一种含气量测量系统及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及页岩气资源评估测量技术领域，特别是涉及一种含气量测量系统及测量方法。
【背景技术】
[0002]页岩含气量是天然气勘探和开发的主要评价参数，对页岩含气性评价、资源储量预测具有重要的意义。而准确获取损失气量又是决定页岩含气量可靠性的关键。解吸法是测量页岩含气量最直接的方法，因此被用来作为页岩气含量测量的基本方法。解吸法中页岩含气量由解吸气量、损失气含量和残余气量3部分组成。其中，损失气含量是解吸法中误差较大的部分，它是指钻头钻遇岩层到岩心从井口取出装入解吸罐之前释放出的气体体积。
[0003]目前，还没有仪器对损失气量进行精确的测量。损失气量一般通过回推计算法得至IJ，主要包括直线回归法、多项式回归法以及非线性回归法。直线回归法对损失气量的解释是基于完全扩散方程早期时间的近似解，扩散速率与时间平方根成线性相关;多项式回归法比直线回归法吻合性更强；非线性回归结果虽然介于直线回归和多项式回归的结果之间，且相关系数较高，但是没有准确给出扩散速率随时间的变化情况。直线回归法、多项式回归法以及非线性回归法估算结果只能基本满足初期勘探阶段的要求。但是，在实际应用过程中，上述计算方法存在如下缺陷:
[0004]1、直线回归法理论假设是自然解吸过程中扩散速率恒定，而实际解吸中，页岩的扩散速率是随时间变化的函数。所以会造成当取芯时间长，损失气量大时，直线回归法估算的损失气量要比实际的损失气量小的多，误差较大。多项式回归法估算出的损失气量通常比实际损失气量高。非线性回归法没有准确给出扩散速率随时间的变化情况。进而影响结果的精确性。
[0005]2、上述损失气量都是通过回归法估算得到，其计算结果与实际值相差较大。
[0006]3、上述损失气量为理论计算值，无法分析压力和温度对损失气量的影响。
[0007]由此可见，上述现有的含气量获取方法仍存在较大的缺陷，而亟待进一步改进。如何能创设一种操作简单、计量准确、结果可靠的新的含气量测量系统及方法，用于含气样品损失气和解吸气的测量，实属本领域当前重要的研究课题之一。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种含气量测量系统，使其操作简单、计量准确、结果可靠，尤其可以可靠测量含气样品的损失气量，减少损失气量测量偏差，从而克服现有对损失气量的测量评估结果常有偏差，不能准确反映样品真实含气量的不足。
[0009]本发明的又一个目的是提供一种含气量测量方法，用于对页岩等含气样品进行损失气量和解吸气量的测量，测量结果准确、可靠。
[0010]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]—种含气量测量系统，包括密封罐、温控箱、加压装置以及集气装置，其中:所述密封罐包括用于盛放样品的运输罐和用于盛放所述运输罐的承压罐，所述运输罐可在承压罐内受力破碎，所述承压罐上设有注气孔和排气孔;所述温控箱，用于加热所述承压罐;所述加压装置，用于从注气孔向所述承压罐输入甲烷气体进行加压;所述集气装置，用于收集从所述承压罐排气孔排出的气体。
[0012]作为进一步地改进，所述承压罐的内表面上设有用于协助破碎所述运输罐的螺纹和/或锥形凸起。
[0013]所述加压装置包括甲烷气体钢瓶、增压栗、气体流量计和真空栗，所述增压栗连接甲烷气体钢瓶并向所述承压罐注气，所述气体流量计用于计量向所述承压罐注入的甲烷气体量，所述真空栗用于在所述增压栗工作之前将所述承压罐抽真空。
[0014]所述承压罐上还设有压力表安装孔。
[0015]所述集气装置包括集气量筒以及压力平衡调节器，所述压力平衡调节器包括安装在所述集气量筒底部的支撑体，所述支撑体上开有集气口和排水孔，所述排水孔下方设有压力平衡调节手轮，压力平衡调节手轮上沿圆周方向分布有直径不等的限流孔，所述压力平衡调节手轮下方、对应所述排水孔的位置安装有防倒吸管。
[0016]所述集气量筒通过排液法进行集气，所述集气量筒内设有液位信息采集元件。
[0017]所述承压罐的排气孔处设置快速连接单向阀公接头，所述集气装置的集气口处安装有与之匹配的母接头。
[0018]还包括数据采集与处理装置，所述数据采集与处理装置用于获取所述加压装置输出的气体量以及所述集气装置收集的气体量，并计算样品的损失气含量及解吸气含量。
[0019]—种含气量测量方法，通过以下步骤进行样品实验:
[0020]A.将待测样品装入运输罐，密封保存，再将运输罐装入一承压罐内并实施二次密封;B.对所述承压罐抽真空处理，并对承压罐加热至需求温度T，对承压罐加注甲烷气体到需求压力P1;提供一定外力使所述承压罐内的运输罐破裂，一段时间后，承压罐中压力稳定并下降为内，此时再次向承压罐中充入甲烷气体使压力恢复到?!，若压力下降则重复充入甲烷气体，直到压力稳定在P1，记录该步骤中充入承压罐中的甲烷气体总量为N1;C.在承压罐上连接集气装置，记录当承压罐中压力恢复到外界气压时从承压罐中析出的总出气量为M1;D.以上述甲烷气体总量N1、总出气量M1分别作为样品的损失气和解吸气量，计算样品的损失气含量及解吸气含量。
[0021]作为进一步地改进，还包括以下对比实验:取与待测样品相同大小的标准块直接放入承压罐中，对承压罐抽真空处理，并对承压罐加热至同样温度T，对承压罐加注甲烷气体到同样压，记录充入承压罐的甲烷气体量为No;在承压罐上连接集气装置，记录当承压罐中压力恢复到外界气压时承压罐的出气量为Mo;所述步骤D中以样品实验的甲烷气体总量N1与对比实验的甲烷气体量Nq之差作为样品的损失气量，以样品实验的总出气量见与对比实验的出气量Mo之差作为样品的解吸气量，计算样品的损失气含量及解吸气含量。
[0022]由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点:
[0023](I)本发明的含气量测量系统，结构紧凑、气密性好、加热均匀、压力稳定、集气方便、计量准确、操作简单，可用于含气样品的损失气和解吸气测量，同时也可用于天然气等各种气体测量和收集。
[0024](2)本发明的测量系统及方法基于温压回溯的思想，通过使承压罐中含气样品恢复到地层条件下含气状态并在地层原始温压条件下自然解吸，这样可以准确测量损失气量和解吸气量，并且可以根据不同的温度、压力下样品吸收的甲烷气量分析温度和压力对损失气量的影响，含气量测量更加准确，并且更加适于实用。
[0025](3)本发明的含气量测量系统及方法，不仅可以测量天然气勘探开发中损失气量，同时也可以模拟标准岩石中天然气解吸过程，获得解吸气量，利用含气量结构分析和温压回溯法计算含气量等，从而为天然气勘探和开发提供了重要的评价参数，为天然气目的层评价、储量估算及有利区优选提供重要依据。
【附图说明】
[0026]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。