[实用新型]一种页岩强制渗吸能力的实验测试装置

说明书

一种页岩强制渗吸能力的实验测试装置，包括夹持器、压力机、恒温箱、恒速恒压泵、中间容器、恒速恒压泵出口阀、三通、平行层理方向流体入口阀、垂直层理方向流体入口阀，其中夹持器由上盖板、下盖板、前盖板、后盖板、侧盖板组成，盖板边沿设有密封胶圈，上盖板和下盖板上分别设有岩样垂直层理方向流体注入口及岩样垂直层理方向流体出口，前盖板、后盖板上分别设有岩样平行层理方向流体注入口及岩样平行层理方向流体出口，该装置能够考虑地层应力、地层温度、流体注入压力、页岩各向异性多种影响因素下对页岩强制渗吸能力的影响，对不同地层条件下的页岩强制渗吸量随时间的变化规律有很好的指导作用。

技术领域

本实用新型涉及石油天然气开发领域，尤其是页岩水力压裂过程中一种页岩强制渗吸能力的实验测试装置。

背景技术

目前，页岩气已成为全球非常规能源勘探与开发热点，水平井多级压裂技术是北美实现页岩气革命的关键技术，近年来，国内各大油气田借鉴国外体积改造成功经验，开展了对页岩气的探索与现场试验，取得良好的增产效果。然而，页岩储层压裂过程中压裂液返排率极低，大量压裂液滞留于储层中，但关井一段时间后，产能增加，出现了“低返排、高产量”的现象，引起了业界人士的广泛关注。页岩组分复杂、微观结构特殊，尤其是粘土含量高、粘土孔缝和层理发育,水相吸入对微观结构会产生特殊的影响从而影响页岩气井产能。页岩压裂液低返排率的控制因素主要包括：页岩强制渗吸效应、压裂裂缝中气水两相的不稳定驱替和重力分异、次级裂缝中水相滞留。其中强制渗吸效应是页岩压裂后返排规律不同于常规储层的主要因素。强制渗吸是多孔介质在驱替压力和毛管压力驱动下吸入某种润湿液体的过程。要解释页岩特殊的压后返排现象，首先需要研究的就是页岩强制渗吸机制。因此利用室内实验方法准确测定并量化压裂液在地层条件下的强制渗吸能力对页岩体积压后返排制度优化和提高页岩气井产能尤为重要。研究表明，页岩层理、地层温度、地层应力、注入压力等都对渗吸量有影响，但目前的实验研究并未同时考虑这些因素。目前页岩渗吸能力测试的方法主要有以下几种：

(1)杨柳等(杨柳,葛洪魁,申颍浩.一种评价页岩储层压裂液吸收的新方法[J].科学与技术工程,2016,16(24):48-53)该方法利用实验手段，针对渝东北下寒武统鲁家坪组典型页岩和三种不同的致密储层岩石开展自发渗吸对比实验，采用自吸能力、初期自吸速率和后期自吸速率三参数对压裂液的吸收进行定量表征。该方法通过天平计量页岩自吸后质量随时间的变化，但没有考虑地层温度、地层围压、水力压裂闷井时流体净压力对页岩渗吸的影响。

(2)蒙冕模等(蒙冕模,葛洪魁,纪文明.基于核磁共振技术研究页岩自发渗吸过程[J].特种油气藏,2015,22(5):137-140)该方法基于核磁共振技术并结合页岩自发渗吸实验，研究压裂液在页岩自发渗吸过程中的分布特征。该方法同样是页岩与压裂液自发渗吸，而没有考虑地层条件下页岩强制渗吸规律。

(3)Wang等(Wang等.页岩水力压裂增产过程中考虑组分变化和气藏圈闭的滤失研究[J].储层评价与工程，2016)该方法将页岩孔隙分为粘土孔隙、有机质孔隙和脆性矿物孔隙三种，并建立考虑流体压力、毛管压力、渗透压三种孔隙自吸模型，利用模型计算不同时间下页岩自吸量。该方法考虑了流体压力等因素，但数值求解假设条件较多，模拟结果误差较大，同时没有考虑地层温度和围压等因素对页岩渗吸的影响。

(4)Makhanov等(Makhanov等.霍恩河页岩自吸实验研究[J].SPE储层评价与工程，2012)该方法利用实验的方法，研究了页岩平行层理和垂直层理对页岩自吸能力的影响，研究表明平行层理自吸速率高于垂直层理。该方法同样是页岩与压裂液自发渗吸，而没有考虑地层条件下页岩强制渗吸规律。

上述4种方法都没有综合考虑不同围压、地层温度、流体注入压力、页岩各向异性等因素对页岩渗吸能力的影响，目前尚无方法同时考虑这些因素并定量化表征，因此有必要研究页岩在真实地层条件下渗吸能力的测试方法，为认识页岩与压裂液作用机理和返排制度优化提供理论依据。

发明内容