一种水溶性气藏注入-埋存全过程CO2-CH4溶解置换实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水溶性气藏注入

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及非常规油气藏勘探开发
，尤其是水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置及方法。

技术介绍

[0002]气候与环境是当今国际社会关切的热点问题，能源行业正面临低碳转型的重大挑战，同步开展低碳可持续发展与能源稳定安全供给至关重要。二氧化碳是主要的温室气体之一，约占总量的65％；甲烷产生的温室效应是二氧化碳的21倍，但大气中甲烷含量仅占总量的15％。因此，加大二氧化碳利用率对实现碳中和目标意义重大。
[0003]高温高压气藏在长期地质活动中，伴随着天然气在地层中的迁移，容易形成天然气集中分布的情况。在深部地层水的参与下，天然气与地层水充分接触和混合，逐渐形成水溶性气藏。水溶气是水溶性气藏开发的主要目标，是一种以甲烷为主，溶解在高温、高压地层水中的非常规天然气。目前，水溶气开发主要采用高碳气开采与二氧化碳埋存结合技术，但未形成系统性的理论体系，也没有深入认识高碳气注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换规律。
[0004]水溶性气藏注气开发过程中，注入的CO2能够驱替天然气实现高效增产目的，同时补充地层因水溶气开采造成的能量亏空。此外，气藏深部CO2溶解在地层水中，竞争置换出水中溶解的甲烷，也为CO2地质埋存提供了良好的地质条件，有效防止CO2泄露与扩散。油气藏是理想的二氧化碳埋存点，利用CO2驱替地下油气既可以缓解能源需求压力，又能到达到固碳减排目的。高碳气置换高烃气技术具有独特的优势，在提高开采水溶性气藏天然气采收率的同时，能够有效实现CO2埋存，以降低大气中温室气体含量(CO2+CH4)，因而被视为一种极具前景的水溶性气藏开采研究方向。
[0005]目前关于水溶性气藏开发系统性研究较少，现有的方法主要从置换的相平衡和化学平衡角度进行热力学分析，集中在二氧化碳、甲烷在水中溶解度与压力和温度关系的研究，难以有效揭示水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换规律。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中对水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换规律的研究缺乏，气水界面两相溶解能力不明确、置换关系不清楚等问题，本专利技术提供一种水溶性气藏注入
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CH4溶解置换实验装置，以及使用该装置进行实验的方法。
[0007]本专利技术提供的水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置，包括高压驱替泵、地层水容器、高碳气容器、高烃气容器、高温高压配样器、气液分离器、气相色谱仪、离子色谱仪。所述地层水容器、高碳气容器和高烃气容器的底端分别通过阀门与高压驱替泵连接。所述地层水容器、高碳气容器和高烃气容器的顶端分别与四通阀A的三个端口连接，四通阀A的另一端口连接四通阀B的一端口，四通阀B的另外三个端口分别连接高温高压
配样器、压力表、回压阀，所述回压阀通过三通阀与回压泵和回压表相连。所述回压阀另一接口连接气液分离器，气相色谱仪用于分析气液分离器分离出来的气体组成，离子色谱仪用于分析气液分离器分离出来的液体组成。
[0008]所述高温高压配样器包括圆筒形配样罐，配样罐上下端通过密封盖密封，上端密封盖上设置实验流体进出口，实验流体进出口与四通阀B一端口连接，下端密封盖上设置液压油进出口，液压油进出口通过阀门与液压泵连接；配样罐内部设置一活塞将罐体内空间分隔为独立的上空腔和下空腔，上空腔用于盛装实验流体，下空腔内盛装液压油，通过控制液压油的量推动活塞来对上空腔内实验流体加压；所述配样罐内还设置加热元件，用于控制上空腔内的温度；所述配样罐外壁中部套设安装一环形固定件将配样罐夹持固定，环形固定件上设置有一横梁，横梁的另一端固定在一竖直的支架上，使得配样罐能够以横梁为旋转轴上下倒置旋转。
[0009]采用上述的水溶性气藏注入
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CH4溶解置换实验装置进行实验的方法，步骤如下：
[0010]S1、准备样品：按照现场资料配制地层水。按照气样组成制备高碳气和高烃气。配制地层水所需的各组分及用量配比根据现场地层水成分分析资料确定。
[0011]S2、制备混合液：将配制好的地层水泵入高温高压配样器中，设定配样器温度恒定；在实验室条件下，将高烃气以恒定压力注入到高温高压配样器中；在恒定压力下，使配样器内的高烃气与地层水充分混合，达到气液两相溶解平衡，然后排除未溶解的气体。该步骤中，设定配样器恒定温度为地层温度；设定注入气恒定压力及配样器恒定压力为地层压力。
[0012]S3、开展溶解置换实验：在恒定压力下，将高碳气注入步骤S2得到的装有饱和高烃气的地层水的配样器中，使高碳气与液体充分接触混合，达到气液两相溶解平衡；然后排出未溶解气体，测试未溶解气体的成分组成；再排出配样器中液体，开展地层水单次脱气实验，测试溶解气水比和溶解气的气体组成。该步骤中的恒定压力与步骤S2中的恒定压力相等。
[0013]溶解气水比GWR的计算公式如下：
[0014][0015]式中，GWR(Gas
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Water Ratio)为溶解气水比，m3/m3；M1为原始瓶重，g；M2为装水瓶重，g；ρ为地层水密度，g/cm3；V
g
为排出气量，ml；
[0016]平均溶解气水比AGWR计算公式：
[0017][0018]式中，AGWR(Average Gas
‑
Water Ratio)为平均溶解气水比，m3/m3；GWR1、GWR2及GWR3为3次不同岩心对应的溶解置换实验所测得的溶解气水比，m3/m3。
[0019]未溶解气体的气体组成及溶解气的气体组成均由气相色谱仪测得。
[0020]S4、重复步骤S2、S3，将配制好的地层水，依次改变恒定压力条件下，饱和高烃气制备不同压力条件下的混合液；分别在对应压力条件下开展高碳气置换高烃气实验，依次测试未溶解气的气体组成、溶解气水比和溶解气的气体组成。
[0021]优选的是，步骤S1中，高碳气的各组分摩尔百分比如下：27.5％CH4、4.9％N2和67.6％CO2；高烃气的各组分摩尔百分比如下：73.9％CH4、25.6N2和0.5％CO2。
[0022]优选的是，所述步骤S2具体操作为：将配制好的地层水泵入配样罐的上腔室中，设定配样罐温度恒定为地层温度；在实验室条件下，将高烃气以恒定压力注入到配样罐的上腔室中；在恒定压力下，旋转配样罐至少6小时以实现地层水和高烃气的充分混合，以达到气液两相溶解平衡，然后停止配样罐旋转，静止2小时后，翻转配样器至上腔室朝上，排除未溶解的气体。
[0023]优选的是，所述步骤S3具体操作为：在恒定压力下，将高碳气转入装有饱和高烃气的地层水的配样罐上腔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置，其特征在于，包括高压驱替泵、地层水容器、高碳气容器、高烃气容器、高温高压配样器、气液分离器、气相色谱仪、离子色谱仪；所述地层水容器、高碳气容器和高烃气容器的底端分别通过阀门与高压驱替泵连接；所述地层水容器、高碳气容器和高烃气容器的顶端分别与四通阀A的三个端口连接，四通阀A的另一端口连接四通阀B的一端口，四通阀B的另外三个端口分别连接高温高压配样器、压力表、回压阀，所述回压阀通过三通阀与回压泵和回压表相连；所述回压阀另一接口连接气液分离器，气相色谱仪用于分析气液分离器分离出来的气体组成，离子色谱仪用于分析气液分离器分离出来的液体组成。2.如权利要求1所述的水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置，其特征在于，所述高温高压配样器包括圆筒形配样罐，配样罐上下端通过密封盖密封，上端密封盖上设置实验流体进出口，实验流体进出口与四通阀B一端口连接，下端密封盖上设置液压油进出口，液压油进出口通过阀门与液压泵连接；配样罐内部设置一活塞将罐体内空间分隔为独立的上空腔和下空腔，上空腔用于盛装实验流体，下空腔内盛装液压油，通过控制液压油的量推动活塞来对上空腔内实验流体加压；所述配样罐内还设置加热元件，用于控制上空腔内的温度；所述配样罐外壁中部套设安装一环形固定件将配样罐夹持固定，环形固定件上设置有一横梁，横梁的另一端固定在一竖直的支架上，使得配样罐能够以横梁为旋转轴上下倒置旋转。3.采用如权利要求1或2所述的水溶性气藏注入
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埋存全过程CO2‑
CH4溶解置换实验装置进行实验的方法，其特征在于，步骤如下：S1、准备样品：按照现场资料配制地层水；按照气样组成制备高碳气和高烃气；S2、制备混合液：将配制好的地层水泵入高温高压配样器中，设定配样器温度恒定；在实验室条件下，将高烃气以恒定压力注入到高温高压配样器中；在恒定压力下，使配样器内的高烃气与地层水充分混合，达到气液两相溶解平衡，然后排除未溶解的气体；S3、开展溶解置换实验：在恒定压力下，将高碳气注入步骤S2得到的装有饱和高烃气的地层水的配样器中，使高碳气与液体充分接触混合，达到气液两相溶解平衡；然后排出未溶解气体，测试未溶解气体的成分组成；再排出配样器中液体，开展地层水单次脱气实验，测试溶解气水比和溶解气的气体组成；S4、重复步骤S2、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉，汤勇，卿凤，龙科吉，王宁，张皓川，唐凯，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：