CN106248545A - 储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法，其中装置包括：恒温箱；处于恒温箱内的第一活塞容器和第二活塞容器，用来盛放试验用流体；设置在恒温箱内的岩心夹持器，内部用来夹持岩心样品，岩心夹持器的两端分别与第一活塞容器和第二活塞容器的出液端连接；围压泵，用来对岩心夹持器内的岩心样品加围压；真空泵，用来对岩心夹持器内的岩心样品的两侧抽真空；注入泵，能够将第一活塞容器内的试验用流体注入岩心夹持器内的岩心样品的一侧；以及回压泵，能够将第二活塞容器内的试验用流体注入岩心夹持器内的岩心样品的另一侧。该装置测试结果更为可靠。

Description

储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探、开发实验领域，特别涉及一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法。

背景技术

在室内进行致密岩石渗透率的测试方法可分为稳态法和非稳态法。其中稳态法采用达西渗流定律，当流动状态达到稳定时测量岩心两端的压差、流量并结合其他参数计算渗透率。该方法原理简单，实验流程易于组建，可采用气体或液体作为流动介质，是其他渗透率测试方法的标定方法。稳态法已有50余年的应用历史，在中高渗岩心渗透率测试方面发挥了重要的作用，然而进行致密岩石渗透率测试时，微流量计量困难、稳定时间长等问题制约了该方法的应用。目前液体微流量的计量方法通常有体积法、天平称重法、毛细管压差法。体积法使用量筒、量杯等收集流出液体，用秒表计时，然后计算某一时间段内的平均流量。该方法的优点是简单、经济，缺点是误差可能较大，并且无法给出瞬时流量。天平称重法计量精度取决于天平精度，缺点是人工计量时耗费人力，而当自动采集时，如果滴与滴之间的间隔时间与设定的采样周期不同步的话，即时流量将会出现很大的波动，影响试验数据质量。毛细管压差法是将已知参数的不锈钢毛细管接入实验流程，使用差压传感器计量毛细管两端的压差，然后用毛细管渗流公式计算液体流量，由于流量微小需要配备高精度的差压传感器及采集软件，而且该方法对毛细管内壁处理及参数标定精度要求较高。

但是，通过上述分析可知，虽然稳态法渗透率测试原理简单，实验流程易于组建，是其他渗透率测试方法的标定方法，但在致密岩石渗透率测试方面存在稳定时间长、稳定状态难以判断及微流量计量困难等问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法，稳定时间短，稳定状态判定简单，微流量计量容易。

为实现上述目的，本发明提供了一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置，包括：恒温箱；第一活塞容器和第二活塞容器，第一活塞容器和第二活塞容器处于恒温箱内，第一活塞容器和第二活塞容器用来盛放试验用流体；岩心夹持器，其设置在恒温箱内，岩心夹持器的内部用来夹持岩心样品，岩心夹持器的两端分别与第一活塞容器和第二活塞容器的出液端连接；围压泵，其用来对所述岩心夹持器内的岩心样品加围压，该围压泵具有跟踪模式和定值模式，在所述跟踪模式下，所述围压泵跟踪所述岩心夹持器的入口压力，进而获得所需的围压大小，在定值模式下，所述围压泵输出定值的压力；真空泵，其用来对岩心夹持器内的岩心样品的两侧抽真空；注入泵，其泵压力可调节，注入泵与第一活塞容器接通，注入泵能够将第一活塞容器内的试验用流体注入岩心夹持器内的岩心样品的一侧；以及回压泵，其泵压力可调节，回压泵与第二活塞容器接通，回压泵能够将第二活塞容器内的试验用流体注入岩心夹持器内的岩心样品的另一侧。

优选地，岩心夹持器的两端并联截止阀，真空泵与岩心夹持器的一端连通，当真空泵抽真空时，截止阀处于打开状态。

优选地，岩心夹持器的两端接入压力传感器。

本发明还提供了一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其包括以下步骤：(1)选择实验用岩心样品并将所述岩心样品装入岩心夹持器；(2)利用围压泵对所述岩心样品加围压至3MPa；(3)利用真空泵对所述岩心样品的两侧进行抽真空；(4)利用流量泵对所述岩心样品的两侧施加相同的压力，同时将围压泵设置为跟踪模式，使得加载的围压始终大于流体压力3MPa，此时，利用试验用流体对所述岩心样品进行流体饱和；(5)增大对所述岩心样品的两侧施加的压力至储层压力，重复步骤(4)中的流体饱和步骤，将围压泵设置为定值模式且加载围压至实际储层上覆压力值；(6)改变对所述岩心样品的两侧施加的压力，使得所述岩心样品的两侧产生压差，进而使得所述试验用流体开始流动；以及(7)当流量泵流速稳定时，流体流动处于稳定状态，记录此时的流量，进而根据达西公式计算待测致密岩石的渗透率。

优选地，所述所述岩心样品处于恒温环境。

优选地，所述步骤(3)的中的真空度为133Pa，且抽真空时间大于18小时。

优选地，所述岩心夹持器的两端分别连接有注入泵和回压泵，所述注入泵和所述回压泵的泵压可调节，所述注入泵对所述岩心样品的进口侧加压，所述回压泵对所述岩心样品的出口侧加压。

优选地，所述注入泵和所述回压泵与所述岩心夹持器的两端之间分别接入活塞容器，所述活塞容器内盛装有试验用流体，所述注入泵和所述回压泵驱动相应的活塞容器来对所述岩心样品进行流体饱和。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过在岩心样品的出口端采用压力泵(回压泵)设计，可同时实现流体计量、回压控制以及流体状态判定等功能，不需要另外配备流量计量装置及回压控制。同时，通过恒压差测流速的方法可实现储层条件下岩石液体渗透率的测试，测试结果更为可靠，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是根据本发明的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置的示意图。

主要附图标记说明：

1-真空泵，2-注入泵，3-围压泵，4-回压泵，5-恒温箱，6-岩心夹持器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置，包括恒温箱5、第一活塞容器17、第二活塞容器18、岩心夹持器6、围压泵3、真空泵1、注入泵2及回压泵4。其中第一活塞容器17和第二活塞容器18处于恒温箱5内，第一活塞容器17和第二活塞容器18用来盛放试验用流体。岩心夹持器6也设置在恒温箱5内，岩心夹持器6的内部用来夹持岩心样品，岩心夹持器6的两端分别与第一活塞容器17和第二活塞容器18的出液端连接。本实施例的恒温箱5的温度可设定，在具体测定时，保证岩心夹持器6内的岩心样品和第一活塞容器17和第二活塞容器18内的试验用流体处于恒温状态。另外，围压泵3具有跟踪模式和定值模式，围压泵3用来对岩心夹持器6内的岩心样品加围压，通过围压泵3跟踪入口压力，进而获得所需的围压大小，能够保证岩心样品所受的净围压为定值。真空泵1用来对岩心夹持器6内的岩心样品的两侧抽真空，为接下来岩心样品饱和流体做准备。注入泵2的泵压力可调节，注入泵2与第一活塞容器17接通，注入泵2能够将第一活塞容器17内的试验用流体注入岩心夹持器6内的岩心样品的一侧。还有，回压泵4的泵压力可调节，回压泵4与第二活塞容器18接通，回压泵4能够将第二活塞容器18内的试验用流体注入岩心夹持器6内的岩心样品的另一侧，通过设置回压泵4的压力，可获得不同的出口压力，同时具有流动状态判断及微流量计量功能。

作为一种优选实施例，岩心夹持器6的两端并联截止阀，此时，真空泵1与岩心夹持器6的一端连通即可，当真空泵1抽真空时，截止阀处于打开状态。这样，真空泵1可以对岩心夹持器6的两端同时进行抽真空。

作为一种优选实施例，为了测定岩心夹持器6两端的压力大小，在岩心夹持器6的两端分别接入压力传感器14和压力传感器15，压力传感器14和压力传感器15用来记录试验数据。

另外，本实施例的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置还包括一些阀门，由于围压泵3、真空泵1、注入泵2及回压泵4需要独立工作，需要设置相应的阀门，具体地，真空泵1与岩心夹持器6之间接入阀门7，第一活塞容器17与岩心夹持器6之间接入阀门9，第二活塞容器18与岩心夹持器6之间接入阀门10，围压泵3与岩心夹持器6之间接入阀门12，同时接入压力传感器16，注入泵2与第一活塞容器17之间接入阀门11，回压泵4与第二活塞容器18之间接入阀门13。

以下为一种优选实施例的测定装置的具体测试过程说明如下：

1)将待测岩心样品放入岩心夹持器6中，通过围压泵3对岩心样品加载3MPa围压(初始值)，然后调节恒温箱5温度到设定温度。

2)关闭阀门9、10，打开阀门7、8，真空泵1对岩心样品进行抽真空，真空度达到133Pa时抽空18小时以上。

3)抽真空结束后，关闭阀门7，设置注入泵2及回压泵4的压力为相同值，打开阀门9、10，开始向岩心样品内饱和流体，同时将围压泵3设置为跟踪模式，使围压始终大于初始值3MPa。当注入泵2或回压泵4的流量为0时，表明岩心样品在此压力下已充分饱和流体，然后增大注入泵2及回压泵4的压力值到下一数值。

4)重复步骤3，直到岩心样品孔隙压力达到储层压力，此时岩心样品内流体加压饱和结束，岩心样品两端压力相同且为储层压力值。将围压泵3设置为定值模式，然后加载围压到实际储层上覆压力值。

5)将回压泵4的压力设置为一个较低值，使岩心样品上下游产生某一压差，此时***内流体开始流动，注入泵2内的活塞向前推进，回压泵4内的活塞后退。采集软件实时记录上下游压力、泵排量及相应时间。

6)当退泵速度恒定时流动状态达到稳定，记录该流速，进而根据达西公式计算岩石渗透率。

实施例2

根据本发明具体实施方式的一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，包括如下步骤(结合图1进行说明)：

(1)选择实验用岩心样品并将岩心样品装入岩心夹持器6；

(2)利用围压泵3对岩心样品加围压至初始值；

(3)利用真空泵1对岩心样品的两侧进行抽真空；

(4)利用流量泵对岩心样品的两侧施加相同的压力，同时将围压泵3设置为跟踪模式，使得加载的围压始终比流体压力大3MPa，此时，利用试验用流体对岩心样品进行流体饱和；

(5)增大对岩心样品的两侧施加的压力至储层压力，重复步骤(4)中的流体饱和步骤，将围压泵3设置为定值模式且加载围压至实际储层上覆压力值；

(6)改变对岩心样品的两侧施加的压力，使得岩心样品的两侧产生压差，进而使得试验用流体开始流动；以及

(7)当试验用流体的流动处于稳定状态时，记录在稳定阶段的流量泵的泵排量的差值和相应的时间，根据泵排量的差值和相应的时间计算流体流量，进而根据达西公式计算待测致密岩石的渗透率。

作为一种优选实施例，岩心样品处于恒温环境。

作为一种优选实施例，步骤(3)的中的真空度为133Pa，且抽真空时间大于18小时。

作为一种优选实施例，岩心夹持器6的两端分别连接有注入泵2和回压泵4，注入泵2和回压泵4的泵压可调节，注入泵2对岩心样品的进口侧加压，回压泵4对岩心样品的出口侧加压。

作为一种优选实施例，注入泵2和回压泵4与岩心夹持器6的两端之间分别接入活塞容器，活塞容器内盛装有试验用流体，注入泵2和回压泵4驱动相应的活塞容器来对岩心样品进行流体饱和。具体地，注入泵2与岩心夹持器6之间可以接入第一活塞容器17，回压泵4与岩心夹持器6之间可以接入第二活塞容器18。

需要说明的是，实验过程中实时记录泵缸内的活塞运移与时间的关系，当活塞运动变成线性关系时判定流动状态达到稳定并计算流量，然后根据达西定律计算渗透率。另外，通过电脑软件自动采集注入泵2、回压泵4、围压泵3及压力传感器的各项输出参数。实验流程设计时，在岩心样品的出口设置回压泵4，回压泵4为精密压力泵，可同时实现微流量计量以及回压控制等功能，不需要另外配备流量计量装置及回压控制，采用恒压差测流速的方法可实现储层条件下致密岩石液体渗透率的测试。

综上，本实施例的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置及方法，通过在岩心样品的出口端采用压力泵(回压泵)设计，可同时实现流体计量、回压控制以及流体状态判定等功能，不需要另外配备流量计量装置及回压控制。同时，通过恒压差测流速的方法可实现储层条件下岩石液体渗透率的测试，测试结果更为可靠，具有良好的应用前景。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置，其特征在于，包括：

恒温箱；

第一活塞容器和第二活塞容器，所述第一活塞容器和所述第二活塞容器处于所述恒温箱内，所述第一活塞容器和所述第二活塞容器用来盛放试验用流体；

岩心夹持器，其设置在所述恒温箱内，所述岩心夹持器的内部用来夹持岩心样品，所述岩心夹持器的两端分别与所述第一活塞容器和所述第二活塞容器的出液端连接；

围压泵，其用来对所述岩心夹持器内的岩心样品加围压，该围压泵具有跟踪模式和定值模式，在所述跟踪模式下，所述围压泵跟踪所述岩心夹持器的入口压力，进而获得所需的围压大小，在定值模式下，所述围压泵输出定值的压力；

真空泵，其用来对所述岩心夹持器内的岩心样品的两侧抽真空；

注入泵，其泵压力能够被调节，所述注入泵与所述第一活塞容器接通，所述注入泵能够将所述第一活塞容器内的试验用流体注入所述岩心夹持器内的岩心样品的一侧；以及

回压泵，其泵压力能够被调节，所述回压泵与所述第二活塞容器接通，所述回压泵能够将所述第二活塞容器内的试验用流体注入所述岩心夹持器内的岩心样品的另一侧。

2.根据权利要求1所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置，其特征在于，所述岩心夹持器的两端并联截止阀，所述真空泵与所述岩心夹持器的一端连通，当所述真空泵抽真空时，所述截止阀处于打开状态。

3.根据权利要求1所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定装置，其特征在于，所述岩心夹持器的两端接入压力传感器。

4.一种储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择实验用岩心样品并将所述岩心样品装入岩心夹持器；

(2)利用围压泵对所述岩心样品加围压至3MPa；

(3)利用真空泵对所述岩心样品的两侧进行抽真空；

(4)利用流量泵对所述岩心样品的两侧施加相同的压力，同时将围压泵设置为跟踪模式，使得加载的围压始终大于流体压力3MPa，此时，利用试验用流体对所述岩心样品进行流体饱和；

(5)增大对所述岩心样品的两侧施加的压力至储层压力，重复步骤(4)中的流体饱和步骤，将围压泵设置为定值模式且加载围压至实际储层上覆压力值；

(6)改变对所述岩心样品的两侧施加的压力，使得所述岩心样品的两侧产生压差，进而使得所述试验用流体开始流动；以及

(7)当流量泵流速稳定时，流体流动处于稳定状态，记录此时的流量，进而根据达西公式计算待测致密岩石的渗透率。

5.根据权利要求4所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其特征在于，所述所述岩心样品处于恒温环境。

6.根据权利要求4所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其特征在于，所述步骤(3)的中的真空度为133Pa，且抽真空时间大于18小时。

7.根据权利要求4所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其特征在于，所述岩心夹持器的两端分别连接有注入泵和回压泵，所述注入泵和所述回压泵的泵压可调节，所述注入泵对所述岩心样品的进口侧加压，所述回压泵对所述岩心样品的出口侧加压。

8.根据权利要求7所述的储层条件下致密岩石的液体渗透率的测定方法，其特征在于，所述注入泵和所述回压泵与所述岩心夹持器的两端之间分别接入活塞容器，所述活塞容器内盛装有试验用流体，所述注入泵和所述回压泵驱动相应的活塞容器来对所述岩心样品进行流体饱和。