用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的装置和方法

本发明涉及岩芯提钻，具体涉及一种用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的装置和方法。

背景技术：

1、

2、页岩具有低的孔隙度和渗透率，具有自生自储的特点，页岩油气主要赋存在页岩的孔隙体系中，对于页岩油气的原地资源量评价和有利目标的锁定，关键是要准确获取地质条件下页岩油气的含量。如图4所示，在实际的页岩取芯过程中，需要利用钻杆将取芯桶深入至页岩储层，并通过取芯装置将提取的岩芯样品储存至取芯桶内，随后在随钻杆一同被提取至地表。地质条件下，页岩油气处于高温高压的环境中，在钻探取芯的过程中，随着温度和压力降低，页岩孔隙体系中的油、气和水都会不同程度的散失，实际达到地表环境下，页岩中部分的流体已经散失，页岩中的油气组分已经不同于地层条件，导致难以准确评价地层条件下，页岩的含油气特征。据此，页岩油气勘探亟需研发一种新的评价地质条件下页岩油气资源量的装置和技术方法。通过模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程能够有效反演地质条件下页岩油气的资源量，因此，现今条件下亟需研发一种能够用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置和方法，应用于预测实际的页岩油气原地资源量，服务于我国页岩油气的勘探、评价和开发。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供了一种能够用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的其中一种技术方案是：一种用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的装置，包括：

3、岩芯桶，所述岩芯桶内部设有用于容纳岩芯的腔体；

4、流体收集装置，所述流体收集装置与所述岩芯桶的腔体连通；

5、压力控制装置，所述压力控制装置与所述岩芯桶的腔体连通，所述压力控制装置用于控制岩芯桶的腔体内的压力；

6、温度控制装置，所述温度控制装置上开设有至少一个用于容纳岩芯桶的容纳腔，所述温度控制装置用于控制岩芯桶的腔体内的温度。

7、具体的，还包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器用于获取与所述岩芯桶的腔体内的压力数值和温度数值。

8、具体的，还包括控制系统，所述控制系统分别与压力控制装置、温度控制装置、压力传感器和温度传感器电连接，所述控制系统用于根据压力传感器和温度传感器反馈的压力值和温度值调整压力控制装置和温度控制装置对岩芯桶的腔体内的压力和温度的控制。

9、具体的，所述岩芯桶包括内桶体和外桶体，所述用于容纳岩芯的腔体位于内桶体的内部，所述内桶体可拆卸地连接于外桶体内部。

10、具体的，所述内桶体的顶端呈封闭状并设有第一排气孔，所述内桶体的底端呈开放状，所述内桶体内设有浮动压板，所述浮动压板通过弹性结构连接于内桶体的顶端，所述浮动压板上设有与第一排气孔对应的第二排气孔；

11、所述外桶体的顶端设有密封盖，所述密封盖上设有与第一排气孔对应的第三排气孔，所述外桶体内部设有拦网，所述栏网和所述外桶体内部的底端之间设有间隙，所述外桶体的底端设有排液孔和增压孔。

12、具体的，所述外桶体的底部设有向顶端方向凸起的中空凸台，所述拦网设置于中空凸台上，所述内桶体被安装至外桶体内部后，所述内桶体的底端嵌入至所述中空凸台和外桶体的内壁之间，且所述拦网与内桶体的底端平齐或延伸至内桶体内部。

13、具体的，所述外桶体内壁上设有导向槽，所述内桶体的外壁上设有与导向槽对应的导向体。

14、具体的，所述流体收集装置包括气体收集管道和液体收集管道，所述气体收集管导从所述岩芯桶的顶部延伸至所述腔体内，所述液体收集管道从所述岩芯桶的底部延伸至所述腔体内。

15、具体的，所述压力控制装置包括高压气源、高压管道、压力阀和流量计，所述高压气源通过高压管道与所述腔体连通，所述压力阀和流量计分别连接于高压管道上。

16、具体的，所述温度控制装置内部设有电阻加热元件，所述电阻加热元件环绕设置于容纳腔的周围。

17、本发明解决其技术问题所采用的其中一种技术方案是：一种用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤；

18、s1、获取岩芯样品并进行预处理后，放置于岩芯桶内；

19、s2、对容纳有岩芯样品的岩芯桶进行加温加压至预设的初始压力和初始温度，并进行保温和保压处理；

20、s3、对保温和保压处理后的岩芯桶按照预设的温度和压力变化趋势进行降温和降压，并收集降温和降压过程中岩芯样品释放的流体组分；

21、s4、当岩芯桶内的温度和压力降低至预设的压力和温度时，再次进行保温和保压处理；

22、s5、重复步骤s3和s4，直至岩芯桶内的温度和压力降低地表环境的温度和压力；

23、s6、获取整个降温和降压过程中，温度和压力随时间的变化特征，并基于各个步骤s3中收集的流体组分，建立岩芯内流体的扩散模型。

24、本发明的有益效果在于：通过温度控制装置和压力控制装置能够模拟地下不同深度的温度和压力变化，以便于准确研究岩芯中流体的散失过程；同时，流体收集装置与岩芯桶的腔体连通，可以收集在模拟提钻过程中从岩芯中散失的流体，这些流体样品的分析有助于了解页岩储层的流体成分和分布，为页岩气勘探和开发提供重要信息；此外，使用模拟装置可以大大节约时间和人力成本，可以在控制条件下重复进行实验，收集数据并进行分析；进一步，通过模拟装置收集的实验数据可以用于验证理论模型，改进页岩储层的描述和预测，并且还能够对多种不同条件进行模拟，以更全面地了解岩芯提钻过程中流体散失的机理。

25、附图说明

26、下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

27、图1为本发明具体实施方式中用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置的第一视角结构示意图；

28、图2为本发明具体实施方式中用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置的第二视角结构示意图；

29、图3为本发明具体实施方式中用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置的局部剖视图；

30、图4为在实际的页岩层钻探获取岩芯过程的示意图；

技术特征：

1.一种用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：还包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器用于获取与所述岩芯桶的腔体内的压力数值和温度数值。

3.根据权利要求2中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统分别与压力控制装置、温度控制装置、压力传感器和温度传感器电连接，所述控制系统用于根据压力传感器和温度传感器反馈的压力值和温度值调整压力控制装置和温度控制装置对岩芯桶的腔体内的压力和温度的控制。

4.根据权利要求1中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述岩芯桶包括内桶体和外桶体，所述用于容纳岩芯的腔体位于内桶体的内部，所述内桶体可拆卸地连接于外桶体内部。

5.根据权利要求4中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述内桶体的顶端呈封闭状并设有第一排气孔，所述内桶体的底端呈开放状，所述内桶体内设有浮动压板，所述浮动压板通过弹性结构连接于内桶体的顶端，所述浮动压板上设有与第一排气孔对应的第二排气孔；

6.根据权利要求5中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述外桶体的底部设有向顶端方向凸起的中空凸台，所述拦网设置于中空凸台上，所述内桶体被安装至外桶体内部后，所述内桶体的底端嵌入至所述中空凸台和外桶体的内壁之间，且所述拦网与内桶体的底端平齐或延伸至内桶体内部。

7.根据权利要求4中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述外桶体内壁上设有导向槽，所述内桶体的外壁上设有与导向槽对应的导向体。

8.根据权利要求1中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述流体收集装置包括气体收集管道和液体收集管道，所述气体收集管导从所述岩芯桶的顶部延伸至所述腔体内，所述液体收集管道从所述岩芯桶的底部延伸至所述腔体内。

9.根据权利要求1中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述压力控制装置包括高压气源、高压管道、压力阀和流量计，所述高压气源通过高压管道与所述腔体连通，所述压力阀和流量计分别连接于高压管道上。

10.根据权利要求1中所述的用于模拟岩芯提钻过程中流体散失过程的装置，其特征在于：所述温度控制装置内部设有电阻加热元件，所述电阻加热元件环绕设置于容纳腔的周围。

11.一种用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤；

技术总结本发明涉及用于模拟提钻过程中页岩岩芯流体散失过程的装置和方法，所述装置包括：岩芯桶，所述岩芯桶内部设有用于容纳岩芯的腔体；流体收集装置，所述流体收集装置与所述岩芯桶的腔体连通；压力控制装置，所述压力控制装置与所述岩芯桶的腔体连通，所述压力控制装置用于控制岩芯桶的腔体内的压力；温度控制装置，所述温度控制装置上开设有至少一个用于容纳岩芯桶的容纳腔，所述温度控制装置用于控制岩芯桶的腔体内的温度。本发明通过温度控制装置和压力控制装置能够模拟地下不同深度的温度和压力变化，以便于准确研究岩芯中流体的散失过程；同时可以收集在模拟提钻过程中从岩芯中散失的流体，为页岩气勘探和开发提供重要信息。技术研发人员：程鹏,周秦,盖海峰,李腾飞,田辉受保护的技术使用者：中国科学院广州地球化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/9