CN203732405U - 岩石渗透率测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种岩石渗透率测试装置，所述岩石渗透率测试装置包括测试***，所述测试***包括：岩心夹持器，其内夹设有岩心，所述岩心夹持器具有入口端和出口端，所述入口端连接有气缸；加压装置，其与所述岩心夹持器相连；第一腔体，其一端与所述岩心夹持器的出口端相连，其另一端连接有第二腔体。本实用新型的岩石渗透率测试装置，可测量任何渗透率岩石的渗透率，其测试范围广。

Description

岩石渗透率测试装置

技术领域

本实用新型有关于一种测试装置，尤其有关于一种石油与天然气勘探开发技术领域的岩石渗透率测试装置。

背景技术

渗透率是表征土或岩石传导气体能力的参数。在石油及天然气勘探领域，渗透率是用来评价含有石油或天然气的地层优劣的重要指标。

现有常用的渗透率测试方法主要为稳态法和脉冲衰减法。其中，稳态法测试岩心渗漏率的过程为：让砂岩岩心的上下游端处于稳定的压差下，气体通过岩心时可以形成稳定的流速，在一定时间内计量气体通过岩心的体积，进一步计算便可以得出渗透率。由于页岩、煤和致密砂岩等致密岩石中纳米级孔隙发育、孔隙度和渗透率极低，难以在稳定的压差下形成稳定的流速，因此，稳态法不适用于致密岩石的渗透率测试。

脉冲衰减法测试岩心渗漏率的过程为：将岩心采用夹持器固定，在夹持器的上游端和下游端分别连接一个体积固定的腔体，然后向夹持器内注入气体以达到夹持器上游端和下游端的压力平衡，此时，在夹持器上游端的腔体中增加一定的压力，在夹持器下游端的腔体中减少一定的压力，夹持器上游端腔体中的气体开始向岩心中扩散，其腔体内压力下降，岩心中的气体向夹持器下游端的腔体中扩散，夹持器下游端腔体内压力上升，此时，根据夹持器下游端腔体内压力的上升与下降，可以计算出岩石的渗透率。为了满足最广泛的测量需要，夹持器下游端腔体的体积往往较大，在测量普通岩石的渗透率时，夹持器上游端的气体能够相对较快的通过岩心，使得夹持器下游端腔体内的压力会发生变化，然而针对渗透率较低的岩石，夹持器下游端腔体的压力变化较微小难以发现，进而难以准确测得渗透率。

因此，有必要提供一种新的渗透率测试装置，来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种岩石渗透率测试装置，其可测量任何渗透率岩石的渗透率，其测试范围广。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种岩石渗透率测试装置，所述岩石渗透率测试装置包括测试***，所述测试***包括：岩心夹持器，其内夹设有岩心，所述岩心夹持器具有入口端和出口端，所述入口端连接有气缸；加压装置，其与所述岩心夹持器相连；第一腔体，其一端与所述岩心夹持器的出口端相连，其另一端连接有第二腔体。

优选地，所述第一腔体的体积小于所述第二腔体的体积。

优选地，所述第一腔体的体积为50～100毫升，所述第二腔体的体积为500～1000毫升。

优选地，所述第一腔体和所述第二腔体之间设置有第一阀门。

优选地，所述岩心夹持器上并联连接有第二阀门。

优选地，所述气缸与所述岩心夹持器的入口端之间连接有第三阀门。

优选地，所述岩心夹持器的出口端与所述第一腔体之间连接有第四阀门。

优选地，所述加压装置与所述岩心夹持器之间、所述第一腔体与所述岩心夹持器之间、以及所述气缸与所述岩心夹持器之间分别设置有压力传感器。

优选地，所述岩石渗透率测试装置还包括供气***，所述供气***包括气瓶，所述气瓶与所述岩心夹持器的入口端相连。

优选地，所述岩石渗透率测试装置还包括数据采集与处理***，所述数据采集与处理***包括计算机，所述计算机通过数据传输线与所述测试***相连。

本实用新型的岩石渗透率测试装置的特点及优点是：该岩石渗透率测试装置设置了第一腔体和第二腔体，在测量低渗透率的岩心的渗透率时，仅使用小体积的第一腔体，由于第一腔体的体积较小，其内部压力随气体的体积变化比较明显，使得第一腔体的压力变化容易被发现，以使测量数据准确。在测量高渗透率岩心的渗透率时，可以采用大体积的第二腔体进行测试，能够满足普通岩心的测试使用；另外，通过关闭设置在岩心夹持器与第一腔体之间的第四阀门，可测试渗透率极低的岩心渗漏率。本实用新型的该岩石渗透率测试装置，可以有效解决高渗透率岩石、低渗透率岩石、以及极低渗透率岩石的渗透率测试问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的岩石渗透率测试装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种岩石渗透率测试装置，其用于测试岩心的渗透率。岩心渗透率测试装置包括测试***110。测试***110包括岩心夹持器20，其内夹设有岩心10，岩心夹持器20具有入口端21和出口端23，入口端21连接有气缸30；加压装置40，其与岩心夹持器20相连；第一腔体50，其一端与岩心夹持器20的出口端23相连，其另一端连接有第二腔体60。

具体是，岩心夹持器20内夹设有柱塞状样品岩心10，岩心夹持器20的入口端21和出口端23相连通。外部气体从岩心夹持器20的入口端21进入经其内夹设的岩心10后从岩心夹持器20的出口端23流出。

加压装置40与岩心夹持器20相连，其用于对岩心夹持器20内的岩心10施加一定的围压，以模拟岩心10处于地层中的压力状态。在本实用新型中，加压装置40内设置有围压液，通过该围压液实现向岩心夹持器20内的岩心10施加围压的目的。在本实施例中，加压装置40与岩心夹持器20之间设置有压力传感器27，该压力传感器27用于监测加压装置40所施加围压的大小。

气缸30与岩心夹持器20相连，其包括缸体31和活塞33，其中，缸体31与岩心夹持器20的入口端21相连，活塞33可移动地设置在缸体31内，根据活塞33在缸体31内的轴向移动，缸体31内的气体从岩心夹持器20入口端21进入，经岩心10渗透后，部分气体从岩心夹持器20的出口端23排出。当然，在其他的实施例中，该气缸30也可替换为例如存储有高压气体的器具等，通过打开该高压气体器具实现将其内的高压气体注入岩心夹持器20内的目的，在此不作限制。在本实施例中，气缸30与岩心夹持器20的入口端21之间连接有第三阀门35，该第三阀门35可开启或关闭气缸30，以实现控制向岩心夹持器20内通气的目的。当气缸30向岩心夹持器20施加压力时，可以采用维持稳定的压力的方式，也即使气缸30的活塞33在缸体31内匀速运动；当然，也可以采用瞬间增大或减小压力产生压力脉冲的方式，也即瞬间增大或减小气缸30内活塞33在缸体31内的运动速度。进一步的，在气缸30与岩心夹持器20之间还设置有压力传感器24，该压力传感器24用于感测岩心夹持器20的入口端21的压力。

第一腔体50的一端与岩心夹持器20的出口端23连接，其另一端连接有第二腔体60，在本实用新型中，第一腔体50的体积小于第二腔体60的体积。这样设计的好处是，由于气体不容易穿过渗透率低的岩心，例如渗透率为0.01毫达西岩心，在一定时间内穿过低渗透率岩心的气体流量很小，将第一腔体50设计为小体积腔体，在流入少量气体时，第一腔体50内的压力就会发生明显变化，由此来监测气体压力的变化情况，为准确测得相应数据提供保障；第二腔体60设计为大体积腔体，其需要增加一定体积的气体后才能发生压力变化，适用于高渗透率岩心，例如渗透率为大于10毫达西的岩心的渗透率测试。在本实施例中，第一腔体50的体积为50～100毫升，其特别适用于测试渗透率为0.001～10毫达西的岩石；第二腔体的体积为500～1000毫升，其用于测试渗透率高于10毫达西的岩石。

在本实用新型的一个实施例中，第一腔体50和第二腔体60之间设置有第一阀门70，该第一阀门70用于开启或关闭第一腔体50与第二腔体60之间的通路。当第一阀门70关闭时，从岩心夹持器20的出口端23流出的气体仅进入第一腔体50中，而无法进入第二腔体60内，此时仅使用第一腔体50测试岩心的渗透率，这种方式适用于测试低渗透率的岩心。当第一阀门70打开时，第一腔体50与第二腔体60连通，此时从岩心夹持器20出口端23流出的气体经第一腔体50流入第二腔体60内，这种方式适用于更广泛的岩心渗漏率测试。

在本实用新型的一个实施例中，第一腔体50与岩心夹持器20之间设置有第四阀门29，该第四阀门29用于开启或关闭岩心夹持器20与第一腔体50之间的通路。当第四阀门29关闭时，从岩心夹持器20的出口端23流出的气体仅能够到达出口端23与第四阀门29之间的管线内，在本实施例中，所述管线的体积小于5毫升，其特别适用于测试极低渗透率的岩石，例如渗透率低于0.001毫达西的岩心。

进一步的，在第四阀门29与岩心夹持器20之间设置有压力传感器25，该压力传感器25用于感测岩心夹持器20的出口端23的压力。

根据本实用新型的一个实施例，岩心夹持器20上并联连接有第二阀门22，该第二阀门22的两端分别与岩心夹持器20的入口端21和岩心夹持器20的出口端23连接。当第二阀门22打开时，岩心夹持器20入口端21和岩心夹持器20出口端23直接连通，实现测试***110的压力平衡。

根据本实用新型的一个实施例，该岩石渗透率测试装置还包括供气***120和数据采集与处理***130。

该供气***120包括气瓶80、第五阀门81和压力传感器83。其中，气瓶80内部存储有高压气体，其与岩心夹持器20的入口端21相连，气瓶80用于向测试***110内注入气体，并使测试***110内的气体达到一定的压力，为进一步进行测试创造环境条件。第五阀门81设置在气瓶80与岩心夹持器20的入口端21之间，当第五阀门81打开时，气瓶80内的气体能够进入测试***110，当第五阀门81关闭时，气瓶80内的气体无法进入测试***110。压力传感器83设置在气瓶80与第五阀门81之间，其用于感测自气瓶80输入岩心夹持器20内的气体压力。

该数据采集与处理***130包括计算机119，计算机119通过数据线与测试***110的压力传感器24和压力传感器25连接。该计算机119能够根据压力传感器24和压力传感器25提供的压力数据，计算得出岩心10的渗透率值。

本实用新型的岩石渗透率测试装置的工作过程如下，首先将岩心10装入岩心夹持器20内，通过加压装置40对岩心夹持器20内的岩心10施加一定的围压。当需要测试高渗透率岩心时，打开第一阀门70、第二阀门22、第三阀门35、第四阀门29和第五阀门81，此时，供气***120气瓶80内的气体将注入测试***110中，使测试***110达到一定的压力，该压力始终小于加压装置40施加在岩心10上的围压压力；待一段时间过后，测试***110的压力达到平衡状态，也即压力传感器24和压力传感器25感测到的压力相同时，关闭第五阀门81和第二阀门22，利用气缸30的活塞33相对于缸体31运动，实现改变注入岩心夹持器20内的气体压力，从而实现发送压力脉冲信号的目的，该压力信号经过岩心10后，压力传感器25可以在第二腔体60处监测到一个相应的压力脉冲信号，此时数据采集与处理***130通过数据传输线利用计算机119对压力传感器24和压力传感器25感测到的压力数据进行采集，由于连接在岩心夹持器20下游端的第二腔体60的体积是固定的，随着气缸30产生的压力脉冲，气体压力通过岩心10会产生相应的压力脉冲，通过对比气缸30与第二腔体60内的压力脉冲波形形态的差异、以及结合压力传感器24和压力传感器25感测到的压力数据，以计算得出岩心10的渗透率值。实验结束后，打开第二阀门22，然后缓慢打开连接在第二腔体60末端的阀门61将气体排放，最后取出岩心10。

当需要测试低渗漏率岩心的渗透率时，其与测试高渗透率岩心的工作过程类似，所不同的是，在实验开始时，将第一阀门70关闭，测试过程仅利用第一腔体50来工作，通过对比气缸30与第一腔体50内的压力脉冲波形形态的差异、以及结合压力传感器24和压力传感器25感测到的压力数据，计算得出岩心10的渗透率值。当需要测试极低渗透率岩心的渗透率时，其与前述描述的工作过程类似，所不同的是，在实验开始时，将第四阀门29和第一阀门70关闭，测试过程仅利用岩心夹持器20与第四阀门29之间的管线工作，通过对比气缸30与管线内的压力脉冲波形形态的差异、以及结合压力传感器24和压力传感器25感测到的压力数据，计算得出岩心10的渗透率值。

本实用新型的岩石渗透率测试装置，设置了第一腔体50和第二腔体60，在测量低渗透率的岩心的渗透率时，仅使用小体积的第一腔体50，由于第一腔体50的体积较小，其内部压力随气体的体积变化比较明显，使得第一腔体50的压力变化容易被发现，以使测量数据准确。在测量高渗透率岩心的渗透率时，可以采用大体积的第二腔体60进行测试，能够满足高渗透率岩心的测试使用；另外，通过关闭设置在岩心夹持器20与第一腔体50之间的第四阀门29，可测试渗透率极低的岩心渗漏率。本实用新型的该岩石渗透率测试装置，可以有效解决高渗透率岩石、低渗透率岩石、以及极低渗透率岩石的渗透率测试问题。

以上仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述岩石渗透率测试装置包括测试***，所述测试***包括：

岩心夹持器，其内夹设有岩心，所述岩心夹持器具有入口端和出口端，所述入口端连接有气缸；

加压装置，其与所述岩心夹持器相连；

第一腔体，其一端与所述岩心夹持器的出口端相连，其另一端连接有第二腔体。

2.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述第一腔体的体积小于所述第二腔体的体积。

3.如权利要求2所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述第一腔体的体积为50～100毫升，所述第二腔体的体积为500～1000毫升。

4.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体之间设置有第一阀门。

5.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述岩心夹持器上并联连接有第二阀门。

6.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述气缸与所述岩心夹持器的入口端之间连接有第三阀门。

7.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述岩心夹持器的出口端与所述第一腔体之间连接有第四阀门。

8.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述加压装置与所述岩心夹持器之间、所述第一腔体与所述岩心夹持器之间、以及所述气缸与所述岩心夹持器之间分别设置有压力传感器。

9.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述岩石渗透率测试装置还包括供气***，所述供气***包括气瓶，所述气瓶与所述岩心夹持器的入口端相连。

10.如权利要求1所述的岩石渗透率测试装置，其特征在于，所述岩石渗透率测试装置还包括数据采集与处理***，所述数据采集与处理***包括计算机，所述计算机通过数据传输线与所述测试***相连。