一种控压气量测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种控压气量测试系统及测试方法。

背景技术

常规岩心气量解析方法是将采用常规取心工艺获得的岩心放入解析罐，通过解析罐对气量进行解析。由于常规取心岩心不带压，起钻过程中损失气量大，对损失气量的计算只能通过公式进行推导。采用保压取心技术获取带压岩心，据此可将常规岩心在起钻过程中的损失气收集起来，气量是直接计量出来的，可靠度和准确度高。

现有页岩气保压岩心气体收集及计量采用快速泄压方式，该方式利用排水采气原理，岩心压力快速进行释放，岩心筒中的页岩气以气液混合状态进入排水采气罐，通过计算排水量计算在该压力状态下岩心的损失气量。该技术在采集的时候是人为控制压力释放速度，控制随意性强；由于气量大，采气设备要经过多次重复的排水才能计算，在此过程中人员操作误差大；压力一次性释放到常规状态，无法准确研究压力-气量解析关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控压气量测试系统及测试方法，以解决现有技术中带压岩心的气量测量不准确，且气体收集不充分的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种控压气量测试系统，包括：

内筒，所述内筒用于承装带压岩心；

补压组件，所述补压组件与所述内筒通过管道连接，所述补压组件用于对所述管道进行增压；

气量测试组件，所述气量测试组件与所述补压组件通过管道连接，所述气量测试组件用于测量所述带压岩心的气体量；

压力计，包括第一压力计和第二压力计，所述第一压力计用于测试内筒的压力，所述第二压力计用于测量补压组件的压力；

压力控制阀，包括第一压力控制阀和第二压力控制阀，所述第一压力控制阀设于所述内筒和所述补压组件之间，所述第二压力控制阀设于所述补压组件与所述气量测试组件之间；

控制件，所述控制件与所述第一压力计、所述第二压力计、所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀均电性连接，所述控制件被配置为当所述第一压力计和所述第二压力计的压差达到设定的阈值时控制所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀的开启。

可选地，所述补压组件包括通过管道相互连接的流体缓冲器和压力补偿变量泵，所述流体缓冲器的一端与所述第一压力控制阀通过管道连接，所述流体缓冲器的另一端与所述第二压力控制阀通过管道连接，所述压力补偿变量泵与所述控制件电性连接，所述流体缓冲器通过管道与第二压力计连接。

可选地，所述气量测试组件包括自动气液分离器、气体流量计和液体流量计，所述气体流量计和所述液体流量计均通过管道与所述自动气液分离器连接。

可选地，所述气量测试组件还包括气体收集器，所述气体收集器与所述气体流量计通过管道连接。

可选地，所述气量测试组件还包括气体干燥器，所述气体干燥器设于所述自动气液分离器和所述气体流量计之间，所述气体干燥器通过管道与所述气体收集器和所述气体流量计连接。

可选地，所述气体流量计包括通过管道连接的气体瞬时流量计和气体累计计量计，所述气体瞬时流量计与所述气体干燥器连接，所述气体累计计量计与所述气体收集器连接。

可选地，所述气体累计计量计的一端设有气体样品收集接口，所述气体收集器与所述气体样品收集接口连通。

可选地，所述控压气量测试系统还包括隔离筛，所述隔离筛设于所述内筒和所述补压组件之间，所述隔离筛用于隔离固体颗粒物。

可选地，所述第一压力控制阀为单向控制阀。

一种控压气量测试方法，采用以上任一方案所述的控压气量测试系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对所述内筒、所述补压组件、所述气量测试组件、所述压力计和所述压力控制阀进行试压处理；

S2、通过所述第一压力计对所述内筒的压力进行测量，所述第二压力计对所述补压组件的压力进行测量，并设定所述第一压力计和所述第二压力计的压差的阈值；

S3、所述控制件控制所述补压组件对管道进行增压，当所述压差达到阈值时，所述控制件控制所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀开启；

S4、所述内筒内的带压岩心经由所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀进入所述气量测试组件，所述气量测试组件对所述带压岩心的气量进行测量。

本发明的有益效果：本发明提供的控压气量测试系统，通过设置补压组件、气量测试组件和压力计，压力计包括第一压力计和第二压力计，第一压力计用于测试内筒的压力，第二压力计用于测量补压组件的压力，第一压力计和第二压力计能分别实时记录内筒和补压组件的压力大小，且压力计测量精确；通过设置压力控制阀和控制件，压力控制阀包括第一压力控制阀和第二压力控制阀，控制件被配置为当第一压力计和第二压力计的压差达到设定的阈值时控制第一压力控制阀和第二压力控制阀的开启，气量测试组件测量带压岩心的气体量，通过分析内筒的压力与气体量的关系，能优化储量计算方程，提高测量的准确性。

本发明提供的控压气量测试方法，能够测量带压岩心在不同压力段的气量，提高了测量的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的控压气量测试系统的示意图。

图中：

1、内筒；2、补压组件；21、流体缓冲器；22、压力补偿变量泵；31、自动气液分离器；32、气体流量计；321、气体瞬时流量计；322、气体累计计量计；3221、气体样品收集接口；33、液体流量计；34、气体收集器；35、气体干燥器；41、第一压力计；42、第二压力计；51、第一压力控制阀；52、第二压力控制阀；6、控制件；7、隔离筛。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种控压气量测试系统，如图1所示，该控压气量测试系统包括内筒1、补压组件2、气量测试组件、压力计、压力控制阀和控制件6，内筒1用于承装带压岩心，补压组件2与内筒1通过管道连接，补压组件2用于对所述管道进行增压；气量测试组件与补压组件2通过管道连接，气量测试组件用于测量带压岩心的气体量；压力计包括第一压力计41和第二压力计42，第一压力计41用于测试内筒1的压力，第二压力计42用于测量补压组件2的压力；压力控制阀包括第一压力控制阀51和第二压力控制阀52，第一压力控制阀51设于内筒1和补压组件2之间，第二压力控制阀52设于补压组件2与气量测试组件之间；控制件6与第一压力计41、第二压力计42、第一压力控制阀51和第二压力控制阀52均电性连接，控制件6被配置为当第一压力计41和第二压力计42的压差达到设定的阈值时控制第一压力控制阀51和第二压力控制阀52的开启。

本发明提供的控压气量测试系统，通过设置补压组件2、气量测试组件和压力计，压力计包括第一压力计41和第二压力计42，第一压力计41用于测试内筒1的压力，第二压力计42用于测量补压组件2的压力，第一压力计41和第二压力计42能分别实时记录内筒1和补压组件2的压力大小，且压力计测量精确；通过设置压力控制阀和控制件6，压力控制阀包括第一压力控制阀51和第二压力控制阀52，控制件6被配置为当第一压力计41和第二压力计42的压差达到设定的阈值时控制第一压力控制阀51和第二压力控制阀52的开启，气量测试组件能测量带压岩心的气体量，通过分析内筒1的压力与气体量的关系，能优化储量计算方程，提高测量的准确性。

可选地，补压组件2包括通过管道相互连接的流体缓冲器21和压力补偿变量泵22，流体缓冲器21的一端与第一压力控制阀51通过管道连接，流体缓冲器21的另一端与第二压力控制阀52通过管道连接，压力补偿变量泵22与控制件6电性连接，流体缓冲器21通过管道与第二压力计42连接。通过设置补压组件2，补压组件2包括通过管道相互连接的流体缓冲器21和压力补偿变量泵22，压力补偿变量泵22能为流体缓冲器21补充压力，以提供压力缓冲，防止第一压力控制阀51的两端的压力差值出现巨大波动，提高了测试的稳定性和准确性。

优选地，流体缓冲器21为大容量密闭液体容器。该种设置，能提高流体缓冲器21内压力变化的均匀性和稳定性。

优选地，压力补偿变量泵22为液压泵。该种设置，便于对流体缓冲器21补充液体，以调整流体缓冲器21内的压力变化，同时，设置液压泵能准确记录在压力补偿过程中使用的液体量，便于后续对内筒1内的液体量的计量。

继续参见图1，气量测试组件包括自动气液分离器31、气体流量计32和液体流量计33，气体流量计32和液体流量计33均通过管道与自动气液分离器31连接。通过设置自动气液分离器31，自动气液分离器31能将通过第二压力控制阀52的物质分离为气体和液体，气体流量计32和液体流量计33均通过管道与自动气液分离器31连接，气体流量计32测量分离出的气体量，液体流量计33测量分离出的液体量，提高了测量的准确性。

进一步地，气量测试组件还包括气体收集器34，气体收集器34与气体流量计32通过管道连接。通过设置气体收集器34，气体收集器34能对内筒1内排出的气体进行收集，以便于后续对气体进行分析测试。

可选地，气量测试组件还包括气体干燥器35，气体干燥器35设于自动气液分离器31和气体流量计32之间，气体干燥器35通过管道与气体收集器34和气体流量计32连接。通过设置气体干燥器35，气体经由自动气液分离器31仍带有水分，在气体流量计32对气体量进行测量之前，气体干燥器35对气体进行干燥处理，以提高气体流量计32对气体量测量的准确性。

优选地，气体流量计32包括通过管道连接的气体瞬时流量计321和气体累计计量计322，气体瞬时流量计321与气体干燥器35连接，气体累计计量计322与气体收集器34连接。通过设置气体瞬时流量计321和气体累计计量计322，气体瞬时流量计321能对某一压力段内的瞬时气量进行计量，气体累计计量计322能对整个测试过程中的累计气量进行计量，以提高气体计量的准确性和实时性。

为提高气体收集器34与气体累计计量计322之间的连接可靠性，气体累计计量计322的一端设有气体样品收集接口3221，气体收集器34与气体样品收集接口3221连通。通过设置气体样品收集接口3221，有效提高了气体收集器34与气体累计计量计322之间的安装稳定性，进而提高了气体收集的充分性。

可选地，控压气量测试系统还包括隔离筛7，隔离筛7设于内筒1和补压组件2之间，隔离筛7用于隔离固体颗粒物。在对保压内筒1的岩心进行气体测量时，保压内筒1的岩心与管壁之间充满了钻井液，钻井液中存在不同粒径的岩屑，打开第一压力控制阀51时，岩屑被钻井液带入管道，为避免岩屑对管道进行封堵，隔离筛7设于内筒1和补压组件2之间，以隔离岩屑。具体地，隔离筛7可包括多层筛网，根据实际需要，以筛网目数为基础，筛网目数可由低到高依次增加，靠近内筒1的筛网目数最低，靠近第一压力控制阀51的筛网目数最高，以实现梯度隔离，减少堵塞，提高隔离筛7的隔离效果。

优选地，第一压力控制阀51为单向控制阀。该种设置，能防止压力补偿变量泵22为流体缓冲器21补充压力时，流体缓冲器21中的液体流入内筒1，影响测量的准确性。

本实施例还提供了一种控压气量测试方法，包括如下步骤：

S1、对内筒1、补压组件2、气量测试组件、压力计和压力控制阀进行试压处理；

通过试压处理，保证内筒1、补压组件2、气量测试组件、压力计和压力控制阀的耐压能力高于需要测试的地层的压力，提高系统可靠性。

S2、通过第一压力计41对内筒1的压力进行测量，第二压力计42对补压组件2的压力进行测量，并设定第一压力计41和第二压力计42的压差的阈值；

在实际测量的过程中，通过对内筒1和补压组件2的压力的测量，根据两者压力的大小和实际测量需要来设定第一压力计41和第二压力计42的压差的阈值。

S3、控制件6控制补压组件2对管道进行增压，当压差达到阈值时，控制件6控制第一压力控制阀51和所述第二压力控制阀52开启；

在实际测量过程中，补压组件2的初始压力一般会小于内筒1中的压力，控制件6预先控制补压组件2对管道进行增压，以使第一压力计41和第二压力计42之间的压差达到设定的阈值。

具体地，控制件6可控制压力补偿变量泵22开启，补偿变量泵22对流体缓冲器21进行补压，以使内筒1与流体缓冲器21之间的压差达到设定的阈值，当内筒1与流体缓冲器21之间的压差达到设定的阈值时，控制件6控制压力补偿变量泵22关闭，同时，控制件6控制第二压力控制阀52开启，流体缓冲器21的压力发生变化，内筒1和补压组件2的压差发生变化，控制件6控制第一压力控制阀51和压力补偿变量泵22开启，使内筒1与流体缓冲器21之间的压差始终等于阈值，以实现泄压的稳定性和均匀性。

S4、内筒1内的带压岩心经由第一压力控制阀51和第二压力控制阀52进入气量测试组件，气量测试组件对带压岩心的气量进行测量。

在测量过程中，带压岩心的气液混合物经由第一压力控制阀51和第二压力控制阀52进入自动气液分离器31，自动气液分离器31对气液进行分离，液体进入液体流量计33，液体流量计33对液体进行计量，气体依次经由气体干燥器35、气体瞬时流量计321和气体累计计量计322，最终进入气体样品收集器34中。

本实施例中，内筒1与补压组件2之间的压差可设定为一个内筒1的压力，当压差为零时，该控压气量系统处于测量停止状态；当压差等于内筒1的压力时，该控压气量系统处于泄压状态；当压差大于零且小于一个内筒1压力时，该控压气量系统处于控压测量状态，压差越小则气体的测量更准确，更利于定性分析。在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需要来设定压差的阈值。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。