[發明專利]超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的裝置和方法

在審

• 申請號: 202011049628.2
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN114428047A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 肖樸夫;崔茂蕾;唐永強;王銳;胡偉;楊陽
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張曉梅

1.一種超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的裝置，其特征在于，所述裝置包括高精度注入泵、冰浴恒溫系統、二氧化碳中間容器、甲烷中間容器、壓力加載系統、聲發射監測系統、數據采集系統、溫度控制系統、氣體流量計及回壓閥，其中，

所述高精密注入泵用于控制注入二氧化碳的壓力；

所述冰浴恒溫系統用于控制注入二氧化碳的溫度；

所述壓力加載系統用于對頁巖加載不同的圍壓；

所述聲發射監測系統和數據采集系統用于檢測不同時間的頁巖聲波發射特征；

所述回壓閥用于排出燜井的二氧化碳氣體，同時保持巖心內部壓力不降低；

所述甲烷中間容器和氣體流量計用于測試超低溫二氧化碳吞吐前后頁巖的滲透率；

所述溫度控制系統用于控制巖心夾持器的溫度。

2.根據權利要求1所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的裝置，其特征在于，所述聲發射檢測系統包括聲波發射器、聲波接收器及聲波控制系統，用于檢測不同時間的頁巖聲波發射特征。

3.根據權利要求1所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的裝置，其特征在于，所述二氧化碳中間容器為二氧化碳氣瓶，甲烷中間容器為甲烷氣瓶。

4.一種超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的方法，其特征在于，使用權利要求1-3任一項所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的裝置，所述方法包括以下步驟：

S1、將清洗后的巖心進行拍照，進行第一次CT掃描；

S2、將巖心放入巖心夾持器中，通過所述壓力加載系統增加圍壓，打開所述甲烷中間容器，向頁巖左端充入一定壓力的甲烷，待巖心右端甲烷流量穩定后，記錄流量計讀數，計算頁巖的初始滲透率；

S3、打開聲波發射器和聲波接收器，并與聲發射儀連接好，設置好聲發射參數、采集所需的數據和圖形，得到頁巖初始聲波相關參數；

S4、打開二氧化碳中間容器，導入至冰浴恒溫系統中，并設定所需冰浴溫度，待二氧化碳溫度穩定不再變化；

同時升高巖心夾持器的溫度至實驗溫度，待溫度穩定不再變化；

S5、打開高精度注入泵和注入閥，向巖心夾持器定流速注入一定體積的低溫二氧化碳氣體，同步增加圍壓，保證巖心內部壓差不超過3MPa～5MPa，直到二氧化碳注入泵和回壓閥壓力都升至實驗壓力，關閉注入閥，并保持此狀態一段時間；

S6、緩慢打開出口閥和回壓閥，讓壓力緩慢降至設定壓力，同步降低圍壓；然后再次保持定流速注入一定體積的低溫二氧化碳氣體至實驗壓力，關閉注入閥，多次重復步驟S4和S5后，停止注入；

S7、把巖心內部壓力降至設定壓力后，關閉二氧化碳注入泵，打開甲烷中間容器，向頁巖左端充入一定壓力的甲烷，待巖心右端甲烷流量穩定后，記錄流量計讀數，計算頁巖的實驗后滲透率；

S8、待滲透率測試后，設置好聲發射參數，再次采集所需的數據和圖形，得到頁巖實驗后的聲波相關參數；

S9、實驗結束后，取出巖心，觀察巖心的表面情況，再次進行CT掃描，并拍照與實驗前的巖心進行對比。

5.根據權利要求4所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的方法，其特征在于，所述巖心為柱狀。

6.根據權利要求4所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的方法，其特征在于，所述步驟S5和S6中，所述一定體積的低溫二氧化碳氣體為0.1～0.3倍孔隙體積低溫二氧化碳氣體。

7.根據權利要求4或6所述的超低溫二氧化碳多輪吞吐致裂頁巖的方法，其特征在于，所述步驟S5和S6中，所述一定體積的低溫二氧化碳氣體為0.2倍孔隙體積的低溫二氧化碳氣體。