[发明专利]一种模拟CO2驱替置换页岩气动态过程的方法

摘要

本发明提供了一种模拟CO2驱替置换页岩气动态过程的方法，基于相应的模拟装置，主要是将页岩粉末样品置于填砂管的样品室中，根据实际地层条件设定试样的初始状态，标定管道体积后，通入适量的CH4，然后进行CO2驱替置换页岩气实验，根据入口端的体积流量计和出口端的体积流量计以及红外线气体分析仪测定实验数据，通过计算可以评价驱替置换效果。本发明可实时监测驱替置换过程的作用效果，获得温度、压力、注入排量等因素对CO2驱替置换CH4的动态过程的影响规律。

主权项

一种模拟CO2驱替置换页岩气动态过程的方法，基于的模拟装置包括：CO2气瓶(9)，依次连接第一增压泵(10)、第二安全阀(11)、第二压力传感器(12)、第三阀(8)、第一活塞容器(7)和第四阀(13)，第四阀(13)的出口连接第七阀(21)和第一流量计(22)；CH4气瓶(17)，依次连接第二增压泵(18)、第三安全阀(19)、第三压力传感器(20)、第六阀(16)、第二活塞容器(15)和第七阀(21)，第七阀(21)的出口连接第四阀(13)和第一流量计(22)；液压动力驱动系统(57)，包括依次连接的第一储液槽(1)、第一阀(2)、平流泵(3)、第一压力传感器(4)和第一安全阀(5)，压动力驱动系统(57)通过第二阀(6)连接第一活塞容器(7)的驱动端，通过第五阀(14)连接第二活塞容器(15)的驱动端；填砂管(41)，放置在恒温箱(40)内，连接第一活塞容器(7)和第二活塞容器(15)的输出端；真空泵(25)，真空泵(25)的输入端连接第一流量计(22)且连接管路上设置有单向阀(23)和第八阀(24)，真空泵(25)的输出端连有第五安全阀(33)；标定系统(58)，包括标准室(30)和标准块室(32)，标准块室(32)内放置有已知体积的页岩岩心样品块，标准室(30)的入口连接单向阀(23)的出口，并在连接管路上设置有第九阀(26)、高精度温度传感器(27)、第四压力传感器(28)和第四安全阀(29)，出口经第十阀(31)连接标准块室(32)；尾气回收瓶(56)，连接填砂管(41)的输出端；回压控制系统(59)，用于控制填砂管出口端压力，模拟真实地层压力状态，其包括电动回压泵(50)、回压缓冲容器(52)和回压阀(46)，电动回压泵(50)输入端连接第七安全阀(49)，输出端连接回压缓冲容器(52)并在其连接管路中设置第十四阀(51)，回压缓冲容器(52)与回压阀(46)之间的连接管路中设置有第七压力传感器(47)和第六安全阀(48)，回压阀(46)的输入端与第十三阀(45)的输出端连接，输出端依次连接第二流量计(53)、红外线气体分析仪(54)、第十五阀(55)和尾气回收瓶(56)，第十三阀(45)的输入端连接填砂管(41)的输出端；红外气体分析仪(54)，设置在填砂管(41)与尾气回收瓶(56)的连接管路上；其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对恒温箱(40)设定实验温度；步骤2，检测实验装置密封性；步骤3，操作标定系统(58)，利用气体的状态方程定律标定从第四阀(13)和第七阀(21)至回压阀(46)之间的管路体积；步骤4，开启真空泵(25)，对装置抽真空，设置回压阀(46)的压力；步骤5，首先给CH4气瓶(17)的CH4气体增压，通过液压动力驱动系统(57)向填砂管(41)中注入CH4气体，记录填砂管(41)入口端第一流量计(22)的数据，保持填砂管(41)及相关装置恒温恒压一定时间至饱和；步骤6，以恒定的流量持续通入CO2，模拟CO2置换页岩气的动态过程，直到填砂管(41)出口端流出的气体中检测不到CH4为止，其间实时记录第一流量计(22)、第二流量计(53)和红外线气体分析仪(54)的数据；步骤7，根据实验数据计算CH4吸附量和CO2置换页岩气量，测评CO2置换CH4的效果；步骤8，改变实验设定的温度、压力，重复以上步骤，得到压力—置换气量之间的关系、温度—置换气量之间的关系，从而研究不同温度、压力、流速的CO2在不同温度、压力条件下对页岩气的置换效果。