一种人造页岩岩芯及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种人造页岩岩芯及其制备方法，属于页岩气开发技术领域。本人造页岩岩芯包括至少一个单元连接器，所述单元连接器由中部镂空的固定结构和外凸设置于固定结构中部外侧的槽结构焊接而成，所述槽结构与固定结构的镂空部分相配合且槽结构恰好可嵌入该镂空部分，在槽结构远离固定结构的一端设置有过滤网，在过滤网上放置有纳米膜。本人造页岩岩芯具有既能够满足页岩纳米级孔隙、极低的渗透率和孔隙度的要求，又能保障岩芯驱替实验的正常进行和驱替实验的精确性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种人造页岩岩芯及其制备方法
本专利技术属于页岩气开发
，涉及一种人造页岩岩芯及其制备方法，特别是一种纳米尺度人造页岩岩芯及其制备方法。
技术介绍
页岩气是指赋存于有机质泥页岩及其夹层，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其成分主要以甲烷为主。页岩气作为传统煤炭能源和石油天然气的替代品，为缓解能源紧张、减少环境污染、缓解我国能源紧张的局势、优化能源产业结构等起到了积极的推动作用。页岩孔径主要在纳米级别，具有明显的纳米效应和非均质特性，孔隙度极低，储层超低渗透率，流体难以流过真实的页岩岩芯，传统的岩芯驱替实验难以实现，而且不能控制孔径和渗透率进行模拟，驱替实验的精确性也难以保障。综上所述，设计一种具有大量纳米级孔径和超低渗透率的人造页岩岩芯，既能真实的模拟页岩岩芯渗流特点，又能保障页岩驱替实验精确性，成为页岩气渗流特点研究的当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种既能够满足页岩纳米级孔隙、极低的渗透率和孔隙度的要求，又能保障岩芯驱替实验的正常进行和驱替实验的精确性的人造页岩岩芯及其制备方法。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种人造页岩岩芯，包括至少一个单元连接器，所述单元连接器由中部镂空的固定结构和外凸设置于固定结构中部外侧的槽结构焊接而成，所述槽结构与固定结构的镂空部分相配合且槽结构恰好可嵌入该镂空部分，在槽结构远离固定结构的一端设置有过滤网，在过滤网上放置有纳米膜。作为本专利技术的进一步改进，在过滤网上有序叠放有多张纳米膜，且纳米膜与对应槽结构内壁紧密配合。作为本专利技术的更进一步改进，位于最外侧的纳米膜上压制有支撑网，且支撑网置于槽结构靠近固定结构的一端，所述支撑网的周围由膜密封胶环密封，所述膜密封胶环与对应槽结构内壁紧密配合。作为本专利技术的进一步改进，所述单元连接器设置为沿轴向依次排列的多个，相邻两个单元连接器相互密封嵌套在一起，其中槽结构置于对应单元连接器的固定结构镂空部分内，相邻两固定结构之间通过连接器密封胶环密封连接。作为本专利技术的更进一步改进，在多个单元连接器合围形成的结构中，其首尾端分别连接有入口端紧固器和出口端紧固器，且入口端紧固器、出口端紧固器与对应单元连接器的固定结构之间同样通过连接器密封胶环密封连接，该人造页岩岩芯还包括用于固定入口端紧固器、单元连接器、出口端紧固器的紧固螺栓，所述紧固螺栓依次穿过入口端紧固器、各单元连接器、出口端紧固器。作为本专利技术的更进一步改进，所述入口端紧固器、出口端紧固器上分别设有支撑网。作为本专利技术的进一步改进，由入口端紧固器、出口端紧固器和多个单元连接器合围形成的结构密封于一岩芯外密封套内。作为本专利技术的更进一步改进，所述入口端紧固器、出口端紧固器、岩芯外密封套和多个单元连接器合围形成的结构整体呈圆筒状设置。作为本专利技术的又一种改进，在入口端紧固器、出口端紧固器上分别设有驱替液入口管路、驱替液出口管路。一种人造页岩岩芯的制备方法，包括以下步骤：定制能够放纳米膜的单元连接器；将预设数量的纳米膜叠放入对应单元连接器槽结构内的过滤网上；将支撑网压在纳米膜上，并在支撑网外套上膜密封胶环密封；将多个装有纳米膜、支撑网和膜密封胶环的单元连接器槽结构分别与对应单元连接器的固定结构镂空部分相连，相邻的单元连接器之间通过连接器密封胶环密封；在最终合围结构的首尾端分别连接入口端紧固器和出口端紧固器，并通过连接器密封胶环和预设数量的紧固螺栓密封连接；将整个装置密封在岩芯外密封套内。基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：整体结构布局合理、紧凑，纳米膜表面有大量的十到百纳米级别的孔，纳米膜的长径比大，与页岩岩芯同属于多孔介质，将同种孔径规格纳米膜放置于单元连接器左部的钢制过滤网上，过滤网可以防止膜在高强度驱替液的水力冲击下被破坏，通过将单元连接器、过滤网、纳米膜等不同结构组合在一起即得到一种纳米尺度人造页岩岩芯，可以真实的模拟页岩具有大量不同尺度的纳米级孔隙，不同的渗透率情况下的渗流实验，这样的结构设置既能够满足页岩纳米级孔隙、极低的渗透率和孔隙度的要求，又能保障岩芯驱替实验的正常进行和驱替实验的精确性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：图1是本专利技术一较佳实施例中人造页岩岩芯的结构示意图。图2是本专利技术一较佳实施例中单元连接器的结构示意图。图3是图2另一视角的结构示意图。图4是图3另一视角的结构示意图。图中，1、固定器外壳；2、紧固螺栓；3、过滤网；4、纳米膜；5、膜密封胶环；6、支撑网；7、连接器密封胶环；8、驱替液入口管路；9、驱替液出口管路；10、入口端紧固器；11、出口端紧固器；12、岩芯外密封套；13、单元连接器。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。本专利技术保护一种人造页岩岩芯及其制备方法，该人造页岩岩芯是纳米尺度人造页岩岩芯，其可以真实的模拟页岩具有大量不同尺度的纳米级孔隙、不同的渗透率情况下的渗流特征(渗流实验)。下面结合图1至图4对本专利技术提供的技术方案进行更为详细的阐述。如图1至图4所示，本人造页岩岩芯包括至少一个单元连接器13，所述单元连接器13由中部镂空的固定结构和外凸设置于固定结构中部外侧的槽结构焊接而成，所述槽结构与固定结构的镂空部分相配合且槽结构恰好可嵌入该镂空部分，在槽结构远离固定结构的一端设置有过滤网3(定义该处为槽结构的左边)，在过滤网3上放置有纳米膜4，纳米膜4置于槽结构内。在本专利技术中，优选单元连接器13由不锈钢制成，为一外凸槽结构与一镂空圆柱固定结构焊接而成，钢制外凸槽结构内径与镂空圆柱的内径相同，图1和图2所示的固定器外壳1是单元连接器13的核心支撑载体，其主要包括中部镂空的固定结构；槽结构的左部为过滤网3，过滤网3对应也优选为钢制过滤网3，钢制过滤网3上带有大量孔，单元连接器13的固定器外壳1其余部分为实心钢结构。本人造页岩岩芯整体结构布局合理、紧凑，纳米膜4表面有大量的十到百纳米级别的孔，纳米膜4的长径比大，与页岩岩芯同属于多孔介质，将同种孔径规格纳米膜4放置于单元连接器13左部的钢制过滤网3上，过滤网3(优选为钢制过滤网3)可以防止膜在高强度驱替液的水力冲击下被破坏，通过将单元连接器13、过滤网3、纳米膜4等不同结构组合在一起即得到一种纳米尺度人造页岩岩芯，可以真实的模拟页岩具有大量不同尺度的纳米级孔隙，不同的渗透率情况下的渗流实验，这样的结构设置既能够满足页岩纳米级孔隙、极低的渗透率和孔隙度的要求，又能保障岩芯驱替实验的正常进行和驱替实验的精确性。进一步的，在过滤网3上有序叠放有多张纳米膜4，且纳米膜4与对应槽结构内壁紧密配合，避免其松脱和晃动；作为优选方案，单个单元连接器13中，在钢制过滤网3上，叠放有偶数张(进一步优选为十张)纳米膜4，钢制过滤网3和多层纳米膜4紧密配合，进一步防止膜在高强度驱替液的水力冲击下被破坏。更进一步的，位于最外侧的纳米膜4上压制有支撑网6，且支撑网6置于槽结构靠近固定结构的一端，所述支撑网6的周围由膜密封胶环5密封，所述膜密封胶环5与对应槽结构内壁紧密配合。优选支撑网6也为钢制支撑网6，其由膜密封胶环5密封在槽结构的开口处。使用时，钢制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人造页岩岩芯，其特征在于：包括至少一个单元连接器，所述单元连接器由中部镂空的固定结构和外凸设置于固定结构中部外侧的槽结构焊接而成，所述槽结构与固定结构的镂空部分相配合且槽结构恰好可嵌入该镂空部分，在槽结构远离固定结构的一端设置有过滤网，在过滤网上放置有纳米膜。

【技术特征摘要】
1.一种人造页岩岩芯，其特征在于：包括至少一个单元连接器，所述单元连接器由中部镂空的固定结构和外凸设置于固定结构中部外侧的槽结构焊接而成，所述槽结构与固定结构的镂空部分相配合且槽结构恰好可嵌入该镂空部分，在槽结构远离固定结构的一端设置有过滤网，在过滤网上放置有纳米膜。2.根据权利要求1所述的一种人造页岩岩芯，其特征在于：在过滤网上有序叠放有多张纳米膜，且纳米膜与对应槽结构内壁紧密配合。3.根据权利要求2所述的一种人造页岩岩芯，其特征在于：位于最外侧的纳米膜上压制有支撑网，且支撑网置于槽结构靠近固定结构的一端，所述支撑网的周围由膜密封胶环密封，所述膜密封胶环与对应槽结构内壁紧密配合。4.根据权利要求3所述的一种人造页岩岩芯，其特征在于：所述单元连接器设置为沿轴向依次排列的多个，相邻两个单元连接器相互密封嵌套在一起，其中槽结构置于对应单元连接器的固定结构镂空部分内，相邻两固定结构之间通过连接器密封胶环密封连接。5.根据权利要求4所述的一种人造页岩岩芯，其特征在于：在多个单元连接器合围形成的结构中，其首尾端分别连接有入口端紧固器和出口端紧固器，且入口端紧固器、出口端紧固器与对应单元连接器的固定结构之间同样通过连接器密封胶环密封连接，该人造页岩岩芯还包括用于固定入口端紧固器、单元连接器、出口端...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋付权，胡箫，黄小荷，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33