CN105403497A - 岩心渗透率演化模拟方法与*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩心渗透率演化模拟方法与***，所述方法包括：装载岩心样品，所述岩心样品具有入口端和出口端，并设定所述岩心样品的围压大于所述入口端的压力；将所述岩心样品在实验温度下进行加热，并设置所述岩心样品出口端的压力为实验压力；在所述岩心样品达到所述实验温度、实验压力后，向所述岩心样品的入口端以预定流速注入实验溶液；在所述岩心样品出口端流出实验溶液后，获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，并获取所述流出的实验溶液的流量；基于所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，确定所述岩心样品的渗透率。本发明提供的岩心渗透率演化模拟方法与***，能够明确溶蚀作用与渗透率的关系。

Description

岩心渗透率演化模拟方法与***

技术领域

本发明涉及石油地质领域的实验分析技术，特别涉及一种岩心渗透率演化模拟方法与***。

背景技术

储层作为地下石油和天然气储集的空间和聚集的场所，是油气勘探和开发的主要对象。储层的两大物性包括孔隙性和渗透性。其中所述渗透性是指在一定压差下，岩石允许流体通过的性能，其度量参数为渗透率。目前，可以通过岩心渗透率实验对渗透率参数从数量上进行度量。

关于岩心渗透率实验测试方法及其装置，2014年5月14日公告的中国专利说明书CN102507414B给出了一种实现方式。该申请具体公开了一种“地层压力条件下岩心渗透率实验测试方法及其装置”。该申请中关于岩心渗透率实验测试中考虑了对岩心的上覆岩层压力、岩心孔隙中流体原始地层压力，以及在油气开采过程中岩心应力恢复的压力变化等因素，以较为准确地获取原始储层条件下的岩石渗透率，或是开发过程中由于孔隙压力下降所引起岩石渗透率改变。

然而在实际的储层环境中，除了压力因素能够影响岩石的渗透率之外，地层流体对岩石具有一定的溶蚀作用，所述溶蚀作用对于渗透率的具体如何影响目前的相关测试方法和装置比较欠缺。因此，有必要提出一种在模拟地层温度和压力条件下，地层流体侵蚀岩石内部孔隙，并对其渗透率演化进行实时在线测定的实验方法和装置，明确溶蚀作用与岩石渗透率的关系，以指导实际的储层开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩心渗透率演化模拟方法与***，能够明确溶蚀作用与渗透率的关系，以指导实际的储层开发。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种岩心渗透率演化模拟方法，其包括：装载岩心样品，所述岩心样品具有用于注入实验溶液的入口端和用于流出实验溶液的出口端；并设定所述岩心样品的围压大于所述入口端的压力；将所述岩心样品在实验温度下进行加热，并设置所述岩心样品出口端的压力为实验压力；在所述岩心样品达到所述实验温度、实验压力后，向所述岩心样品的入口端以预定流速注入实验溶液；在所述岩心样品出口端流出实验溶液后，获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，并获取所述流出的实验溶液的流量；基于所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，确定所述岩心样品的渗透率。

在优选的实施方式中，所述方法还包括：

在装载岩心样品前，测定所述岩心样品的第一气体渗透率、第一孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描；

在确定所述岩心样品的渗透率后，测定所述岩心样品的第二气体渗透率、第二孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描。

在优选的实施方式中，所述预定流速为0.1毫升/分至10毫升/分，所述实验溶液为0.2％的乙酸溶液。

在优选的实施方式中，所述方法还包括：以预定时间间隔重复获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，以获得所述岩心样品的渗透率曲线。

在优选的实施方式中，所述岩心样品的渗透率基于以下公式确定：

$K=\frac{Q\×\mathrm{\μ}\×L}{A\×\mathrm{\Δ}P}$

其中，K为渗透率，单位为毫达西；Q为实验溶液流量，单位为毫升/分；μ为实验溶液粘度；L为岩心样品长度，单位为毫米；A为岩心样品过流截面积，单位为平方毫米；△P为岩心样品出口端与入口端的压力差值，单位为兆帕。

一种岩心渗透率演化模拟***，其包括：岩心夹持器、围压泵、双柱塞泵、压力容器、回压控制单元、流量检测件、压力检测件、阀门、管线、控制模块；

所述岩心夹持器用于装载岩心样品；具有相对的第一端和第二端，所述第一端通过所述管线与所述压力容器相连通，所述第二端通过所述管线和所述回压泵控制单元、流量检测件相连通；

所述围压泵用于提供岩心夹持器包裹岩心样品的围压，其通过所述管线与所述岩心夹持器相连通；

所述双柱塞泵用于提供驱动压力容器内实验溶液注入岩心的压力，以及通过压缩岩心样品孔隙内实验溶液提供模拟地层压力所需的压力；其通过所述阀门、管线将双柱塞泵溶液出口端与压力容器底部连接；

所述压力容器用于盛放配制的实验溶液；所述压力容器的实验溶液出口端通过阀门和管线与所述岩心夹持器第一端连接；

所述回压控制单元其包括与所述岩心夹持器第二端相连通的回压控制器和回压泵；用于控制和设置所述岩心夹持器第二端流体的实验压力，并保持实验压力恒定；

所述流量监测件用于检测所述岩心夹持器第二端实验溶液的流速；

所述压力监测件用于检测所述岩心夹持器第一端与第二端的压力差；

所述控制模块分别与所述双柱塞泵、压力检测件、流量检测件电连接，所述控制模块用于控制所述双柱塞泵对岩心夹持器注入的实验溶液的流速，采集压力检测件和流量检测件的检测数据，以确定岩心样品渗透率。

在优选的实施方式中，所述压力检测装置包括：压力传感器、压差传感器，

所述压力传感器包括设置在所述岩心夹持器第一端的入口压力传感器，设置在所述岩心夹持器第二端的出口压力传感器；

在岩心样品的渗透率在小于预定值时，控制模块控制所述压力传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差；

在岩心样品的渗透率大于所述预定值时，所述控制模块控制所述压差传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差。

在优选的实施方式中，所述围压泵还连接有压力控制仪，所述压力控制仪与所述控制模块电连接，用于维持岩心夹持器的围压与所述第一端压力的差值。

在优选的实施方式中，所述***还包括恒温控制仪，所述恒温控制仪与所述岩心加持器相连通，用于设定所述岩心夹持器的实验温度，并保持实验温度恒定。

在优选的实施方式中，所述***还包括容纳有预定气体的气瓶，所述气瓶通过所述阀门、管线与所述压力容器相连通。

本申请以上描述的岩心渗透率演化模拟方法与***，通过对岩心样品施加模拟地层温度和地层压力，并向所述岩心样品注入模拟地层水的侵蚀性实验溶液，以溶蚀改造所述岩心样品，获得岩心样品的渗透率参数，进而可以根据所述渗透率参数确定溶蚀作用与渗透率之间的关系，例如，溶蚀作用对渗透率参数的具体影响，影响的大小等等，由于上述岩心渗透率演化模拟方法符合地下岩石渗透率演化的真实物理状态，对于储层开发具有实际的指导价值。

附图说明

图1是本发明一种岩心渗透率演化模拟方法步骤图；

图2是本发明一种岩心样品渗透率曲线图；

图3是本发明一种岩心渗透率演化模拟方法步骤图；

图4a是本发明一种岩心样品实验前的CT扫描图；

图4b是本发明一种岩心样品实验后的CT扫描图；

图5a是本发明另一种岩心样品实验前的CT扫描图；

图5b是本发明另一种岩心样品实验后的CT扫描图；

图6是本发明一种岩心渗透率演化模拟***示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

溶蚀作用可以发生在地层埋藏史中的任意时间，溶蚀改造不仅可以促进储层次生孔隙发育，还可使岩石渗透性能发生变化。在实际地下溶蚀作用中，岩石渗透率本身对溶蚀作用能否发生、溶蚀过程以及最终溶蚀效果具有明显控制作用。

因此，非常有必要针对模拟地层温度和压力条件下，地层流体侵蚀岩石内部孔隙，并对其渗透率演化进行实时在线测定的实验方法和分析，以明确溶蚀作用与渗透率之间的关系，以指导实际的储层开发。

本发明提供一种岩心渗透率演化模拟方法与***，能够确溶蚀作用与渗透率的关系，以指导实际的储层开发。

请参阅图1。本申请实施方式提供了一种岩心渗透率演化模拟方法，其包括如下步骤。

步骤S10：装载岩心样品，所述岩心样品具有用于注入实验溶液的入口端和用于流出实验溶液的出口端；并设定所述岩心样品的围压大于所述入口端的压力。

在本实施方式中，所述岩心样品可以为规则的柱塞状，所述岩心样品具有用于注入实验溶液的入口端和用于流出实验溶液的出口端。具体的，所述岩心样品的直径约为2.5cm(厘米)，长度为3cm至5cm。所述用于注入实验溶液的入口端和用于流出实验溶液的出口端分别可为所述柱塞状的岩心样品的两个端面。

在本实施方式中，可以通过岩心夹持器对所述岩心样品进行装载并通过围压泵对所述岩心样品进行加围压。所述岩心夹持器可采用耐高压、高温材料制成，最高可承受68MPa(兆帕)压力，最高可承受温度210℃(摄氏度)。

在本实施方式中可以通过压力控制仪控制所述围压泵对所述岩心样品的围压，所述围压大于所述入口端的压力，一方面保证从柱塞状的岩心样品一端注入的液体只能在岩石样品内部孔隙轴向运移而不会沿着岩心样品的径向流出；另一方面对岩心夹持器内岩心样品所加围压可以模拟岩心样品在地层状态下所承受的上覆岩层压力。所谓上覆岩层压力为岩心样品在原所处地层位置所承受的由上覆岩层所施予的压力，其数值可通过岩心样品所处地层深度计算而得。具体的，可以为某一设定值，例如为2.5MPa。

在一个具体的实施方式中，当开启围压泵后，通过围压泵对岩心夹持器内岩心样品加围压，直至围压与岩心样品入口压力差值达到压力控制仪设定值2.5MPa。围压泵自动控制对岩心夹持器注入水来实现增加围压，从而使岩心夹持器包裹装入其中的岩心样品。由围压泵注入的高压水只能与胶皮套接触，不能与岩心样品表面直接接触。此外，围压泵通过所述压力控制仪能够自动跟踪后续双柱塞泵注入高压流体至岩心样品的入口端的压力，并始终保持比入口端的压力大2.5MPa。

步骤S12：将所述岩心样品在实验温度下进行加热，并设置所述岩心样品出口端的压力为实验压力。

在本实施方式中，所述实验温度用于模拟岩心样品所在埋藏深度下的地层温度。地层温度是指地层拥有的温度，对岩石中矿物溶蚀和转化起直接控制作用，因此实验中模拟地层温度更符合侵蚀性流体与岩石反应的实际温度。地层温度可以通过两种方式获取，一种是地温测量法，即关井实测地温；第二种是地温梯度计算法，即通过地温梯度推算岩心样品所在深度的温度。例如，根据地温梯度计算法计算确定的地层温度为52℃。则可以设定所述实验温度为52℃。

在本实施方式中，所述岩心夹持器可以带有高温加热功能。例如，可以通过热电偶电加热岩心夹持器所注入围压水，从而使岩心夹持器包裹其中的岩心样品达到实验温度。此外，可以通过恒温控制仪，控制所述岩心夹持器的温度，使其维持在所需的实验温度下，以便更为真实的模拟实际地层环境。

在本实施方式中，所述岩心样品出口端的压力为实验压力。所述实验压力用于模拟岩心样品所在埋藏深度下的地层压力。地层压力是指岩心样品中孔隙空间内流体上的压力，又称孔隙流体压力。地层压力的确定有三种方法，第一种是应用静水压力公式计算原始地层压力；第二种是实测法，即油井完井后关井测压力；第三种是压力梯度法，即根据地层压力与油气层埋深的直线关系进行推算。

在本实施方式中，实验压力设定可以通过回压泵自动控制回压控制器实现的。回压控制器具体可设置在所述岩心夹持器的出口端，用以控制该出口通道内的流体压力。当岩心样品中的孔隙压力高于该回压控制器设置的回压值时，则可以由出口端流出，若低于该回压值，则无法流出。回压控制器的压力设定是通过回压泵自动控制实现的，回压泵注入高压溶液压缩回压控制器，注入高压溶液的压力即为回压控制器所控制的压力。

在一个具体的实施方式中，根据计算，确定的地层压力为10MPa。则可以通过调节岩心夹持器出口的回压控制器，设置通过回压泵设置实验压力为10MPa。

在本实施方式中，通过模拟地层温度和地层压力下的岩心样品，这一条件符合地下岩石渗透率演化的真实物理状态，对于储层开发具有实际的指导价值。

步骤S14：在所述岩心样品达到所述实验温度、实验压力后，向所述岩心样品的入口端以预定流速注入实验溶液。

在本实施方式中，所述实验溶液用于模拟地层水。地层水是指能够改造岩石连通属性的侵蚀性流体，所述地层水可以包括有机酸溶液、HF溶液、高含盐水溶液、饱和CO2溶液等。有机酸为地层中典型的酸性侵蚀性流体之一，其中乙酸溶液为油田水中最常见的有机酸类型。例如，川东北地区受早印支运动的影响，早三叠世开始大幅度沉降，飞仙关组和嘉陵江组沉积了近2000米厚的沉积物。到晚三叠世长兴组-飞仙关组快速埋藏到3000米左右，此时志留系烃源岩开始进入生烃门限，有机酸和一些烃类物质开始逐渐侵入储层，改变了孔隙水的性质使其呈弱酸性。

在本实施方式中，可以在注入前，进行实验溶液的配制，然后放入压力容器中，通过与压力容器相连通的双柱塞泵压入岩心样品中。所述实验溶液可以通过有乙酸与水按照一定的配比获得。例如，实验溶液可以用1升0.2％的乙酸溶液，其主要由分析纯乙酸试剂和去离子水配制而成。

在本实施方式中，所述预定流速用于模拟地层水在地层中的流动速度。地层水在地层中的流速范围一般的，为0.1ml/min(毫升/分)至10ml/min。例如，具体可为1.0ml/min。双柱塞泵以1.0ml/min恒速并持续驱动高压容器内的乙酸溶液注入岩石样品的内部孔隙中，使得乙酸溶液在孔隙中与岩石反应后从回压控制器出口流出。

在本实施方式中，当所述岩心样品达到所述实验温度、实验压力后，开启双柱塞泵，将将压力容器内的实验溶液以预定流速注入岩心样品内部孔隙中。具体的，例如，当岩心夹持器实际温度达到52℃，回压控制仪控制压力为10MPa后，开启双柱塞泵，将压力容器内0.2％乙酸溶液以1.0ml/min恒定并持续流速1.0ml/min注入岩心样品内部孔隙中。这一步骤，通过加热岩心夹持器的实验温度，以及向岩心样品的孔隙内注入高压实验溶液，从而模拟岩心样品在地层温度和地层压力条件下酸性侵蚀流体溶蚀改造岩心样品渗透的过程。

步骤S16：在所述岩心样品出口端流出实验溶液后，获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，并获取所述流出的实验溶液的流量。

在本实施方式中，当所述岩心样品出口端流出实验溶液后，说明实验溶液已经自岩心样品入口端至出口端流动的过程中，与岩心样品的孔隙进行了接触。

在本实施方式中，可以通过压力检测件获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，记录为△P，单位为兆帕。

在本实施方式中，可以通过流量检测件获取所述岩心样品中实验溶液的流量，记录为Q，单位为毫升/分。

步骤S18：基于所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，确定所述岩心样品的渗透率。

在本实施方式中，所述岩心样品的渗透率基于以下公式确定：

$K=\frac{Q\×\mathrm{\μ}\×L}{A\×\mathrm{\Δ}P}$

其中，K为渗透率，单位为毫达西；Q为实验溶液流量，单位为毫升/分；μ为实验溶液粘度；L为岩心样品长度，单位为毫米；A为岩心样品过流截面积，单位为平方毫米；△P为岩心样品出口端与入口端的压力差值，单位为兆帕。

当然，用以测试岩心渗透率的方法并不限于上述举例，所属领域技术人员在本申请的技术精髓启示下，还可能做出其他的变更，但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似，均应涵盖于本申请保护范围内。

在本实施方式中，通过对岩心样品施加模拟地层温度和地层压力，并向所述岩心样注入模拟地层水的侵蚀性实验溶液，以溶蚀改造所述岩心样品，获得岩心样品的渗透率参数，进而可以根据所述渗透率参数确定溶蚀作用与渗透率之间的关系，例如，溶蚀作用对渗透率参数的具体影响，影响的大小等等，由于上述岩心渗透率演化模拟方法符合地下岩石渗透率演化的真实物理状态，对于储层开发具有实际的指导价值。

在一个实施方式中，所述方法还包括：以预定时间间隔重复获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，以获得所述岩心样品的渗透率曲线。

在本实施方式中，所述岩心渗透率演化模拟方法中，可以以预定时间间隔重复获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，对应获得不同时间下的多个渗透率值，将所述多个渗透率值与时间对应记录，能够获得相应的岩心样品渗透率曲线。在本实施方式中，所述预定时间间隔可以为10秒至60秒。

具体的，请参阅图2。图中，横坐标表示时间，单位为s(秒)；纵坐标表示渗透率，单位为mD(毫达西)。由图2可知，所述渗透率曲线图中对应的岩心样品的渗透率在实验溶液的溶蚀作用下，随着时间的延长，其总的趋势是能够在溶蚀作用下，增大渗透率。

在一个实施方式中，请参阅图3，所述方法还包括如下步骤。

步骤S20：在装载岩心样品前，测定所述岩心样品的第一气体渗透率、第一孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描。

步骤S22：在确定所述岩心样品的渗透率后，测定所述岩心样品的第二气体渗透率、第二孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描。

在本实施方式中，对岩心样品实验前和实验后，分别进行测定气体渗透率和孔隙度，以及进行CT扫描，将前后两次的结果进行对比，可以用于解释渗透率发生变化的原因。

以下以粉晶白云岩和鲕粒白云岩进行举例说明。

发育晶间孔的粉晶白云岩和发育鲕模孔的鲕粒白云岩为碳酸盐岩储层中的两种常见岩性，在整个埋藏过程中，粉晶白云岩和鲕粒白云岩会经过复杂的成岩改造作用，特别是溶蚀作用会导致原岩孔隙面目全非，以致成因难以确定，最终影响有利储层的准确预测。为明确发育晶间孔的粉晶白云岩和发育鲕模孔的鲕粒白云岩在溶蚀作用下的渗透率演化过程，以及溶蚀作用有利于孔隙形成还是更有助于渗透率改善，需要开展模拟地层温度和压力条件下，在酸性流体溶蚀改造过程中发育晶间孔的粉晶白云岩和发育鲕模孔的鲕粒白云岩的渗透率演化实验。其中，粉晶白云岩和鲕粒白云岩的主要矿物成分为白云石和少量方解石，其中粉晶白云岩孔隙特征以晶间孔为主，呈网状分布，孔隙之间主要以吼道沟通，请参见图4a。鲕粒白云岩以孤立鲕模孔为主，局部发育连通的粒间(溶)孔，请参见图5a。按照图1所示流程，开展模拟地层温度和压力条件下发育晶间孔的粉晶白云岩和发育鲕模孔的鲕粒白云岩的渗透率演化实验。以下步骤主要以粉晶白云岩岩心样品进行举例，鲕粒白云岩岩心样品可依次参照，此处不再赘述。

在装载岩心样品前，将粉晶白云岩岩心样品依次进行实验前的孔隙度、气体渗透率测定以及CT扫描分析，所述孔隙度、气体渗透率测定见表1，CT扫描分析结果见图4a、4b。

表1岩心样品反应前孔隙度和气体渗透率

岩性	孔隙类型	孔隙度％	气体渗透率mD
				细粉晶白云岩	晶间孔	15.4	20.59
鲕粒白云岩	鲕模孔	18.4	0.153

从表1可知，实验前，细粉晶白云岩对应的岩心样品的第一气体渗透率为20.59mD(毫达西)，第一孔隙度为15.4％。鲕粒白云岩对应的岩心样品的第一气体渗透率为0.153mD(毫达西)，第一孔隙度为18.4％。

将岩心样品依次进行实验后的孔隙度、气体渗透率测定以及CT扫描分析，所述孔隙度、气体渗透率测定见表2，CT扫描分析结果见图4b、5b。所述实验后孔隙度、气体渗透率测定以及CT扫描分析与实验前数据对比，为渗透率演化过程和结果分析提供参考数据。

表2渗透率演化样品反应后孔隙度和气体渗透率

岩性	孔隙类型	孔隙度％	气体渗透率mD
				粉晶白云岩	晶间孔	17.3	34.90
鲕粒白云岩	鲕模孔	19.1	8200

从表2可知，实验后，细粉晶白云岩对应的岩心样品的第二气体渗透率为34.90mD(毫达西)，第二孔隙度为17.3％。鲕粒白云岩对应的岩心样品的第二气体渗透率为8200mD(毫达西)，第二孔隙度为19.1％。

通过对晶间孔型粉晶白云岩和鲕模孔型鲕粒白云岩的渗透率演化实验，再现该类样品在埋深约2000米下有机酸溶蚀作用下的渗透率演化过程，结果表明：

(1)发育晶间孔的粉晶白云岩和发育鲕模孔的鲕粒白云岩在有机酸溶蚀作用过程中，渗透率演化规律明显不同。粉晶白云岩的液体渗透率总体增加保持缓慢增加，增加约1倍且保持在一个数量经，具有整体平稳特征。鲕粒白云岩的液体渗透率整个过程增加很大，达到3个数量级，具有开始平稳增加，突破后持续快速增加的特征。

(2)经过800ml乙酸溶液(浓度0.2％)溶蚀改造后，发育晶间孔的粉晶白云岩孔隙度增加1.89％，气体渗透率增加14.3mD。发育鲕模孔的鲕粒白云岩孔隙度增加0.57％，气体渗透率增加8200mD。

(3)反应前后岩心样品CT扫描反映发育晶间孔的粉晶白云岩的网状孔隙整体增加，局部形成大溶孔甚至溶洞，但没有明显优势通道形成。反映晶间孔型粉晶白云岩中孔隙呈网状分布，控制有机酸在样品内部孔隙中弥散分布与运移，流体与孔隙充分接触并反应，确保孔隙体积改善同时提高连通属性。发育鲕模孔的鲕粒白云岩溶蚀出大溶蚀洞，形成优势通道，绝大部分孤立鲕模孔基本没有溶蚀。反映发育鲕模孔的鲕粒白云岩开始沿着局部连通的粒间孔溶蚀加大，随着溶蚀进行，沿着流体运移方向逐渐形成大的溶蚀缝。

请参阅图6，本申请实施方式还提供一种岩心渗透率演化模拟***,其可以包括：岩心夹持器10、围压泵11、控制模块20、双柱塞泵30、压力容器31、回压控制单元、流量检测件41、压力检测件、阀门、管线。

在本实施方式中，所述岩心夹持器10用于装载岩心样品。所述岩心夹持器10可整体呈圆柱型，用于和柱塞状的岩心样品相匹配。所述岩心夹持器10具有相对的第一端101和第二端102。所述第一端101通过管线与压力容器31相连通，所述第二端102用于和回压控制单元以及流量检测件41相连通。

所述围压泵11通过管线与岩心夹持器10相连通。所述围压泵11用于提供岩心夹持器10内包裹岩心样品的围压。具体的，所述围压泵11可以通过耐高压金属管线与岩心夹持器10内的升压缸壳体相连通。

所述双柱塞泵30提供持续驱动压力容器31内模拟地层水的实验溶液注入岩心的压力，以及通过压缩岩心样品孔隙内溶液提供模拟地层压力所需的压力。通过三通阀门和耐高压金属管线将双柱塞泵30溶液出口端与压力容器31底部连接。三通阀门可以另接一管线用于排卸双柱塞泵30注入压力容器31的驱动溶液。

所述压力容器31可以是耐高压耐腐蚀活塞式金属容器，用于盛放配制好的实验溶液。所述实验溶液用于模拟地层水。压力容器31的溶液出口端通过三通阀门和管线与岩心夹持器10第一端连接。所述压力容器31的入口端可以与所述双柱塞泵30相连通，通过双柱塞泵30能够将压力容器31内的实验溶液压入岩心样品中。

在一个实施方式中，所述***还包括容纳有预定气体的气瓶，所述气瓶通过所述阀门、管线与所述压力容器相连通。所述压力容器31内相应地，还可以用于实时配置饱和CO₂溶液，所述CO₂溶液也可以用于模拟地层水。具体的，所述压力容器31的一端可以与容纳有预定气体的气瓶32相连通。所述气瓶32通过阀门、管线与所述压力容器31相连通。所述预定气体可以为弱酸性气体。例如，所述气瓶32具体可以为CO₂高压气瓶。当需要配制饱和CO₂溶液时，设定CO₂高压气瓶出口压力值，打开CO₂高压气瓶阀门和三通阀门，CO₂气体溶于压力容器31内的溶液即可。

所述回压控制单元用于控制和设置岩心夹持器10第二端102出口流体的实验压力，并保持实验压力恒定。所述回压控制单元包括回压控制器120和回压泵121。在本实施方式中，实验压力设定可以通过回压泵121自动控制回压控制器120实现的。回压控制器120具体可设置在所述岩心夹持器10的第二端102出口位置，用以控制该第二端102对应的出口通道内的流体压力。当岩心样品中的孔隙压力高于该回压控制器120设置的回压值时，则可以由出口端流出，若低于该回压值，则无法流出。回压控制器120的压力设定是通过回压泵121自动控制实现的，回压泵121注入高压溶液压缩回压控制器120，注入高压溶液的压力即为回压控制器120所控制的压力。

所述流量检测件41用于检测岩心夹持器10第二端102出口流体的流速。所述流量检测件41与所述控制模块20电连接，其能将所述测试到的流速传输至与之相连的控制模块20。具体的，所述流量检测件41的形式可以为电子天平、流量计等，所述流量检测件41的具体形式本申请在此并不作具体的限定。

所述压力检测件用于直接测试岩心样品的入口端压力与出口端压力差值。所述压力检测件与所述控制模块20电连接，以将所测试到的岩心夹持器10第一端101入口压力和第二端102出口压力差值传输给所述控制模块20。

具体的，所述压力检测件可以包括入口压力传感器51、出口压力传感器52。

所述入口压力传感器51和出口压力传感器52用于分别检测岩心夹持器10第一端101入口压力和第二端102出口压力，并将所测试的岩心夹持器10第一端101入口压力和第二端102出口压力回传至与之相连的控制模块20。所述岩心夹持器10第一端101的入口压力和第二端102出口压力与所述岩心样品的入口端和出口端的压力相同。

所述压力传感器工作原理具体如下：被测介质的压力直接作用于传感器的扩散硅膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移；电子线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号，以传输至控制模块20。

在本实施方式中，当被测岩心样品前后渗透率变化较大。具体的，例如岩心样品的渗透率由低渗透阶段至高渗透阶段变化较大时，后期可能会出现渗透率值主要集中在压力传感器的高量程段，甚至会超出压力传感器的量程范围。此时，如果还通过压力传感器来测量，可能获取的压力差值精度较低，甚至是无法获取压力差。

此时，所述压力检测件还可以设置有压差传感器53。所述压差传感器53为用于测量两个压力之间差值的传感器。所述压差传感器53工作原理具体如下：被测压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号，以传输至控制模块20。由于所述压差传感器53是直接测量压差这个参数，其压差值的测量精度相对较高，适用于岩心样品后期高渗透率阶段的测量。

在本实施方式中，设置有压力传感器、压差传感器。其中压力传感器精度低，可以满足样品低渗时高压差值测量，而压差传感器53可以选择适用于低压差值量程，来进行高渗阶段测量。由于岩心样品渗透率演化模拟实验是从低渗到高渗变化，对于某些岩心样品渗透率变化达到3～4个数量级，对应压差变化也有3～4个数量级。通过利用压力传感器、压差传感器，实现岩心样品从低渗到高渗的全范围测定。

在本实施方式中，所述压力传感器和压差传感器的选择与切换可以通过所述控制模块20控制切换。具体的，在岩心样品的渗透率在小于预定值时，控制模块控制所述压力传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差；在岩心样品的渗透率大于所述预定值时，所述控制模块控制所述压差传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差。

所述预定值具体为介于某个压力差值。在实验过程中，侵蚀性实验流体连续通过岩心样品的内部孔隙并与之反应，该溶蚀作用导致岩心样品出口与入口的压力差值逐渐变小，变化幅度可达到3个数量级。例如，所述压力差值可以为所述压力差中的中间数量级中的某个数值。具体的数值可以根据岩心样品的种类、压力传感器器、压差传感器的量程、精度选取，本申请并不作具体的限定。

所述控制模块20分别与双柱塞泵30、压力检测件、流量检测件41电连接，所述控制模块20用于控制所述双柱塞泵30对岩心夹持器10注入的实验溶液的流速，采集压力检测件和流量检测件41的检测数据，以确定岩心样品渗透率。

在本实施方式中，具体的，所述控制模块20可以为是具有控制功能的设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机和智能可穿戴设备等。当然，所述控制模块20也可以为运行于上述设备中的软件。所述客户端可以被用户使用，以发出控制信号。

在本实施方式中，通过所述控制模块20控制所述双柱塞泵30对岩心夹持器10注入的实验溶液流速、岩心夹持器10围压与入口压力差值，采集压力传感器、压差传感器和电子天平的检测数据，计算并记录岩心样品渗透演化的实时数据。

在一个实施方式中，所述围压泵11还可以连接有压力控制仪2。所述压力控制仪2与所述控制模块20电连接。所述压力控制仪2通过实时跟踪自动跟踪岩心夹持器10第一端101的压力，用于维持岩心夹持器10的围压与所述第一端101压力的差值。即实现控制所述岩心样品入口端的压力。具体的，能够自动跟踪后续双柱塞泵30注入高压流体至岩心样品的入口端的压力，并始终保持比入口端的压力大2.5MPa。

在一个实施方式中，所述***还可以包括恒温控制仪103。所述恒温控制仪103与所述岩心加持器10相连通，用于设定所述岩心夹持器10的实验温度，并保持实验温度恒定。

本实施方式所述的岩心渗透率演化模拟***用于实现岩心渗透率演化模拟方法，在模拟地层条件下，在岩心中注入地层水，使其与岩心发生溶蚀反应，进而能够明确溶蚀作用与渗透率的关系，以指导实际的储层开发。

在实验过程中，侵蚀性流体连续通过岩心样品的内部孔隙并与之反应，该溶蚀作用导致岩心样品出口与入口的压力差值逐渐变小，变化幅度可达到3个数量级，而压力传感器和压差传感器任一部件可能都不能覆盖如此变化幅度的压力差值。本申请中压力传感器用于测量岩石样品出口与入口的压力差值相对较高阶段，即相对低渗透率阶段。当岩心样品两端压力差值变的较小，压力传感器无法准确测定后，切换为压差传感器测量，对岩心样品相对高渗透率阶段测定压力差值，从而实现对岩心样品渗透率从低渗到高渗的全尺度测定。

以上所述仅为本发明的几个实施例，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种岩心渗透率演化模拟方法，其特征在于：

装载岩心样品，所述岩心样品具有用于注入实验溶液的入口端和用于流出实验溶液的出口端；并设定所述岩心样品的围压大于所述入口端的压力；

将所述岩心样品在实验温度下进行加热，并设置所述岩心样品出口端的压力为实验压力；

在所述岩心样品达到所述实验温度、实验压力后，向所述岩心样品的入口端以预定流速注入实验溶液；

在所述岩心样品出口端流出实验溶液后，获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，并获取所述流出的实验溶液的流量；

基于所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，确定所述岩心样品的渗透率。

2.如权利要求1所述的岩心渗透率演化模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：

在装载岩心样品前，测定所述岩心样品的第一气体渗透率、第一孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描；

在确定所述岩心样品的渗透率后，测定所述岩心样品的第二气体渗透率、第二孔隙度，并对所述岩心样品进行CT扫描。

3.如权利要求1所述的岩心渗透率演化模拟方法，其特征在于：所述预定流速为0.1毫升/分至10毫升/分，所述实验溶液为0.2％的乙酸溶液。

4.如权利要求1所述的岩心渗透率演化模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：以预定时间间隔重复获取所述岩心样品入口端、出口端的压力差值，以及实验溶液的流量，以获得所述岩心样品的渗透率曲线。

5.如权利要求4所述的岩心渗透率演化模拟方法，其特征在于，所述岩心样品的渗透率基于以下公式确定：

$K=\frac{Q\×\mathrm{\μ}\×L}{A\×\mathrm{\Δ}P}$

其中，K为渗透率，单位为毫达西；Q为实验溶液流量，单位为毫升/分；μ为实验溶液粘度；L为岩心样品长度，单位为毫米；A为岩心样品过流截面积，单位为平方毫米；△P为岩心样品出口端与入口端的压力差值，单位为兆帕。

6.一种岩心渗透率演化模拟***，其特征在于，其包括：岩心夹持器、围压泵、双柱塞泵、压力容器、回压控制单元、流量检测件、压力检测件、阀门、管线、控制模块；

所述岩心夹持器用于装载岩心样品；具有相对的第一端和第二端，所述第一端通过所述管线与所述压力容器相连通，所述第二端通过所述管线和所述回压泵控制单元、流量检测件相连通；

所述围压泵用于提供岩心夹持器包裹岩心样品的围压，其通过所述管线与所述岩心夹持器相连通；

所述双柱塞泵用于提供驱动压力容器内实验溶液注入岩心的压力，以及通过压缩岩心样品孔隙内实验溶液提供模拟地层压力所需的压力；其通过所述阀门、管线将双柱塞泵溶液出口端与压力容器底部连接；

所述压力容器用于盛放配制的实验溶液；所述压力容器的实验溶液出口端通过阀门和管线与所述岩心夹持器第一端连接；

所述回压控制单元其包括与所述岩心夹持器第二端相连通的回压控制器和回压泵；用于控制和设置所述岩心夹持器第二端流体的实验压力，并保持实验压力恒定；

所述流量监测件用于检测所述岩心夹持器第二端实验溶液的流速；

所述压力监测件用于检测所述岩心夹持器第一端与第二端的压力差；

所述控制模块分别与所述双柱塞泵、压力检测件、流量检测件电连接，所述控制模块用于控制所述双柱塞泵对岩心夹持器注入的实验溶液的流速，采集压力检测件和流量检测件的检测数据，以确定岩心样品渗透率。

7.如权利要求6所述的岩心渗透率演化模拟***，其特征在于，所述压力检测装置包括：压力传感器、压差传感器，

所述压力传感器包括设置在所述岩心夹持器第一端的入口压力传感器，设置在所述岩心夹持器第二端的出口压力传感器；

在岩心样品的渗透率在小于预定值时，控制模块控制所述压力传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差；

在岩心样品的渗透率大于所述预定值时，所述控制模块控制所述压差传感器工作，以获取所述岩心夹持器入口端、出口端的压差。

8.如权利要求6所述的岩心渗透率演化模拟***，其特征在于：所述围压泵还连接有压力控制仪，所述压力控制仪与所述控制模块电连接，用于维持岩心夹持器的围压与所述第一端压力的差值。

9.如权利要求6所述的岩心渗透率演化模拟***，其特征在于：所述***还包括恒温控制仪，所述恒温控制仪与所述岩心加持器相连通，用于设定所述岩心夹持器的实验温度，并保持实验温度恒定。

10.如权利要求6所述的岩心渗透率演化模拟***，其特征在于：所述***还包括容纳有预定气体的气瓶，所述气瓶通过所述阀门、管线与所述压力容器相连通。