[发明专利]一种非常规天然气岩-气-热多过程耦合试验系统

说明书

本发明公开了一种非常规天然气岩‑气‑热多过程耦合试验系统，由流体控制系统、岩芯吸附/解吸及气体分析系统、抽真空系统和水力压裂系统组成，流体控制系统分别与岩芯吸附/解吸及气体分析系统、抽真空系统和水力压裂系统相连通。本发明可实现真三轴或假三轴应力加载、温度加载、多组分气体扩散下的煤岩渗透性演化的多场耦合过程测试，实验的温度、组分气体流量以吸附特性全程数据通过软件适时动态存储和处理，可以科学地模拟地层温度、压力和流体介质下岩体非常规气富集成藏、吸附和解吸规律。本系统将为极端复杂的深部资源开采提供科学的实验支持。

技术领域

本发明涉及一种测试非常规天然气的耦合试验系统，具体是一种非常规天然气岩-气-热多过程耦合试验系统。

背景技术

非常规天然气作为一种高效的清洁能源，凭借其巨大的资源潜力和经济效益逐渐日益受到重视。非常规天然气通常包括致密砂岩气、煤层气、页岩气、天然气水合物(可燃冰)等，是指储量大、难以开发，必须依靠大规模增产措施或者特殊的开发方法以及先进勘探开发技术才能以有经济价值产量生产的天然气藏。

与常规储层气藏不同，页岩(或煤)既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。页岩(或煤)气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征。页岩(或煤)气多以吸附和游离状态存在于页岩(或煤)基质或有机质孔隙之中。页岩气与煤层气等非常规天然气的开采会导致储层内应力场、吸附化学场、渗流场和温度场之间产生复杂的链式反应，这种链反应通常定义为“耦合过程”，即一个物理过程会影响另一个物理过程的启动和发展。

耦合过程出现会显著改变储层的传导性能，具体包括储层基质收缩，孔隙率和渗透率变化。为科学表征以上的耦合过程，国内外学者研发了许多渗流试验设备对储层渗透率演化进行研究。林柏泉等自制煤样瓦斯渗透试验装置，研究在围压恒定条件下，含瓦斯煤的孔隙压力与渗透率、煤样变形之间关系；谭学术等也自制煤样瓦斯渗流装置，分别对在不同应力状态、不同电场、不同温度及变形过程中煤样的渗透率进行研究；胡耀青等研制三轴应力渗透仪，进行了三维应力作用下煤体瓦斯渗透规律的试验；唐巨鹏等自制了三轴瓦斯渗透仪，研究有效应力与煤层气解吸和渗流特性间的关系；隆清明等利用自行研制瓦斯渗透仪，进行了孔隙气压对煤体渗透性影响的试验研究。然而，传统的渗透仪器功能不能充分考虑非常规天然气运移过程以及温度等对储层基质-裂隙相互作用的影响。

为此，非常有必要开展真三轴或假三轴应力加载、温度加载、多组分气体扩散下的煤岩渗透性演化的多场耦合过程测试系统，揭示气体运移过程中非常规天然气储层基质与裂隙/气体、裂隙与气体、温度与气体之间的耦合作用机制，为非常规天然气开采提供重要的实验研究手段。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种常规天然气岩-气-热多过程耦合试验系统，能模拟非常规天然气在不同地层温度、压力和地层流体介质条件下的气体富集成藏、吸附和解吸动态过程以及进行煤岩体渗透性演化的实验。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种非常规天然气岩-气-热多过程耦合试验系统，由流体控制系统、岩芯吸附/解吸及气体分析系统、抽真空系统和水力压裂系统组成，流体控制系统分别与岩芯吸附/解吸及气体分析系统、抽真空系统和水力压裂系统相连通。