[发明专利]一种通过CO2置换开采页岩气的实验方法及实验装置

说明书

本发明公开一种通过CO₂置换开采页岩气的实验方法及实验装置，所述实验装置包括三轴应力岩心夹持器、地层环境模拟系统、抽真空系统、流体注入系统、流体采集计量系统和数据采集系统；本发明通过将页岩岩样放置于所述三轴应力岩心夹持器并使三轴应力岩心夹持器模拟地层环境，通过页岩岩样吸附CH₄，利用CO₂更易被吸附的特性，置换出CH₄，通过采集和记录步骤中的各个参数进而计算出通过CO₂置换开采页岩岩样的采收率，改变页岩岩样的渗透率或CH₄的注入压力、CO₂注入压力的大小，得出页岩岩样在不同的渗透率或CH₄的注入压力不同、CO₂的注入压力不同的情况下CH₄的采收率。

技术领域

本发明涉及开采页岩气技术领域，尤其涉及一种通过CO₂置换开采页岩气的实验方法及实验装置。

背景技术

页岩气的相关开发技术是中国必须突破的瓶颈。虽然中国具备页岩气开采的关键技术，如水平井钻井技术和大规模水力压裂技术等；但由于页岩气属于非常规低品位天然气，降压解吸产量低、周期长，短期内难以有经济效益。美国开采页岩气中的吸附气都是通过降压解吸开采实现的。降压解吸开采是一种物理解吸作用过程，也是页岩气吸附开采过程中最主要的一种解吸方法。但由于页岩气的强吸附增加了开采的难度。

单纯的降压解吸开采产量低、周期长，很难达到理想的开采效率，因此如何提高页岩气的开采率至关重要。

目前，还没有一种实验方法和实验装置利用分子化置换法，通过注入CO2替换已被页岩吸附的CH4。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种通过CO₂置换开采页岩气的实验方法及实验装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种通过CO₂置换开采页岩气的实验方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将页岩岩样放置于三轴应力岩心夹持器中，对三轴应力岩心夹持器加压至预设压力，加热页岩岩样并使其保持恒定温度；抽去三轴应力岩心夹持器中的空气，使三轴应力岩心夹持器中的真空度达到预设值；

S2，往三轴应力岩心夹持器中恒压注入CH₄，使页岩岩样吸附CH₄；往三轴应力岩心夹持器中恒压注入CO₂，利用CO₂置换被页岩岩样吸附的CH₄；

S3，通过流体采集计量测量系统测量三轴应力岩心夹持器中CO₂和CH₄的混合气体的质量并过滤所述混合气体，吸收所述混合气体中的CO₂，并测量出混合气体中CH₄的质量；

S4，采集并记录步骤S1至S3中的各个参数进而计算出采收率；

S5，改变页岩岩样的渗透率或改变CH₄的注入压力、CO₂注入压力的大小，重复步骤S1至S4。

优选的，步骤S1中，对三轴应力岩心夹持器加压至预设压力时，在三轴应力岩心夹持器中的轴压腔、围压腔交替加压至预设压力。

优选的，步骤S2中，恒压往三轴应力岩心夹持器中注入CH₄时，所述三轴应力岩心夹持器的回压压力为大气压，排出CH₄，测量出排出CH₄的质量并计算遗留在三轴应力岩心夹持器中CH₄的质量，保持三轴应力岩心夹持器中温度恒定，以促进页岩岩样吸附CH₄。