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页岩气解吸解吸装置及发展

2022/07/16126 作者:佚名
导读:对于煤层气的解吸过程研究,最早应用于煤矿矿井安全。此后,由于解吸法可直接获取样品的储存气量,逐渐被认为是煤层气含量评价的最可靠方法。由于页岩气和煤层气在赋存状态和理化特性上有一定相似性,页岩含气量的直接测定法也延用了煤层气含量直接测定法的基本思路。20世纪70年代,Bertard等首先提出了对煤层气含量的直接测定法。其后,美国矿务局对直接法进行修正和标准化,提出了USBM法。该方法采用排水集气的原

对于煤层气的解吸过程研究,最早应用于煤矿矿井安全。此后,由于解吸法可直接获取样品的储存气量,逐渐被认为是煤层气含量评价的最可靠方法。由于页岩气和煤层气在赋存状态和理化特性上有一定相似性,页岩含气量的直接测定法也延用了煤层气含量直接测定法的基本思路。20世纪70年代,Bertard等首先提出了对煤层气含量的直接测定法。其后,美国矿务局对直接法进行修正和标准化,提出了USBM法。该方法采用排水集气的原理,测定解吸气和残余气量,用直线回归法估算损失气。也是目前直接测定页岩含气量的基本方法。

USBM法解吸装置主要由解吸罐和收集量筒2部分组成。如概述图所示。样品装到解吸罐后,通过导管将气体导入装水的倒置量筒中,通过记录不同时刻的排水量换算成解吸气量。其后的20多年里,针对解吸数据的处理,先后衍生了下降曲线法、改进的直接法、Smith-Williams法、Amoco法等方法。20世纪90年代,澳大利亚研究人员对USBM法的解吸装置进行优化,采用多个气缸串联的方法收集气体,当一个气缸收集满后,解吸气会自动开始填充下一个气缸。同时,该方法提出用酸化卤水作为排空液,以减小CO2等气体在水中的溶解。SCI-RO-CET快速解吸法则在解吸罐中加入了不锈钢珠,用USBM法获得损失气后,直接在解吸罐中将样品破碎,获取解吸气和残余气的总量,以此提高解吸效率。美国天然气研究所(GRI)指出,含气量最大的误差来源于在地表温度下进行解吸,因此GRI法采用水浴后达到地层温度的解吸数据来恢复损失气。同时,GRI法对USBM法的解吸时间零点进行了修正,USBM法将提钻到一半时定为解吸时间的零点,而GRI将零点定为钻井液的静水压力与储层压力相等时,因而需要测量取心过程中的压力变化史。

我国煤层气的行业标准仍采用排液集气的方法,并采用USBM直接法拟合损失气含量。解吸罐要求体积1 000cm3以上,样品要求不少于800g。样品装罐后第一次5min以内测定,然后以10min间隔测满1h,以15min间隔测满1h,以30min间隔测满1h,以60min间隔测满1h,以120min间隔测试2次,其后根据解吸罐压力表数值确定适当的间隔时间,最长不超过24h。自然解吸持续到连续7d平均每天解吸量不超过10cm3,结束解吸测定。随着煤层气和页岩气在我国的迅速发展,国内近年来也对解吸装置进行了不断的优化,并在这方面取得了一定数量的专利成果。从专利的发展历程不难看出,页岩气解吸装置基本由解吸罐和收集端2部分组成,但通过检测手段的不断更新,解吸气的测量在朝向小体积、少样品、高精度及多组分在线测定的方向发展。

由于损失气的不可测量性,通过解吸装置获取解吸数据仅仅是第一步。根据解吸规律以及理论假设的不同,需要对解吸数据进行回归分析等相应的处理,方能获得损失气的含量,从而得到页岩样品的含气量数据。

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