CN205920034U - 一种测量较高渗透率岩心的气测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种测量较高渗透率岩心的气测装置，包括依次连通的氮气瓶、减压稳压阀和六通阀，所述六通阀上分别连通有进气阀、U型管、出气阀和岩心夹持器，所述岩心夹持器分别连通有皂膜式流量计和高压手动计量泵，所述高压手动计量泵连通有进液容器，所述进液容器上设有进液阀，所述高压手动计量泵上设有出液阀。该装置成本低，操作简便，重复性好，尤其是压力测量准确，可以有效提高实验精度。

Description

一种测量较高渗透率岩心的气测装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发技术领域，尤其是涉及一种测量岩心渗透率的气测装置。

背景技术

岩心渗透性表示岩心在一定压差下允许流体通过的能力，反映油气储层物性的一项重要特征，直接影响油气井产量大小。渗透性大小通过绝对渗透率表征，准确测定地层岩石绝对渗透率，无论是对油气勘探、储层评价，还是对油田开发都具有重要意义。

在石油行业中，岩心绝对渗透率主要通过现场测井资料分析和室内实验获取。目前室内实验方法主要基于水测渗透率与气测渗透率。其中水测由于配伍性以及孔壁不流动液膜占去一部分流通通道等因素，不能确切反映岩石固有性质。气体法测定一定程度上克服水测存在的缺陷，更能确切反映岩石真实渗透能力。常用的实验方法是：利用实验装置测得五到十组岩心两端的进口压力(出口压力为大气压)和通过岩心的气体流量，利用克氏校正法得到克氏渗透率。

实验过程中，对渗透率较高的岩心，进口压力较小并且不易测定，因此，压力测定准确与否成为实验成败的关键。尤其是，实验测得的通过岩心的压力和气体流量的数据是有限的，若实验过程中出现读数错误或操作失误或仪表测量不精确，都会对实验结果产生极大影响。目前，在工业和实验室测量中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使 得机械式压力表得到越来越广泛的应用。弹簧管在压力作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力量值。然而，中国市场上比较精确的压力表进口居多，价格比较昂贵；随着时间推移，弹簧发生应变松弛，读数偏差会越来越大，这些都严重制约气测岩心渗透率的准确度。

实用新型内容

本实用新型提出一种测量较高渗透率岩心的气测装置，该装置成本低，操作简便，重复性好，可以有效提高实验经度。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种测量岩心渗透率的气测装置，包括依次连通的氮气瓶、减压稳压阀和六通阀，所述六通阀上分别连通有进气阀、U型管、出气阀和岩心夹持器，所述岩心夹持器分别连通有皂膜式流量计和高压手动计量泵，所述高压手动计量泵连通有进液容器，所述进液容器上设有进液阀，所述高压手动计量泵上设有出液阀。

作为一种优选的技术方案，所述岩心夹持器包括筒体，所述筒体上设有用于连通所述高压手动计量泵的通孔，所述筒体内设有胶皮套筒，所述筒体的两侧分别设有一护套，所述护套与岩心胶皮套筒配合形成密封空腔。

作为一种优选的技术方案，每一侧所述筒体与护套之间分别还设有一铜套和密封圈。

作为一种优选的技术方案，所述高压手动计量泵包括泵壳体，所述泵壳体上计量表，所述泵壳体内滑动安装有活塞，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞杆连接有外轮。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果为：本实用新型在稳压原理的基础上，采用装有亚甲基蓝染色的水的U型管准确计量入口端压力，具有结构简单，成本低，操作方便，性能稳定，重复性好等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所使用测定较高渗透率岩心的气测流程图。

图2是本实用新型岩心夹持器的剖面图。

图3是本实用新型岩心平均压力流量-压差关系曲线

其中：1、氮气瓶，2、减压稳压阀，3、U型管，4、进气阀，5、六通阀，6、出气阀，7、岩心夹持器，8、待测岩心，9、皂膜式流量计，10、出液阀，12、进液阀，13、进液容器，14、高压手动计量泵，15、活塞，16、外轮，17、筒体，18、铜套，19、护套，20、胶皮套筒，21、密封圈，22、通孔。

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和图2所示，一种测量岩心渗透率的气测装置，包括依次连通的氮气瓶1、减压稳压阀2和六通阀5，六通阀5上分别连通有进气阀4、U型管3、出气阀6和岩心夹持器7，岩心夹持器7分别连通有皂膜式流量计9和高压手动计量泵14，高压手动计量泵14连通有进液容器13，进液容器13上设有进液阀12，高压手动计量泵14上设有出液阀10。

岩心夹持器7包括筒体17，筒体17上设有用于连通高压手动计量泵14的通孔22，筒体17内设有胶皮套筒20，筒体17的两侧分别设有一护套19，护套19与胶皮套筒20配合形成密封空腔。每一侧筒体17与护套19之间分别还设有一铜套18和密封圈21。

高压手动计量泵包括泵壳体，泵壳体上计量表11，泵壳体内滑动安装有活塞15，活塞15连接有活塞杆，活塞杆连接有外轮16。

用游标卡尺测定待测岩心8截面的长、宽，计算横截面积A。测量岩心长度L，记录实验室内大气压力P₀以及室内温度，根据大气压力、实验温度，利用氮气粘度与温度关系获取其粘度值μ。

将待测岩心放置岩心夹持器内，两端固定：如图2所示，岩心夹持器包括筒体17，安装在筒体17内的胶皮套筒20，以及安装在筒体17两侧的护套19，筒体17上设置有用于连接高压手动计量泵出液阀10的通孔22，护套19安装在筒体17上后，与胶皮套筒20配合形成密封空腔。该岩心气测渗透率装置还包括铜套18和密封圈21，密封圈21和铜套18由内向外依次安装在护套19的缺口内，并且密封圈21与筒体22和护套19紧密接触。该岩心气测渗透率装置通过高压手动计量泵14加压，使待测岩心8与胶皮套筒20紧密接触。

检查实验仪器各个阀门是否处于关闭状态，连接气测渗透率实验装置。如图1所示，岩心夹持器一侧依次连接六通阀5和氮气瓶1，另一侧设置皂膜流量计 9；六通阀5上连接有U型管3，岩心夹持器7同时与高压手动计量泵14相连。

向进液容器13中加入水，打开进液阀12，逆时针转动外轮16，带动活塞15后移使高压手动计量泵内充满水；关闭进液阀12，打开出液阀10，顺时针转动外轮16推动活塞15前移，当压力表有一定读数时，打开进液阀12，排尽残余气体后关闭，继续加压至合适的围压值。

测量待测岩心不同进出口压力下通过氮气流量：打开进气阀4、出气阀6，顺时针旋转氮气瓶1上减压稳定阀2，等待2min，保证氮气排尽管线、待测岩心8内部残余空气，同时使所产生泡沫预先润湿皂膜式流量计9壁面；调节减压稳定阀2，使岩心入口压力从较低值开始，保证达西流动范围内，记录U型管液柱高度差Δh，当皂膜式流量计内形成泡沫与壁面呈垂直状态时，配合电子秒表，测算氮气出口压力下流量Q₀；依次测量5组不同进出口压力下通过氮气流量。

根据公式(1)计算岩心进口端压力。

P₁＝P₀+ρgΔh (1)

式中，P₁―岩心入口端压力，MPa；

P₀―大气压力(绝对)，MPa；

ρ—液柱密度(水)，此处取1g/cm³；

g—当地重力加速度

Δh—U型管液柱高度差，cm；

根据公式(2)计算气测渗透率值Kg。

$K_g=\frac{2Q_0{P}_0\mathrm{\μ}L}{A\left(P_1^2-P_2^2\right)}\×{10}^{-1}---\left(2\right)$

式中，Kg―气测渗透率，D；

Q₀―岩心出口端的气体流量，mL/s；

P₀―大气压力(绝对)，MPa；

μ―氮气粘度，mPa·s；

L―岩心长度，cm；

A―岩心的横截面积，cm；

P1―岩心入口端压力，MPa；

P2―岩心出口端压力，MPa。

测试用岩心为长度29.65cm，宽、高均为4.5cm的方岩心，当时大气压为0.0965MPa，氮气粘度为0.017112mPa·s。实验结果如表1所示：

表1 16-4-24号岩心气测渗透率数据

为了获取绝对渗透率，现需校正。根据公式(3)和公式(4)计算待测岩心进出口压差ΔP与平均进出口压力下氮气流量Q。

ΔP＝P₁-P₂ (3)

$Q=\frac{P_0{Q}_0}{\frac{P_1+P_2}{2}}---\left(4\right)$

计算所得实验数据如表2所示：

表2 16-4-24号岩心进出口压差与平均压力下氮气流量关系表

利用Microsoft Excel数据处理工具(最小二乘法)拟合出16-4-24号待测岩心进出口压差与平均压力下氮气流量线性关系线。如图3所示：岩心平均压力流量-压差关系曲线。

获取拟合直线斜率m(m＝211.38)、拟合优度R²(R²＝1)。由公式(5)计算校正后待测岩心绝对渗透率K(K＝0.5296D)。

$K=\frac{m\mathrm{\μ}L\×0.1}{A}---\left(5\right)$

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测量较高渗透率岩心的气测装置，其特征在于，包括依次连通的氮气瓶、减压稳压阀和六通阀，所述六通阀上分别连通有进气阀、U型管、出气阀和岩心夹持器，所述岩心夹持器分别连通有皂膜式流量计和高压手动计量泵，所述高压手动计量泵连通有进液容器，所述进液容器上设有进液阀，所述高压手动计量泵上设有出液阀。

2.如权利要求1所述的一种测量较高渗透率岩心的气测装置，其特征在于，所述岩心夹持器包括筒体，所述筒体上设有用于连通所述高压手动计量泵的通孔，所述筒体内设有胶皮套筒，所述筒体的两侧分别设有一护套，所述护套与岩心胶皮套筒配合形成密封空腔。

3.如权利要求2所述的一种测量较高渗透率岩心的气测装置，其特征在于，每一侧所述筒体与护套之间分别还设有一铜套和密封圈。

4.如权利要求1所述的一种测量较高渗透率岩心的气测装置，其特征在于，所述高压手动计量泵包括泵壳体，所述泵壳体上计量表，所述泵壳体内滑动安装有活塞，所述活塞连接有活塞杆，所述活塞杆连接有外轮。