頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法，系統(tǒng)包括依次連接的頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置，頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖的生烴過(guò)程，頁(yè)巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程，頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置用于計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)；還包括分別與頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁(yè)巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁(yè)巖的生烴過(guò)程、控制頁(yè)巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過(guò)程，并控制頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)；可有效、快捷、方便地指導(dǎo)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐。
【專利說(shuō)明】頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體體積計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖氣是一種非構(gòu)造控制、大面積成藏的天然氣，頁(yè)巖氣的生成、成藏、降壓解吸生產(chǎn)與常規(guī)天然氣具有不同的成藏過(guò)程和勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程。頁(yè)巖氣分為吸附氣和游離氣，頁(yè)巖氣具有典型的自生自儲(chǔ)特性，頁(yè)巖氣的產(chǎn)生主要來(lái)自頁(yè)巖基質(zhì)擴(kuò)散和解吸出的氣體，因此要有效地評(píng)估某地區(qū)的頁(yè)巖氣是否具有商業(yè)化的前景，首先要對(duì)該地區(qū)的頁(yè)巖氣的生烴、吸附成藏?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行模擬。
[0003]然而，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有頁(yè)巖氣的生烴及吸附模擬方面的設(shè)備，無(wú)法對(duì)既具有吸附氣，又具有游離氣特點(diǎn)的頁(yè)巖氣進(jìn)行有效的物理模擬，從而得到各種有效的模擬參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種頁(yè)巖生烴、吸附成藏及解吸模擬系統(tǒng)，包括依次連接的頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置，所述頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖的生烴過(guò)程，所述頁(yè)巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程，所述頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置用于計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)；
[0006]所述系統(tǒng)還包括分別與頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁(yè)巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁(yè)巖的生烴過(guò)程、控制頁(yè)巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過(guò)程，并控制頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
[0007]本發(fā)明還提供一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬方法，包括:
[0008]將巖石樣品放入頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖氣生烴過(guò)程；
[0009]將生烴過(guò)程中產(chǎn)生的烴類氣體引入至頁(yè)巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程；
[0010]通過(guò)頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸過(guò)程所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
[0011]本發(fā)明提供的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)和模擬方法可以實(shí)現(xiàn)模擬頁(yè)巖氣的產(chǎn)生、吸附及解吸等過(guò)程，同時(shí)，在控制裝置的控制下可以模擬不同地層溫度、壓力條件下頁(yè)巖生烴速度、生烴類型；模擬不同溫度、壓力條件下的頁(yè)巖解吸速度、解吸量及模擬不同溫度、壓力條件下的頁(yè)巖成藏過(guò)程、成藏速度和成藏特征，可有效、快捷、方便地指導(dǎo)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本發(fā)明提供的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明提供的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬方法一種實(shí)施例的流程圖。
[0015]附圖標(biāo)記:
[0016]1-電動(dòng)泵，2、4-手動(dòng)閥，3-中間容器，5-補(bǔ)液閥，6-液壓站，7_小油缸，8_高溫爐，9-大油缸，10-第一壓力傳感器，30-第二壓力傳感器，37-第三壓力傳感器，41-第四壓力傳感器，43-第五壓力壓力傳感器，11-上排烴閥，16-第一電磁閥，12-第二電磁閥，14-第三電磁閥，32-第四電磁閥,39-第五電磁閥，13-第一調(diào)壓閥，15-第二調(diào)壓閥，17-下排烴閥，18-第一氣閥，28-第二氣閥，48-第三氣閥，49-第四氣閥，第五氣閥29，36-第六氣閥，50-第七氣閥，51-第八氣閥，19-第二低溫浴槽，47-第一低溫浴槽，20-盛液容器，21-平流泵,22-盛液池,23-電子天平,24-測(cè)量電極,25-第一開(kāi)關(guān)、46-第二開(kāi)關(guān),26-第一氣量計(jì)，27-第二氣量計(jì)，31-氣源閥，33-第一參考缸，34-第二參考缸，35-第三參考缸，38-平衡閥，40-巖心自吸模型，42-環(huán)壓跟蹤器，44-三通閥，45-回壓控制泵。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]參考圖1，本實(shí)施例提供的一種頁(yè)巖氣生烴、吸附成藏及解吸模擬系統(tǒng)，包括依次連接的頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置，所述頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖的生烴過(guò)程，所述頁(yè)巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程，所述頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置用于計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)；
[0019]所述系統(tǒng)還包括分別與頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁(yè)巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁(yè)巖的生烴過(guò)程、控制頁(yè)巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過(guò)程，并控制頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
[0020]模擬參數(shù)包括烴類氣體的體積和/或質(zhì)量。[0021]頁(yè)巖氣自生裝置包括電動(dòng)泵1、中間容器3、高溫爐8、第一低溫浴槽47、第二低溫浴槽19、第一氣量計(jì)26及第二氣量計(jì)27 ；
[0022]所述電動(dòng)泵1、中間容器3、高溫爐8依次通過(guò)管路連接，電動(dòng)泵I與中間容器3連接的管路上設(shè)有第一手動(dòng)閥2，中間容器3與組合式高溫爐的連接管路上設(shè)有第二手動(dòng)閥4及補(bǔ)液閥5 ；
[0023]高溫爐8內(nèi)設(shè)有樣品室，樣品室頂部與第一低溫浴槽47、第一氣量計(jì)26依次通過(guò)管道連接，第一氣量計(jì)26的出氣口通過(guò)一個(gè)氣閥和氣源閥31與頁(yè)巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽47連接的管道上還設(shè)有上排烴閥11、第一調(diào)壓閥13及第一氣閥18，所述第一低溫浴槽47與第一氣量計(jì)26相連接的管道上還設(shè)有第二氣閥28 ；
[0024]樣品室底部與第二低溫浴槽19、第二氣量計(jì)27依次通過(guò)管道連接，第二氣量計(jì)27的出氣口通過(guò)一個(gè)氣閥和氣源閥31與頁(yè)巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室底部與第二低溫浴槽19連接的管道上還設(shè)有下排烴閥17、第二調(diào)壓閥15及第三氣閥48，所述第二低溫浴槽19與第二氣量計(jì)27相連接的管道上還設(shè)有第四氣閥49 ；
[0025]所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括與樣品室相連接的第一壓力傳感器10，分別與第一低溫浴槽47及第二低溫浴槽19相連接的第二壓力傳感器30 ；
[0026]頁(yè)巖氣自生裝置還包括盛液容器20、平流泵21，盛液容器20與平流泵21之間通過(guò)管道連接，平流泵21分別通過(guò)管道與第一氣量計(jì)26及第二氣量計(jì)27相連接，平流泵21與第一氣量計(jì)26及第二氣量計(jì)27相連接的管道中分別設(shè)有第五氣閥29 ；
[0027]所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括與補(bǔ)液閥5、上排烴閥11、下排烴閥17及氣源閥31相連接的第一電磁閥16、第二電磁閥12、第三電磁閥14和第四電磁閥32 ；
[0028]頁(yè)巖氣自生裝置還包括與高溫爐相連接的大油缸9及小油缸7，分別與大油缸9及小油缸7相連接的液壓站6，高溫爐內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器；
[0029]液壓站6、溫度傳感器、第一電磁閥16、第二電磁閥12、第三電磁閥14、第四電磁閥32、電動(dòng)泵1、第一壓力傳感器10、第二壓力傳感器30、第一氣閥18、第二氣閥28、第三氣閥48、第四氣閥49、第五氣閥29、第一調(diào)壓閥13、第二調(diào)壓閥15及平流泵21分別與控制裝置電連接。
[0030]其中，加熱部分是自生裝置的核心裝置，選用特制的非標(biāo)液壓系統(tǒng)加壓，具有手動(dòng)與自動(dòng)雙重功能，保證長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定地將模擬壓力直接施加到高溫爐8中的巖心上，最大壓力200MPa，以確?？梢阅M地下8000m深處巖石所承受的地層靜巖壓力。樣品室內(nèi)徑為32mm,樣品室壓實(shí)后最小高度為100mm,樣品室壓實(shí)位移100mm,樣品室內(nèi)腔總長(zhǎng)200mm,樣品室承受最大流體壓力為120MPa，承受最大上覆壓力為275MPa，最大工作溫度為500°C，采用耐高溫耐腐蝕的鎳基合金材料制成。加熱系統(tǒng)為一套組合式的箱式高溫爐,溫度由內(nèi)腔的空氣傳導(dǎo)加熱，確保高溫爐內(nèi)的樣品受熱均勻與穩(wěn)定，保證溫度波動(dòng)〈I°C。高溫爐內(nèi)腔的底部和頂部開(kāi)有同心通孔，用于液壓系統(tǒng)的大油缸9與小油缸8活塞桿的上下移動(dòng)；樣品室的頂部和底部分別預(yù)留一個(gè)通孔用于與上排烴閥11和下排烴閥17管路連接；其內(nèi)部還預(yù)留一個(gè)溫度傳感器插孔，用于放置溫度傳感器，用來(lái)監(jiān)控內(nèi)腔的溫度變化。
[0031]當(dāng)樣品室中的烴類生成后，烴類包括氣體和油，生成后要排出，由于氣體較輕，向上部運(yùn)行，將通過(guò)上排烴閥11把氣體排出，經(jīng)過(guò)管道最終進(jìn)入第一低溫浴槽47 ;油的比重較大，經(jīng)過(guò)下排烴閥17把油排出，經(jīng)過(guò)管道最終進(jìn)入第二低溫浴槽19。[0032]頁(yè)巖氣自動(dòng)收集與計(jì)量與電磁閥配合并實(shí)現(xiàn)排出流體收集的自動(dòng)化，低溫浴槽具有先進(jìn)的PID數(shù)字控溫技術(shù)，控溫精度高，制冷效果好，使用壽命長(zhǎng)，體積小。頁(yè)巖氣放入計(jì)量裝置-第一氣量計(jì)26及第二氣量計(jì)27選用自制的氣量計(jì)量裝置，氣量計(jì)量裝置上設(shè)計(jì)有活塞桿機(jī)構(gòu)和位移傳感器，可確保產(chǎn)物能夠精確計(jì)量，同時(shí)平流泵21，可對(duì)氣量計(jì)量裝置里收集的頁(yè)巖氣進(jìn)行增壓，還原到頁(yè)巖地層條件狀態(tài)。平流泵21的流量?jī)?yōu)選為0.1-1OmL/min,最大工作壓力40MPa。
[0033]控制裝置對(duì)頁(yè)巖氣自生裝置的控制主要包括溫度控制、壓力控制與流體進(jìn)出報(bào)警控制組成，整個(gè)系統(tǒng)的控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，可以分別對(duì)模擬溫度、壓力系統(tǒng)和排烴與流體實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與和手動(dòng)控制，自動(dòng)控制可在計(jì)算機(jī)上設(shè)定，并以圖形方式顯示。當(dāng)所述控制裝置檢測(cè)到所采集的溫度值或壓力值大于其內(nèi)部的預(yù)設(shè)值時(shí)，控制發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。
[0034]以上所述的頁(yè)巖氣自生裝置通過(guò)電動(dòng)泵I對(duì)高溫爐8增壓，組合式高溫爐8對(duì)樣品室進(jìn)行加熱、產(chǎn)出油氣，在設(shè)定好溫度和壓力參數(shù)后，組合式高溫爐8室內(nèi)的溫度和壓力。該裝置通過(guò)對(duì)組合式高溫爐8施加一定的溫度、壓力條件，達(dá)到模擬實(shí)現(xiàn)烴類氣體在不同條件的產(chǎn)出速率、產(chǎn)出量和類型的目的。
[0035]頁(yè)巖氣自吸裝置包括與氣源閥31通過(guò)管道相連接巖心自吸模型40，還包括用來(lái)標(biāo)定空白體積和頁(yè)巖內(nèi)的孔隙體積的第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35，所述第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35分別通過(guò)第六氣閥36、第七氣閥50、第八氣閥51與氣源閥31和巖心自吸模型40之間的管道聯(lián)通，巖心自吸裝置還通過(guò)三通閥44與頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連通；
[0036]氣源閥31與巖心自吸模型40相連接的管道上還設(shè)有平衡閥38和第三壓力傳感器37，所述巖心自吸模型40與三通閥44相連接的管道上還設(shè)有第四壓力傳感器41，巖心自吸模型40還與環(huán)壓跟蹤器42相連接；
[0037]三通閥44還與回壓控制泵45及第五壓力傳感器43相連接，所述平衡閥38與第五電磁閥39相連接；
[0038]其中，第六氣閥36、第七氣閥50、第八氣閥51、第三壓力傳感器37、第四壓力傳感器41、第五壓力傳感器43、第五電磁閥39、環(huán)壓跟蹤器42及回壓控制泵45分別與控制裝置電連接。
[0039]進(jìn)一步地，第一參考缸33、第二參考缸34及第三參考缸35為特定容積的剛體容器，容量分別為40mL、90mL、250mL，內(nèi)裝標(biāo)準(zhǔn)鋼球，其作用是用來(lái)標(biāo)定空白體積和頁(yè)巖內(nèi)的孔隙體積。巖心自吸模型40采用巖心夾持器式結(jié)構(gòu)，環(huán)壓設(shè)計(jì)壓力50MPa，適用巖心直徑100mm，巖心長(zhǎng)度300mm，自吸模型可旋轉(zhuǎn)，并可垂直水平定位，方便裝卸巖心，自吸模型外加環(huán)壓，環(huán)壓壓力由環(huán)壓跟蹤器42控制，其作用是通過(guò)氣體注入，實(shí)現(xiàn)增壓，模擬壓力增加過(guò)程中烴類氣體的吸附過(guò)程。
[0040]控制裝置對(duì)頁(yè)巖氣自吸裝置的控制主要包括溫度控制、壓力控制、進(jìn)氣控制、氣擴(kuò)散平衡控制。整個(gè)儀器的控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，可以分別對(duì)模擬溫度、壓力系統(tǒng)和吸附平衡的檢測(cè)和控制分為自動(dòng)與和手動(dòng)控制。自動(dòng)控制均可在計(jì)算機(jī)上設(shè)定，并以圖形方式顯示。壓力控制主要包括環(huán)壓跟蹤裝置和壓力傳感器監(jiān)測(cè)。環(huán)壓跟蹤器42的作用是維持巖心自吸裝置的壓力穩(wěn)定，其工作壓力最高可達(dá)60MPa，流量范圍0-35ml/min。該環(huán)壓跟蹤器42采用先進(jìn)的可編程控制器為核心，高精度伺服電機(jī)為動(dòng)力，使用觸摸屏作為控制界面，可編程控制器具有運(yùn)算速度快，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，伺服電機(jī)控制精度可達(dá)1/131072轉(zhuǎn)，且運(yùn)行平穩(wěn)，觸摸屏集顯示和輸入為一體，可以直觀的顯示環(huán)壓跟蹤器42的運(yùn)行狀態(tài)，便捷的修改環(huán)壓跟蹤器42的參數(shù)以及改變運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)所述控制裝置檢測(cè)到所采集的溫度值或壓力值大于其內(nèi)部的預(yù)設(shè)值時(shí)，控制發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。
[0041]頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置包括分別與所述三通閥44通過(guò)管道相連通的盛液池22及電子天平23，所述盛液池22與電子天平23之間也通過(guò)管道相連通，所述三通閥44、盛液池22及電子天平23之間的管道上分別設(shè)有第一開(kāi)關(guān)24、第二開(kāi)關(guān)25，所述電子天平23上設(shè)有測(cè)量電極24 ；
[0042]第一開(kāi)關(guān)24、第二開(kāi)關(guān)25、測(cè)量電極24及電子天平23分別與控制裝置相連接。
[0043]頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置的作用是對(duì)頁(yè)巖的烴類氣體的產(chǎn)氣量進(jìn)行精確計(jì)量，其工作原理是利用高精度的壓力傳感器對(duì)氣體流過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的壓力變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，壓力變化量的大小會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)，模擬信號(hào)強(qiáng)度可以代表不同的氣體流量，再通過(guò)時(shí)間記錄，可以實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間段內(nèi)的氣體測(cè)量。回壓自控是一個(gè)又單板機(jī)控制的泵，能實(shí)現(xiàn)程序化控制，還帶有通訊口，也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，回壓控制泵45可以通過(guò)RS232連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，上位機(jī)向泵發(fā)送運(yùn)行指令遠(yuǎn)程控制泵的運(yùn)行。第五壓力傳感器43采用高精度壓力傳感器，精度
0.1%FS,量程40MPa。產(chǎn)出氣計(jì)量系統(tǒng)主要通過(guò)盛液池22、電子天平23及測(cè)量電極24實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖氣的體積和質(zhì)量的計(jì)量。
[0044]控制裝置對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置的控制包括壓力、溫度、天平流量、位移監(jiān)測(cè)等控制，為了保證測(cè)量精度和控制的可靠性，采用進(jìn)口 MOX C168H數(shù)字采集控制卡，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采集傳輸。該軟件由兩部分組成:一個(gè)運(yùn)行于工控機(jī)的監(jiān)控軟件，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理和試驗(yàn)過(guò)程的直接控制，包括數(shù)字1/0，模擬量1/0，試驗(yàn)過(guò)程邏輯判斷、控制，并負(fù)責(zé)與儀表、環(huán)壓跟蹤器、回壓控制泵、電子天平的通訊，并下發(fā)操作指令；另一個(gè)運(yùn)行于微機(jī)的界面操作軟件，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，操作人員設(shè)定好參數(shù)后，就可無(wú)人值守，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)采集所有壓力、溫度、流量、位移，并控制泵的運(yùn)行，高溫高壓自動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)等；本實(shí)施例提供的系統(tǒng)還包括報(bào)警裝置，用于當(dāng)所述控制裝置檢測(cè)到所采集的溫度值或壓力值大于其內(nèi)部的預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0045]上述實(shí)施例中，進(jìn)一步地，所述第一壓力傳感器為高溫壓力傳感器，量程為120MPa，精度為0.25%FS ;所述第二壓力傳感器的量程分別為40MPa，精度分別為0.25%FS ；所述第三壓力傳感器的量程為35MPa，精度為0.P/oFS ;所述第五壓力傳感器的量程為35MPa，精度為0.1%FS ;所述位移傳感器的精度為0.001mm。
[0046]參考圖2，本實(shí)施例還提供一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬方法，包括:
[0047]步驟S101，將巖石樣品放入頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖氣生烴過(guò)程；
[0048]步驟S102，將生烴過(guò)程中產(chǎn)生的烴類氣體引入至頁(yè)巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程；
[0049]步驟S103，通過(guò)頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸過(guò)程所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
[0050]具體地，按照?qǐng)D1所示將設(shè)備安裝連接到一起。首先，把巖石樣品放入組合式高溫爐8進(jìn)行加熱模擬頁(yè)巖生烴過(guò)程，啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，對(duì)樣品根據(jù)要求進(jìn)行加熱，加熱后產(chǎn)生烴類氣體和油，氣體由上排烴閥11排出，油由下排烴閥17排除，分別進(jìn)入注有冷卻水的第一低溫浴槽47及第二低溫浴槽19，并利用第一氣量計(jì)26及第二氣量計(jì)27的位移傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)頁(yè)巖氣體積的計(jì)量，以上就完成了頁(yè)巖生烴的模擬過(guò)程。
[0051]完成生烴模擬后，打開(kāi)巖心自吸模型40裝入巖心，然后擰緊兩端，然后啟動(dòng)平流泵21，打入氦氣氣體用于沖洗管道和巖心自吸模型40，并進(jìn)行三次自由空間體積校正，打開(kāi)生烴模擬收集到的氣體閥門，及氣源閥31，把烴類氣體導(dǎo)入巖心自吸模型40，并不斷采用平流泵21進(jìn)行加壓，同時(shí)啟動(dòng)環(huán)壓跟蹤器42，使得烴類氣體吸附進(jìn)入頁(yè)巖巖心中，并達(dá)到設(shè)計(jì)壓力完成頁(yè)巖吸附實(shí)驗(yàn)。在吸附實(shí)驗(yàn)完成后，通過(guò)回壓控制泵45使得巖心自吸模型內(nèi)壓力逐步下降并釋放氣體，并利用產(chǎn)出氣計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量，通過(guò)電子天平23及測(cè)量電極24獲得產(chǎn)出氣體體積及質(zhì)量，完成頁(yè)巖產(chǎn)出氣體實(shí)驗(yàn)的模擬。
[0052]本發(fā)明提供的頁(yè)巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣生烴模擬，同時(shí)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖解吸實(shí)驗(yàn)，效果直觀、清楚；可以模擬不同地層溫度、壓力條件下頁(yè)巖生烴速度、生烴類型；可以模擬不同溫度、壓力條件下的頁(yè)巖解吸速度、解吸量；同時(shí)可以模擬不同溫度、壓力條件下的頁(yè)巖成藏過(guò)程、成藏速度和成藏特征。
[0053]本發(fā)明提供的頁(yè)巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，可對(duì)各個(gè)地區(qū)進(jìn)行頁(yè)巖氣生烴模擬、成藏吸附實(shí)驗(yàn)工作。能夠有效完成頁(yè)巖氣生烴成藏模擬工作，可以快捷方便地指導(dǎo)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐。
[0054]在本發(fā)明上述各實(shí)施例中，實(shí)施例的序號(hào)僅僅便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其他實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0055]在本發(fā)明的裝置和方法等實(shí)施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時(shí)，在上面對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0056]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語(yǔ)“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0057]最后應(yīng)說(shuō)明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置，所述頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖的生烴過(guò)程，所述頁(yè)巖氣自吸裝置用于模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程，所述頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置用于計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)； 所述系統(tǒng)還包括分別與頁(yè)巖氣自生裝置、頁(yè)巖氣自吸裝置及頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連接的控制裝置，用于控制頁(yè)巖氣自生裝置的工作壓力和溫度以模擬不同溫度和壓力條件下頁(yè)巖的生烴過(guò)程、控制頁(yè)巖氣自吸裝置的工作壓力和溫度，以模擬不同溫度和壓力條件下烴類氣體的吸附和解吸過(guò)程，并控制頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁(yè)巖氣自生裝置包括電動(dòng)泵、中間容器、高溫爐、第一低溫浴槽、第二低溫浴槽、第一氣量計(jì)及第二氣量計(jì)； 所述電動(dòng)泵、中間容器、高溫爐依次通過(guò)管路連接，電動(dòng)泵與中間容器連接的管路上設(shè)有第一手動(dòng)閥，中間容器與高溫爐的連接管路上設(shè)有第二手動(dòng)閥及補(bǔ)液閥； 所述高溫爐內(nèi)設(shè)有樣品室，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽、第一氣量計(jì)依次通過(guò)管道連接，第一氣量計(jì)的出氣口通過(guò)一個(gè)氣閥和氣源閥與頁(yè)巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室頂部與第一低溫浴槽連接的管道上還設(shè)有上排烴閥、調(diào)壓閥及氣閥，所述第一低溫浴槽與第一氣量計(jì)相連接的管道上還設(shè)有氣閥； 樣品室底部與第二低溫浴槽、第二氣量計(jì)依次通過(guò)管道連接，第二氣量計(jì)的出氣口通過(guò)一個(gè)氣閥和所述氣源閥與頁(yè)巖氣自吸裝置相連接，所述樣品室底部與第二低溫浴槽連接的管道上還設(shè)有下排烴閥、調(diào)壓閥及氣閥，所述第二低溫浴槽與第二氣量計(jì)相連接的管道上還設(shè)有氣閥。
3.根據(jù)權(quán)利要·求2所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括與樣品室相連接的第一壓力傳感器，與第一低溫浴槽及第二低溫浴槽分別相連接的第二壓力傳感器； 所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括盛液容器、平流泵，盛液容器與平流泵之間通過(guò)管道連接，平流泵分別通過(guò)管道與第一氣量計(jì)及第二氣量計(jì)相連接，平流泵與第一氣量計(jì)及第二氣量計(jì)相連接的管道中分別設(shè)有氣閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頁(yè)巖氣生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括與所述補(bǔ)液閥、上排烴閥、下排烴閥氣源閥相連接的電磁閥； 所述頁(yè)巖氣自生裝置還包括與高溫爐相連接的大油缸及小油缸，分別與大油缸及小油缸相連接的液壓站，所述高溫爐內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器； 所述液壓站、溫度傳感器、電磁閥、電動(dòng)泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、氣閥、調(diào)壓閥及平流泵分別與控制裝置電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁(yè)巖氣自吸裝置包括與氣源閥通過(guò)管道相連接巖心自吸模型，還包括用于標(biāo)定空白體積和頁(yè)巖內(nèi)的孔隙體積的第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸，所述第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸分別通過(guò)氣閥與氣源閥和巖心自吸模型之間的管道聯(lián)通，所述巖心自吸裝置還通過(guò)三通閥與所述頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置相連通；所述氣源閥與巖心自吸模型相連接的管道上還設(shè)有平衡閥和第三壓力傳感器，所述巖心自吸模型與三通閥相連接的管道上還設(shè)有第四壓力傳感器，所述巖心自吸模型還與環(huán)壓跟蹤器相連接； 所述三通閥還與回壓控制泵及第五壓力傳感器相連接，所述平衡閥與一電磁閥相連接； 其中，所述氣閥、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、電磁閥、環(huán)壓跟蹤器及回壓控制泵分別與控制裝置電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第一參考缸、第二參考缸及第三參考缸內(nèi)分別裝有標(biāo)準(zhǔn)鋼球，所述第一參考缸的容積小于第二參考缸的容積，所述第二參考缸的容積小于第三參考缸；和/或， 所述巖心自吸模型采用巖心夾持器式結(jié)構(gòu)，且可旋轉(zhuǎn)并可垂直水平定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置包括分別與所述三通閥通過(guò)管道相連通的盛液池及電子天平，所述盛液池與電子天平之間也通過(guò)管道相連通，所述三通閥、盛液池及電子天平之間的管道上分別設(shè)有開(kāi)關(guān)，所述電子天平上設(shè)有測(cè)量電極； 所述開(kāi)關(guān)、測(cè)量電極及電子天平分別與控制裝置相連接。
8.根據(jù)權(quán)利 要求2所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述第一氣量計(jì)及第二氣量計(jì)還分別配合設(shè)置有用于測(cè)量頁(yè)巖氣生成量的活塞桿機(jī)構(gòu)和位移傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警裝置，用于當(dāng)所述控制裝置檢測(cè)到所采集的溫度值或壓力值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
10.一種頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-9任一所述的頁(yè)巖生烴、吸附及解吸模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括: 將巖石樣品放入頁(yè)巖氣自生裝置用于模擬頁(yè)巖氣生烴過(guò)程； 將生烴過(guò)程中產(chǎn)生的烴類氣體引入至頁(yè)巖氣自吸裝置模擬烴類氣體的吸附及解吸過(guò)程; 通過(guò)頁(yè)巖氣產(chǎn)氣計(jì)量裝置計(jì)量頁(yè)巖氣自吸裝置解吸過(guò)程所釋放的烴類氣體的模擬參數(shù)。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK103711483SQ201410015264
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
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