[发明专利]观测页岩岩心产气规律的装置及方法

说明书

本发明公开了一种观测页岩岩心产气规律的装置及方法，包括：高压可视容器，高压可视容器包括筒体和与筒体螺纹连接的端盖，筒体水平放置，筒体包括内壁和外壁，外壁上设置有顶部开槽处，端盖上设置有通气孔和通水孔；摄像装置，摄像装置设置于高压可视容器的上方，通过顶部开槽处记录岩心情况；照明装置，照明装置设置于高压可视容器的上方，从顶部开槽处射入光线；至少两个高压活塞容器，至少两个高压活塞容器中的一个与通气孔连接，注入高压实验气体；一个通水孔连接，注入高压清水；每一个高压活塞容器分别与一个高压泵连接。采用本发明提供的观测页岩岩心产气规律的装置及方法，能够对比评价页岩储层的储集和渗透性能以及储层发育的非均质性。

技术领域

本发明属于油气田勘探开发领域，更具体地，涉及一种观测页岩岩心产气规律的装置及方法。

背景技术

页岩气是典型的非常规天然气，产自极低孔渗、以富有机质页岩为主的储集岩系中。页岩气的形成与富集为自生自储、以游离气和吸附气为主、原位饱和富集于以页岩为主的储集岩系的微纳米级孔隙-裂缝与矿物颗粒表面。

页理发育是页岩储层的典型特征。页理是在页岩中发育的水平层理，其厚度小于1cm，由沉积成岩作用形成，层面代表了短暂的无沉积或沉积作用突然变化的间断面。页理是页岩沿层理方向易剥裂成页片的性质，是由于层状粘土矿物水平定向排列而具有易剥裂性的结果。页岩水平方向渗透率一般远大于垂直方向渗透率，认为页理缝对页岩储层的水平渗透率起主导作用。

特殊的储层性质导致页岩气的产气规律与常规气藏有很大的不同，页理和裂缝构成了产气的重要通道。目前利用岩心开展产气规律研究的方法主要有以下两种：

1)现场岩心浸水实验：不同于常规气层，含气页岩其岩心在取出地面后，在岩心中仍残留天然气。页岩现场岩心浸水实验就是利用岩心中残留天然气来评价页岩的储集性能和储层结构。具体是将刚刚取出地面的页岩岩心，清洗泥浆后放入干净的清水中，观察页岩气由页岩岩心表面逸出形成气泡的状况，实现产气规律的评价。这种实验在现场应用广泛，俞雨溪(中国石油大学(华东)硕士论文，2013年)和肖红平(天然气地球科学，2016，27(10))均采用此种方法开展现场实验。但是岩心现场浸水实验存在许多限制：首先，随着岩心中气体的散失，使得对大量的岩心进行浸水实验成为不可能；其次，岩心出井后岩心内部的气体压力未知且不同的岩心内部气体压力不一致，影响了实验资料的可比性；第三，某些岩心具有相对较高的渗透性，在岩心出井筒之前岩心中的天然气已散失殆尽，无法进行现场浸水实验。

2)室内岩心渗流实验：主要是将岩心置于岩心夹持器中开展实验，通过压力、流量等数据确定页岩气流动规律，进而评价页岩气的产气规律。如Ahmad Sakhaee-Pour(SPE-146944-PA，2012，Gas Permeability of Shale)、沈瑞(科学技术与工程，2017，17(4)：55-59)、张广东(CN201710267006.9，煤/页岩超高压气体吸附和渗流实验评价页岩气吸附方法)、康毅力(CN201510767852.8，一种页岩气藏气体扩散系数实验测试方法)朱争(CN201420667963.2，一种页岩气扩散系数测试装置)等。这种实验是目前室内开展页岩气流动规律的主要方法，但是通过压力和流量的测定获得的岩心产气规律是综合效应，页岩岩心中裂缝、页理的发育情况和各自对产气的贡献无法进行分别表征。

其它相似的装置和方法还包括岩心饱和装置，贺昶明(CN201410070012.1，岩心抽空加压饱和系统)主要是将岩心盛放在密封室中，通过抽真空加压方式实现介质对岩心的饱和，但是密封室无法实现内部可视，页岩岩心中裂缝、页理的发育情况和各自对产气的贡献仍然无法进行分别表征，同时密封室为立式，上部仅有一个控制阀与外部连接，不能实现气液多过程的饱和，无法观察气溢出的现象。

综上所述，目前利用岩心开展页岩产气规律的方法存在现场气体散失无法开展、实验压力不同资料缺乏对比性、无法评价裂缝与页理各自对产气的贡献等问题，因此，需要提供一种观测页岩岩心产气规律的实验装置及方法解决上述问题。

发明内容