一種含氣量測量系統及測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及頁巖氣資源評估測量技術領域，特別是涉及一種含氣量測量系統及測量方法。
【背景技術】
[0002]頁巖含氣量是天然氣勘探和開發的主要評價參數，對頁巖含氣性評價、資源儲量預測具有重要的意義。而準確獲取損失氣量又是決定頁巖含氣量可靠性的關鍵。解吸法是測量頁巖含氣量最直接的方法，因此被用來作為頁巖氣含量測量的基本方法。解吸法中頁巖含氣量由解吸氣量、損失氣含量和殘余氣量3部分組成。其中，損失氣含量是解吸法中誤差較大的部分，它是指鉆頭鉆遇巖層到巖心從井口取出裝入解吸罐之前釋放出的氣體體積。
[0003]目前，還沒有儀器對損失氣量進行精確的測量。損失氣量一般通過回推計算法得至IJ，主要包括直線回歸法、多項式回歸法以及非線性回歸法。直線回歸法對損失氣量的解釋是基于完全擴散方程早期時間的近似解，擴散速率與時間平方根成線性相關;多項式回歸法比直線回歸法吻合性更強；非線性回歸結果雖然介于直線回歸和多項式回歸的結果之間，且相關系數較高，但是沒有準確給出擴散速率隨時間的變化情況。直線回歸法、多項式回歸法以及非線性回歸法估算結果只能基本滿足初期勘探階段的要求。但是，在實際應用過程中，上述計算方法存在如下缺陷:
[0004]1、直線回歸法理論假設是自然解吸過程中擴散速率恒定，而實際解吸中，頁巖的擴散速率是隨時間變化的函數。所以會造成當取芯時間長，損失氣量大時，直線回歸法估算的損失氣量要比實際的損失氣量小的多，誤差較大。多項式回歸法估算出的損失氣量通常比實際損失氣量高。非線性回歸法沒有準確給出擴散速率隨時間的變化情況。進而影響結果的精確性。
[0005]2、上述損失氣量都是通過回歸法估算得到，其計算結果與實際值相差較大。
[0006]3、上述損失氣量為理論計算值，無法分析壓力和溫度對損失氣量的影響。
[0007]由此可見，上述現有的含氣量獲取方法仍存在較大的缺陷，而亟待進一步改進。如何能創設一種操作簡單、計量準確、結果可靠的新的含氣量測量系統及方法，用于含氣樣品損失氣和解吸氣的測量，實屬本領域當前重要的研究課題之一。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種含氣量測量系統，使其操作簡單、計量準確、結果可靠，尤其可以可靠測量含氣樣品的損失氣量，減少損失氣量測量偏差，從而克服現有對損失氣量的測量評估結果常有偏差，不能準確反映樣品真實含氣量的不足。
[0009]本發明的又一個目的是提供一種含氣量測量方法，用于對頁巖等含氣樣品進行損失氣量和解吸氣量的測量，測量結果準確、可靠。
[0010]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0011]—種含氣量測量系統，包括密封罐、溫控箱、加壓裝置以及集氣裝置，其中:所述密封罐包括用于盛放樣品的運輸罐和用于盛放所述運輸罐的承壓罐，所述運輸罐可在承壓罐內受力破碎，所述承壓罐上設有注氣孔和排氣孔;所述溫控箱，用于加熱所述承壓罐;所述加壓裝置，用于從注氣孔向所述承壓罐輸入甲烷氣體進行加壓;所述集氣裝置，用于收集從所述承壓罐排氣孔排出的氣體。
[0012]作為進一步地改進，所述承壓罐的內表面上設有用于協助破碎所述運輸罐的螺紋和/或錐形凸起。
[0013]所述加壓裝置包括甲烷氣體鋼瓶、增壓栗、氣體流量計和真空栗，所述增壓栗連接甲烷氣體鋼瓶并向所述承壓罐注氣，所述氣體流量計用于計量向所述承壓罐注入的甲烷氣體量，所述真空栗用于在所述增壓栗工作之前將所述承壓罐抽真空。
[0014]所述承壓罐上還設有壓力表安裝孔。
[0015]所述集氣裝置包括集氣量筒以及壓力平衡調節器，所述壓力平衡調節器包括安裝在所述集氣量筒底部的支撐體，所述支撐體上開有集氣口和排水孔，所述排水孔下方設有壓力平衡調節手輪，壓力平衡調節手輪上沿圓周方向分布有直徑不等的限流孔，所述壓力平衡調節手輪下方、對應所述排水孔的位置安裝有防倒吸管。
[0016]所述集氣量筒通過排液法進行集氣，所述集氣量筒內設有液位信息采集元件。
[0017]所述承壓罐的排氣孔處設置快速連接單向閥公接頭，所述集氣裝置的集氣口處安裝有與之匹配的母接頭。
[0018]還包括數據采集與處理裝置，所述數據采集與處理裝置用于獲取所述加壓裝置輸出的氣體量以及所述集氣裝置收集的氣體量，并計算樣品的損失氣含量及解吸氣含量。
[0019]—種含氣量測量方法，通過以下步驟進行樣品實驗:
[0020]A.將待測樣品裝入運輸罐，密封保存，再將運輸罐裝入一承壓罐內并實施二次密封;B.對所述承壓罐抽真空處理，并對承壓罐加熱至需求溫度T，對承壓罐加注甲烷氣體到需求壓力P1;提供一定外力使所述承壓罐內的運輸罐破裂，一段時間后，承壓罐中壓力穩定并下降為內，此時再次向承壓罐中充入甲烷氣體使壓力恢復到?!，若壓力下降則重復充入甲烷氣體，直到壓力穩定在P1，記錄該步驟中充入承壓罐中的甲烷氣體總量為N1;C.在承壓罐上連接集氣裝置，記錄當承壓罐中壓力恢復到外界氣壓時從承壓罐中析出的總出氣量為M1;D.以上述甲烷氣體總量N1、總出氣量M1分別作為樣品的損失氣和解吸氣量，計算樣品的損失氣含量及解吸氣含量。
[0021]作為進一步地改進，還包括以下對比實驗:取與待測樣品相同大小的標準塊直接放入承壓罐中，對承壓罐抽真空處理，并對承壓罐加熱至同樣溫度T，對承壓罐加注甲烷氣體到同樣壓，記錄充入承壓罐的甲烷氣體量為No;在承壓罐上連接集氣裝置，記錄當承壓罐中壓力恢復到外界氣壓時承壓罐的出氣量為Mo;所述步驟D中以樣品實驗的甲烷氣體總量N1與對比實驗的甲烷氣體量Nq之差作為樣品的損失氣量，以樣品實驗的總出氣量見與對比實驗的出氣量Mo之差作為樣品的解吸氣量，計算樣品的損失氣含量及解吸氣含量。
[0022]由于采用上述技術方案，本發明至少具有以下優點:
[0023](I)本發明的含氣量測量系統，結構緊湊、氣密性好、加熱均勻、壓力穩定、集氣方便、計量準確、操作簡單，可用于含氣樣品的損失氣和解吸氣測量，同時也可用于天然氣等各種氣體測量和收集。
[0024](2)本發明的測量系統及方法基于溫壓回溯的思想，通過使承壓罐中含氣樣品恢復到地層條件下含氣狀態并在地層原始溫壓條件下自然解吸，這樣可以準確測量損失氣量和解吸氣量，并且可以根據不同的溫度、壓力下樣品吸收的甲烷氣量分析溫度和壓力對損失氣量的影響，含氣量測量更加準確，并且更加適于實用。
[0025](3)本發明的含氣量測量系統及方法，不僅可以測量天然氣勘探開發中損失氣量，同時也可以模擬標準巖石中天然氣解吸過程，獲得解吸氣量，利用含氣量結構分析和溫壓回溯法計算含氣量等，從而為天然氣勘探和開發提供了重要的評價參數，為天然氣目的層評價、儲量估算及有利區優選提供重要依據。
【附圖說明】
[0026]上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。