警。
[0041]頁巖氣產氣計量裝置包括分別與所述三通閥44通過管道相連通的盛液池22及電子天平23，所述盛液池22與電子天平23之間也通過管道相連通，所述三通閥44、盛液池22及電子天平23之間的管道上分別設有第一開關24、第二開關25，所述電子天平23上設有測量電極24 ；
[0042]第一開關24、第二開關25、測量電極24及電子天平23分別與控制裝置相連接。
[0043]頁巖氣產氣計量裝置的作用是對頁巖的烴類氣體的產氣量進行精確計量，其工作原理是利用高精度的壓力傳感器對氣體流過時所產生的壓力變化進行監(jiān)測，壓力變化量的大小會產生模擬信號，模擬信號強度可以代表不同的氣體流量，再通過時間記錄，可以實現單位時間段內的氣體測量?；貕鹤钥厥且粋€又單板機控制的泵，能實現程序化控制，還帶有通訊口，也能實現計算機控制，回壓控制泵45可以通過RS232連接實現遠程控制，上位機向泵發(fā)送運行指令遠程控制泵的運行。第五壓力傳感器43采用高精度壓力傳感器，精度
0.1%FS,量程40MPa。產出氣計量系統(tǒng)主要通過盛液池22、電子天平23及測量電極24實現對頁巖氣的體積和質量的計量。
[0044]控制裝置對頁巖氣產氣計量裝置的控制包括壓力、溫度、天平流量、位移監(jiān)測等控制，為了保證測量精度和控制的可靠性，采用進口 MOX C168H數字采集控制卡，從而實現數字化采集傳輸。該軟件由兩部分組成:一個運行于工控機的監(jiān)控軟件，負責現場數據采集處理和試驗過程的直接控制，包括數字1/0，模擬量1/0，試驗過程邏輯判斷、控制，并負責與儀表、環(huán)壓跟蹤器、回壓控制泵、電子天平的通訊，并下發(fā)操作指令；另一個運行于微機的界面操作軟件，可實現人機對話，操作人員設定好參數后，就可無人值守，計算機可以自動采集所有壓力、溫度、流量、位移，并控制泵的運行，高溫高壓自動閥的開關等；本實施例提供的系統(tǒng)還包括報警裝置，用于當所述控制裝置檢測到所采集的溫度值或壓力值大于其內部的預設值時，發(fā)出報警信號。
[0045]上述實施例中，進一步地，所述第一壓力傳感器為高溫壓力傳感器，量程為120MPa，精度為0.25%FS ;所述第二壓力傳感器的量程分別為40MPa，精度分別為0.25%FS ；所述第三壓力傳感器的量程為35MPa，精度為0.P/oFS ;所述第五壓力傳感器的量程為35MPa，精度為0.1%FS ;所述位移傳感器的精度為0.001mm。
[0046]參考圖2，本實施例還提供一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬方法，包括:
[0047]步驟S101，將巖石樣品放入頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖氣生烴過程；
[0048]步驟S102，將生烴過程中產生的烴類氣體引入至頁巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過程；
[0049]步驟S103，通過頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置解吸過程所釋放的烴類氣體的模擬參數。
[0050]具體地，按照圖1所示將設備安裝連接到一起。首先，把巖石樣品放入組合式高溫爐8進行加熱模擬頁巖生烴過程，啟動加熱系統(tǒng)，對樣品根據要求進行加熱，加熱后產生烴類氣體和油，氣體由上排烴閥11排出，油由下排烴閥17排除，分別進入注有冷卻水的第一低溫浴槽47及第二低溫浴槽19，并利用第一氣量計26及第二氣量計27的位移傳感器實現對頁巖氣體積的計量，以上就完成了頁巖生烴的模擬過程。
[0051]完成生烴模擬后，打開巖心自吸模型40裝入巖心，然后擰緊兩端，然后啟動平流泵21，打入氦氣氣體用于沖洗管道和巖心自吸模型40，并進行三次自由空間體積校正，打開生烴模擬收集到的氣體閥門，及氣源閥31，把烴類氣體導入巖心自吸模型40，并不斷采用平流泵21進行加壓，同時啟動環(huán)壓跟蹤器42，使得烴類氣體吸附進入頁巖巖心中，并達到設計壓力完成頁巖吸附實驗。在吸附實驗完成后，通過回壓控制泵45使得巖心自吸模型內壓力逐步下降并釋放氣體，并利用產出氣計量系統(tǒng)進行計量，通過電子天平23及測量電極24獲得產出氣體體積及質量，完成頁巖產出氣體實驗的模擬。
[0052]本發(fā)明提供的頁巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，實現了頁巖氣生烴模擬，同時實現頁巖解吸實驗，效果直觀、清楚；可以模擬不同地層溫度、壓力條件下頁巖生烴速度、生烴類型；可以模擬不同溫度、壓力條件下的頁巖解吸速度、解吸量；同時可以模擬不同溫度、壓力條件下的頁巖成藏過程、成藏速度和成藏特征。
[0053]本發(fā)明提供的頁巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，可對各個地區(qū)進行頁巖氣生烴模擬、成藏吸附實驗工作。能夠有效完成頁巖氣生烴成藏模擬工作，可以快捷方便地指導頁巖氣勘探開發(fā)實踐。
[0054]在本發(fā)明上述各實施例中，實施例的序號僅僅便于描述，不代表實施例的優(yōu)劣。對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。
[0055]在本發(fā)明的裝置和方法等實施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本發(fā)明的等效方案。同時，在上面對本發(fā)明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0056]應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0057]最后應說明的是:雖然以上已經詳細說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發(fā)明的公開內容將容易理解，根據本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發(fā)的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
【權利要求】
1.一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置，所述頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖的生烴過程，所述頁巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過程，所述頁巖氣產氣計量裝置用于計量頁巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數； 所述系統(tǒng)還包括分別與頁巖氣自生裝置、頁巖氣自吸裝置及頁巖氣產氣計量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁巖的生烴過程、控制頁巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度，以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過程，并控制頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數。
2.根據權利要求1所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁巖氣自生裝置包括電動泵、中間容器、高溫爐、第一低溫浴槽、第二低溫浴槽、第一氣量計及第二氣量計； 所述電動泵、中間容器、高溫爐依次通過管路連接，電動泵與中間容器連接的管路上設有第一手動閥，中間容器與高溫爐的連接管路上設有第二手動閥及補液閥； 所述高溫爐內設有樣品室，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽、第一氣量計依次通過管道連接，第一氣量計的出氣口通過一個氣閥和氣源閥與頁巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽連接的管道上還設有上排烴閥、調壓閥及氣閥，所述第一低溫浴槽與第一氣量計相連接的管道上還設有氣閥； 樣品室底部與第二低溫浴槽、第二氣量計依次通過管道連接，第二氣量計的出氣口通過一個氣閥和所述氣源閥與頁巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室底部與第二低溫浴槽連接的管道上還設有下排烴閥、調壓閥及氣閥，所述第二低溫浴槽與第二氣量計相連接的管道上還設有氣閥。
3.根據權利要·求2所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁巖氣自生裝置還包括與樣品室相連接的第一壓力傳感器，與第一低溫浴槽及第二低溫浴槽分別相連接的第二壓力傳感器； 所述頁巖氣自生裝置還包括盛液容器、平流泵，盛液容器與平流泵之間通過管道連接，平流泵分別通過管道與第一氣量計及第二氣量計相連接，平流泵與第一氣量計及第二氣量計相連接的管道中分別設有氣閥。
4.根據權利要求3所述的頁巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁巖氣自生裝置還包括與所述補液閥、上排烴閥、下排烴閥氣源閥相連接的電磁閥； 所述頁巖氣自生裝置還包括與高溫爐相連接的大油缸及小油缸，分別與大油缸及小油缸相連接的液壓站，所述高溫爐內還設有溫度傳感器； 所述液壓站、溫度傳感器、電磁閥、電動泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、氣閥、調壓閥及平流泵分別與控制裝置電連接。
5.根據權利要求2所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁巖氣自吸裝置包括與氣源閥通過管道相連接巖心自吸模型，還包括用于標定空白體積和頁巖內的孔隙體積的第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸，所述第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸分別通過氣閥與氣源閥和巖心自吸模型之間的管道聯通，所述巖心自吸裝置還通過三通閥與所述頁巖氣產氣計量裝置相連通；所述氣源閥與巖心自吸模型相連接的管道上還設有平衡閥和第三壓力傳感器，所述巖心自吸模型與三通閥相連接的管道上還設有第四壓力傳感器，所述巖心自吸模型還與環(huán)壓跟蹤器相連接； 所述三通閥還與回壓控制泵及第五壓力傳感器相連接，所述平衡閥與一電磁閥相連接； 其中，所述氣閥、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、電磁閥、環(huán)壓跟蹤器及回壓控制泵分別與控制裝置電連接。
6.根據權利要求5所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸內分別裝有標準鋼球，所述第一參考缸的容積小于第二參考缸的容積，所述第二參考缸的容積小于第三參考缸；和/或， 所述巖心自吸模型采用巖心夾持器式結構，且可旋轉并可垂直水平定位。
7.根據權利要求6所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁巖氣產氣計量裝置包括分別與所述三通閥通過管道相連通的盛液池及電子天平，所述盛液池與電子天平之間也通過管道相連通，所述三通閥、盛液池及電子天平之間的管道上分別設有開關，所述電子天平上設有測量電極； 所述開關、測量電極及電子天平分別與控制裝置相連接。
8.根據權利 要求2所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氣量計及第二氣量計還分別配合設置有用于測量頁巖氣生成量的活塞桿機構和位移傳感器。
9.根據權利要求1所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括報警裝置，用于當所述控制裝置檢測到所采集的溫度值或壓力值大于預設值時，發(fā)出報警信號。
10.一種頁巖生烴、吸附及解吸模擬方法，其特征在于，基于權利要求1-9任一所述的頁巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)實現，所述方法包括: 將巖石樣品放入頁巖氣自生裝置用于模擬頁巖氣生烴過程； 將生烴過程中產生的烴類氣體引入至頁巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過程; 通過頁巖氣產氣計量裝置計量頁巖氣自吸裝置解吸過程所釋放的烴類氣體的模擬參數。
【文檔編號】E21B49/00GK103711483SQ201410015264
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2014年1月13日
【發(fā)明者】李昕睿 申請人:北京源海威科技有限公司