本发明涉及页岩开发，尤其涉及一种页岩自发渗吸评价装置及方法。
背景技术：
1、页岩油气主要以吸附态存在于有机质与无机矿物中微纳米尺度的孔隙，因此页岩储层孔隙结构的连通性对于页岩油气的有效生产起到至关重要的作用。而自发渗吸能够评估页岩储层的渗透性，分析储层的孔隙结构和孔隙连通性。此外，通过自发渗吸可以优化页岩油气的开发方案，包括水平井的布置、压裂工艺的优化以及生产操作的调整，从而提高开发效率和生产效益。
2、目前已经有不少关于自发渗吸设备的研发，但是往往需要多种仪器协同完成自发渗吸实验，包括切样、涂胶、渗吸以及力学性质测试等，这不仅耗时费力，而且难以保证各环节的时效性。此外，目前通过开展自发渗吸分析孔隙连通性需要多个样品完成，但由于页岩样品的取样困难并且具有强的非均质性，因此增加了自发渗吸实验的成本以及降低了实验的可对比性。此外，由于自发渗吸对页岩油气储层评价以及开发都意义重大，比如在闷井过程渗吸水对储层强度的影响。然而，目前自发渗吸装置功能较为单一，限制了对复杂渗吸现象的深入理解以及应用。如在《页岩储层自发渗吸实验及润湿性研究》中记载，开展自发渗吸实验时，将样品锁定在自发渗吸实验仪器上，通过加热装置对样品进行加热处理，使其温度达到预设值，按照实验方案添加不同浓度的溶液，测量实验开始后的时间、浓度和温度，采用高压测量系统对页岩储层进行压力测试，观察其渗透压和润湿性表现，通过油饱和装置进行原油吸附实验，观察各种溶液对页岩储层的影响。在实验需要准备合适的样本，需要对样本进行切割，烘干、饱和，涂胶的操作，由此可见，自发渗吸实验过程需要多个独立步骤和多个设备完成样品制备与测试，同时需要多个样品完成自发渗吸实验，样本需要多次转移和处理，这不仅耗时而且容易产生误差。
技术实现思路
1、针对现有技术的问题，本发明提供了一种页岩自发渗吸评价装置，通过将切割，烘干、饱和，涂胶，渗吸多个实验装置一体化，能够对同一样品开展多功能的自发渗吸实验，减少了样品转移和处理过程中的误差，增加了样品的使用率，提高了实验的准确性和可对比性。
2、本发明提供了一种页岩自发渗吸评价装置，包括切割区、烘干区、饱和区、涂胶区、渗吸区以及计算机控制系统；所述切割区、所述烘干区、所述涂胶区和所述渗吸区顺序设置，所述饱和区与所述烘干区相邻；
3、所述切割区设置第一开合门和第二开合门、切割组件和运输组件；所述运输组件能够进行样品的移动；所述计算机控制系统与所述运输组件和所述切割组件均连接；
4、所述烘干区与所述切割区通过第二开合门连接；所述烘干区设置第一运输通道、烘干组件和第四开合门；所述烘干组件设置在所述第一运输通道下方，所述烘干组件和所述第一运输通道均与所述计算机控制系统连接；
5、所述涂胶区设置第二运输通道、定位装置、三轴移动组件、涂胶组件、第三开合门和第六开合门，所述定位装置与所述三轴移动组件连接，所述定位装置设置于所述涂胶组件上；所述定位装置、所述三轴移动组件均与所述计算机控制系统连接；所述烘干区与所述涂胶区通过第三开合门连接，所述第二运输通道能够将样品从所述第三开合门移动至涂胶组件，所述第六开合门设置在所述第二运输通道下方；
6、所述渗吸区设置第五开合门和渗吸实验装置，所述运输组件能够将样品从所述涂胶区通过所述第五开合门移动至所述渗吸区；
7、所述饱和区设置第七开合门，所述饱和区设置容器，容器用于容纳水。
8、优选地，所述运输组件包括伸缩臂和自动控制夹，所述伸缩臂和所述自动控制夹均与所述计算机控制系统连接。
9、优选地，所述伸缩臂上设置有重量传感器。
10、优选地，所述切割区还设置有电磁阀，所述电磁阀的一端与气体供应源连接，所述电磁阀的另一端与所述切割组件连接，用于控制切割精度和速度。
11、优选地，所述切割组件包括激光切割机和载物平台，所述激光切割机与所述计算机控制系统连接。
12、优选地，在所述载物平台下方设置废料收集区，在所述载物平台侧方还设置有废料收集器。
13、优选地，所述烘干组件包括发热器、第一温度传感器、湿度控制器和抽气泵，所述发热器、所述温度控制器和所述抽气泵均与所述计算机控制系统连接，所述发热器设置在所述第一运输通道下方，所述第一温度传感器与所述第一运输通道连接，所述发热器与所述温度控制器连接。
14、优选地，所述涂胶组件包括涂胶模具、移动操作平台和胶水传输组件，所述胶水传输组件包括顺序连接的胶水罐、胶水泵、储胶罐、导胶管、胶筒、压片和胶管，在所述储胶罐内设置有活塞，所述移动操作平台设置在所述胶管下方，所述涂胶模具设置在所述移动操作平台上。
15、优选地，在所述储胶罐上还设置第一液位传感器和压力检测仪。
16、优选地，在所述储胶罐上方还设置有安全阀。
17、优选地，所述储胶罐还连接有第一溶液补给器。
18、优选地，所述胶水罐为两个，所述胶水泵连接其中一个胶水罐，两个胶水罐之间设置混合搅拌机，两个胶水罐均连接所述混合搅拌机的入口，所述第一溶液补给器的一端与所述混合搅拌机的出口连接，所述第一溶液补给器的另一端与所述储胶罐连接。
19、优选地，所述定位装置包括位置传感器和方向控制阀，所述方向控制阀与所述三轴移动组件连接。
20、优选地，所述三轴移动组件包括x方向运动轴、y方向运动轴和z方向运动轴，所述x方向运动轴、所述y方向运动轴和所述z方向运动轴两两垂直，所述涂胶模具能够沿三轴运动组件移动。
21、优选地，所述涂胶模具为六面体，每个面的内部均填充有加热片，所述涂胶模具的内部为空腔，在上壁、底壁和相对的两个侧壁上设有第一注胶口、第二注胶口、第三注胶口和第四注胶口，所述第一注胶口、所述第二注胶口、所述第三注胶口和所述第四注胶口分别连接有一个胶管，在所述第一注胶口、所述第二注胶口、所述第三注胶口和所述第四注胶口处分别设有第一控制轴、第二控制轴、第三控制轴和第四控制轴。
22、优选地，所述渗吸实验装置包括自发渗吸保温湿密闭系统，所述自发渗吸保温湿密闭系统包括壳体和设置在壳体内部的软连接杆、样品旋转夹、恒温器、加湿器、第一分析天平、第二分析天平、渗吸皿、第二液位传感器、声能转化器、样品柜、第二温度传感器和湿度传感器；所述湿度传感器和所述第二温度传感器设置在所述壳体的侧壁上，所述软连接杆、所述样品旋转夹、所述恒温器、所述加湿器、所述第一分析天平、所述第二分析天平、所述渗吸皿、所述第二液位传感器、所述声能转化器和所述样品柜均设置在所述壳体的内部；
23、所述第一分析天平通过软连接杆与所述样品柜连接，所述样品旋转夹、所述声能转化器设置在所述样品柜内部，所述样品柜内还设置样品夹，所述加湿器和所述恒温器设置在所述壳体的底部或侧壁，所述第二分析天平设置在所述壳体的底部，所述渗吸皿设置在所述第二分析天平上方，所述渗吸皿内设置有第二液位传感器；
24、所述渗吸皿还连接有补水槽和补油槽，所述补水槽通过第二溶液补给器与所述渗吸皿连接，所述补油槽通过第三溶液补给器与所述渗吸皿连接。
25、本发明还提供了一种页岩自发渗吸评价方法，使用上述页岩自发渗吸评价装置，包括如下步骤：
26、进行顺层渗吸样品制备；
27、进行顺层渗吸；
28、穿层渗吸样品制备；
29、进行穿层渗吸；
30、不同饱和度样品制备；
31、不同饱和度样品进行顺层渗吸和穿层渗吸，并进行顺层渗吸和穿层渗吸后的数据处理，得到不同渗吸路径下的渗吸指数和力学参数。
32、优选地，顺层渗吸样品制备过程包括：
33、测量样品重量和尺寸；
34、对样品依次在烘干区进行烘干，在涂胶区进行涂胶；
35、对涂胶后的样品进行超声波测速，得到样品在开展顺层渗吸实验前的初始力学参数。
36、优选地，顺层渗吸过程包括：
37、进行顺层渗吸样品参数测量；
38、在渗吸区对顺层渗吸样品进行顺层渗吸；
39、测量横、纵波速度以及渗吸前后的重量变化。
40、优选地，穿层渗吸样品制备过程包括：
41、对样品依次在烘干区进行烘干，在涂胶区进行涂胶；
42、根据设定的穿层渗吸样品指标对涂胶后的样品进行激光切割；
43、对切割后的样品进行超声波测速，得到样品在开展穿层渗吸实验前的初始力学参数。
44、优选地，穿层渗吸过程包括：
45、进行穿层渗吸样品参数测量；
46、在渗吸区对穿层渗吸样品进行穿层渗吸；
47、测量横、纵波速度以及渗吸前后的重量变化。
48、优选地，不同饱和度样品制备过程包括：
49、对不同样品依次在烘干区进行烘干，在涂胶区进行涂胶；
50、根据设定的不同饱和度样品指标对涂胶后的不同样品进行激光切割；
51、对切割后的不同样品在饱和区根据设定的不同饱和度样品指标进行浸泡，得到不同饱和度样品；
52、对不同饱和度样品进行超声波测速，得到不同饱和度样品在开展顺层渗吸与穿层渗吸实验前的力学参数。
53、优选地，不同饱和度样品进行顺层渗吸和穿层渗吸，并进行顺层渗吸和穿层渗吸后的数据处理，得到不同渗吸路径下的渗吸指数和力学参数，具体包括：
54、将不同饱和度样品在渗吸区进行顺层渗吸，测量横、纵波速度以及渗吸前后的重量变化；
55、将不同饱和度样品在渗吸区进行穿层渗吸，测量横、纵波速度以及渗吸前后的重量变化；
56、进行顺层渗吸和穿层渗吸后的数据处理，得到不同渗吸路径下的渗吸指数和力学参数。
57、本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
58、(1)已知页岩组分的样品可通过激光切割机对样品进行精准切割，通过开合门、伸缩悬挂臂、移动载物台可实现样品在装置内部的不同区域之间传递，切割完的样品通过伸缩悬挂臂传递到烘干区，烘干完成后，通过移动载物台移动到涂胶区，完成涂胶过程，涂胶后的样品可在渗吸区完成对渗吸参数以及力学参数的测量。
59、(2)通过计算机控制涂胶模具，涂胶厚度可控，且涂胶面均匀，避免人工涂胶造成的少涂或者多涂，减少预处理过程对自发渗吸实验造成的误差。
60、(3)实验所用样品为同一块样品，避免了样品密度、孔隙度、尺寸等因素对自发渗吸实验的影响，且可以通过各向异性渗吸指数评价不同方向流体运移的差异性，为页岩油的开采节省一定的成本。
61、(4)能够使用同一块样品评估顺层与穿层渗吸水对样品抗压强度的影响，进而分析水对样品不同方向的力学弱化作用，对水平井的设计提供技术指导。
62、(5)通过计算机自动控制样品的含水率，避免了人为因素对实验的影响，且通过不同初始含水率条件下的渗吸指数，可以清楚的观察到初始含水率对储层自发渗吸的影响，为储层开采开发提供一定的指导。
1.一种页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，包括切割区、烘干区、饱和区、涂胶区、渗吸区以及计算机控制系统；所述切割区、所述烘干区、所述涂胶区和所述渗吸区顺序设置，所述饱和区与所述烘干区相邻；
2.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述运输组件包括伸缩臂和自动控制夹，所述伸缩臂和所述自动控制夹均与所述计算机控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述伸缩臂上设置有重量传感器。
4.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述切割区还设置有电磁阀，所述电磁阀的一端与气体供应源连接，所述电磁阀的另一端与所述切割组件连接。
5.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述切割组件包括激光切割机和载物平台，所述激光切割机与所述计算机控制系统连接。
6.根据权利要求5所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，在所述载物平台下方设置废料收集区，在所述载物平台侧方还设置有废料收集器。
7.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述烘干组件包括发热器、第一温度传感器、湿度控制器和抽气泵，所述发热器、所述温度控制器和所述抽气泵均与所述计算机控制系统连接，所述发热器设置在所述第一运输通道下方，所述第一温度传感器与所述第一运输通道连接，所述发热器与所述温度控制器连接。
8.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述涂胶组件包括涂胶模具、移动操作平台和胶水传输组件，所述胶水传输组件包括顺序连接的胶水罐、胶水泵、储胶罐、导胶管、胶筒、压片和胶管，在所述储胶罐内设置有活塞，所述移动操作平台设置在所述胶管下方，所述涂胶模具设置在所述移动操作平台上。
9.根据权利要求8所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，在所述储胶罐上还设置第一液位传感器和压力检测仪。
10.根据权利要求9所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，在所述储胶罐上方还设置有安全阀。
11.根据权利要求9所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述储胶罐还连接有第一溶液补给器。
12.根据权利要求11所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述胶水罐为两个，所述胶水泵连接其中一个胶水罐，两个胶水罐之间设置混合搅拌机，两个胶水罐均连接所述混合搅拌机的入口，所述第一溶液补给器的一端与所述混合搅拌机的出口连接，所述第一溶液补给器的另一端与所述储胶罐连接。
13.根据权利要求8所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述定位装置包括位置传感器和方向控制阀，所述方向控制阀与所述三轴移动组件连接，所述位置传感器和所述方向控制阀均与所述计算机控制系统连接。
14.根据权利要求13所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述三轴移动组件包括x方向运动轴、y方向运动轴和z方向运动轴，所述x方向运动轴、所述y方向运动轴和所述z方向运动轴两两垂直，所述涂胶模具能够沿三轴移动组件移动。
15.根据权利要求8所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述涂胶模具为六面体，每个面的内部均填充有加热片，所述涂胶模具的内部为空腔，在上壁、底壁和相对的两个侧壁上设有第一注胶口、第二注胶口、第三注胶口和第四注胶口，所述第一注胶口、所述第二注胶口、所述第三注胶口和所述第四注胶口分别连接有一个胶管，在所述第一注胶口、所述第二注胶口、所述第三注胶口和所述第四注胶口处分别设有第一控制轴、第二控制轴、第三控制轴和第四控制轴。
16.根据权利要求1所述的页岩自发渗吸评价装置，其特征在于，所述渗吸实验装置包括自发渗吸保温湿密闭系统，所述自发渗吸保温湿密闭系统包括壳体和设置在壳体内部的软连接杆、样品旋转夹、恒温器、加湿器、第一分析天平、第二分析天平、渗吸皿、第二液位传感器、声能转化器、样品柜、第二温度传感器和湿度传感器；所述湿度传感器和所述第二温度传感器设置在所述壳体的侧壁上，所述软连接杆、所述样品旋转夹、所述恒温器、所述加湿器、所述第一分析天平、所述第二分析天平、所述渗吸皿、所述第二液位传感器、所述声能转化器和所述样品柜均设置在所述壳体的内部；
17.一种页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，使用权利要求1-16任一项所述的页岩自发渗吸评价装置，包括如下步骤：
18.根据权利要求17所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，顺层渗吸样品制备过程包括：
19.根据权利要求18所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，顺层渗吸过程包括：
20.根据权利要求17所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，穿层渗吸样品制备过程包括：
21.根据权利要求20所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，穿层渗吸过程包括：
22.根据权利要求17所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，不同饱和度样品制备过程包括：
23.根据权利要求22所述的页岩自发渗吸评价方法，其特征在于，不同饱和度样品进行顺层渗吸和穿层渗吸，并进行顺层渗吸和穿层渗吸后的数据处理，得到不同渗吸路径下的渗吸指数和力学参数，具体包括：
