專利名稱：巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油與天然氣行業(yè)，具體是一種油氣儲(chǔ)層巖石自吸液體能力評(píng)價(jià)的實(shí) 驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
毛管自吸是土壤學(xué)、巖土學(xué)、細(xì)胞學(xué)等學(xué)科研究的熱點(diǎn)。隨著油氣資源需求和能量 衰竭型(或低壓負(fù)壓)油氣藏的增加，最大限度地提高油氣采收率已成為油氣開采技術(shù)的主 題。毛管自吸作用是水驅(qū)油氣藏和裂縫性油氣藏開采的一個(gè)重要機(jī)理，裂縫性油氣藏基塊 與裂縫之間的質(zhì)能傳遞是通過毛管自吸作用進(jìn)行的，兩者之間的質(zhì)能傳遞速率決定了該類 油氣藏的油氣產(chǎn)量。巖石毛管自吸速率主要受初始含水飽和度、潤濕性、界面張力、裂縫參數(shù)、物性和 孔隙結(jié)構(gòu)影響，因此，通過毛管自吸行為反演多孔介質(zhì)性質(zhì)也成為未來低滲多孔介質(zhì)基本 性質(zhì)的重要方向。當(dāng)前毛管自吸行為研究主要通過天平測量多孔介質(zhì)吸水量隨時(shí)間的變化，主要針 對(duì)油水一高中滲透巖石。隨著常規(guī)油氣資源產(chǎn)量的大幅下降和油氣需求的日益增加，低滲 透油藏、致密氣藏(包括致密砂巖氣藏、致密碳酸鹽巖氣藏和頁巖氣藏)亟待大規(guī)模開發(fā)。毛 管自吸理論是從低滲油藏中二次采油或提高采收率的基礎(chǔ)。毛管自吸行為研究使得低壓負(fù) 壓或能量衰竭的油氣藏注水開發(fā)取得了很大成效。然而，由于低滲儲(chǔ)層孔隙細(xì)小，吸水量少，由于天平的漂移和蒸發(fā)作用，以往天平 懸吊法研究低滲巖石毛管自吸行為會(huì)出現(xiàn)吸水量一直不斷增加或波動(dòng)等現(xiàn)象，嚴(yán)重干擾數(shù) 據(jù)處理和毛管自吸行為的深入認(rèn)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一套毛管自吸評(píng)價(jià)裝置，自動(dòng)化程度高，克服了現(xiàn)有毛 管自吸裝置研究低滲巖石毛管自吸的不足。本發(fā)明采用的技術(shù)實(shí)施方案是
一種巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，包括測量部分、承載部分和數(shù)據(jù)處理部分。所述承載部分是一個(gè)升降系統(tǒng)，升降系統(tǒng)的升降端上布置有一個(gè)廣口容器，廣口 容器內(nèi)盛有自吸液體，待測巖心懸掛在廣口容器內(nèi)；
所述測量部分包括質(zhì)量測量裝置、電阻測量裝置，質(zhì)量測量裝置、電阻測量裝置和監(jiān)測 裝置的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)待測巖心、信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理裝置；
所述數(shù)據(jù)處理部分是計(jì)算機(jī)，對(duì)接收到的質(zhì)量、電阻和監(jiān)測信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算。所述承載部分布置在密封支架內(nèi)，密封支架是一個(gè)密封體，隔絕外界空氣。所述升降系統(tǒng)包括相互連接活動(dòng)配合的升降臺(tái)、升降連桿和升降臺(tái)底座，升降連 桿的高度可以調(diào)節(jié)，廣口容器放置在升降臺(tái)上。所述質(zhì)量測量裝置是電子天平，所述質(zhì)量測量裝置是電子天平，電子天平的質(zhì)量
3測量端連接待測巖心、信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)。所述電子天平表面布置有密封罩。所述電子天平的測量端上設(shè)置有掛鉤，掛鉤通過細(xì)線連接懸掛巖心，細(xì)線不可伸 縮彎曲。所述電阻測量裝置包括依次連接的測量電極和電橋儀，測量電極緊貼待測巖心表 面纏繞，電橋儀的信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)。所述監(jiān)測裝置是攝像設(shè)備，信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)。所述廣口容器是透明容器。所述廣口容器內(nèi)底部布置有巖心墊。本發(fā)明所產(chǎn)生的技術(shù)效果
本發(fā)明是一種石油與天然氣勘探開發(fā)過程中油氣層保護(hù)和提高采收率方面的實(shí)驗(yàn)設(shè) 備。本巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀可以深入研究毛管自吸行為，尤其是低滲巖石毛管自吸行為，可 以監(jiān)測巖心自吸過程巖心質(zhì)量、兩電極之間電阻率和自吸前沿的變化，還可優(yōu)選油氣田工 作液，監(jiān)測油氣開發(fā)過程中油氣藏邊、底水侵入速度等。本巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀的自動(dòng)化程 度高，克服了常規(guī)毛管自吸裝置研究低滲巖石毛管自吸的不足，盡量消除了天平漂移和蒸 發(fā)作用產(chǎn)生的吸水量不斷增加或波動(dòng)現(xiàn)象。本巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀的功能強(qiáng)大，主要有以 下幾大功能
(1)監(jiān)測巖心自吸過程中重量和平均飽和度的變化；
(2)監(jiān)測巖心自吸過程中兩電極之間巖心電阻率的變化；
(3)監(jiān)測巖心自吸過程巖心表面液相上升的速率；
(4)測量巖心自吸過程中液相自吸速率；
(5)測量巖心水相自吸的油相或氣相殘余飽和度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢
(1)減弱天平漂移和蒸發(fā)作用對(duì)吸水量測試的影響；
(2)可以測量巖心自吸過程中兩電極電阻率變化，通過自吸流體通過兩電極間的時(shí)間 篩選流體；
(3)隨時(shí)在線拍攝巖心自吸照片，監(jiān)測巖心表面自吸流體的前緣位置；
(4)自動(dòng)化程度高，實(shí)驗(yàn)巖心吸水重量變化、電極間電阻率變化、自吸照片的拍攝全部 采用計(jì)算機(jī)程序設(shè)定后自動(dòng)進(jìn)行。


圖1為儲(chǔ)層巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖中代號(hào)含義1 一電子天平；2—玻璃罩；3—掛鉤；4一細(xì)線；5 —密封支架； 6—廣口容器；7—巖心；8—測量電極；9一自吸液體；10—巖心墊；11 一升降臺(tái)；12 —升降 連桿；13—升降臺(tái)底座；14一蓋子；15—電極引線口 ；16—智能LCR電橋儀；17—攝像頭； 18—計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，包括承載部分、機(jī)械部分和數(shù)據(jù)處理部分
數(shù)據(jù)處理部分是計(jì)算機(jī)1 8，測量部分的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)18的信號(hào)輸入端。承載部分是一個(gè)升降系統(tǒng)。升降系統(tǒng)布置在密封支架5的內(nèi)部，密封支架5采用 隔絕空氣的材料制得，使得密封支架5的內(nèi)部與外界空氣隔絕，即使得升降系統(tǒng)即承載部 分與密封支架5外部的空氣隔絕。本實(shí)施例，密封支架5呈六面立方體型，棱邊采用不銹鋼 制作，起到穩(wěn)定電子天平1的作用，六面采用擋風(fēng)玻璃制作，可以起到減少空氣流動(dòng)等環(huán)境 變化對(duì)電子天平測量準(zhǔn)確性的影響的目的。升降系統(tǒng)包括升降臺(tái)11、升降連桿12和升降臺(tái)底座13。升降臺(tái)11是放置廣口容 器6的平臺(tái)。下還依次連接有升降連桿12和升降臺(tái)底座13。升降臺(tái)底座13設(shè)置在密封支 架5的內(nèi)部底面上，升降連桿12的長度可調(diào)節(jié)，固定端與升降臺(tái)底座13相連、升降端連接 升降臺(tái)11。升降臺(tái)11是放置廣口容器6的平臺(tái)，廣口容器6為透明容器，內(nèi)部盛有自吸液 體9，底部放置有巖心墊10。待測巖心7通過細(xì)線4懸掛在廣口容器6的內(nèi)部。通過調(diào)節(jié) 升降連桿12的長度，從而調(diào)節(jié)升降臺(tái)11的高度，即調(diào)節(jié)廣口容器6的高度，從而調(diào)節(jié)巖心 7在自吸流體9中的浸入深度。本實(shí)施例中，廣口容器6為透明玻璃制成，頂端布置有蓋子 14，且該蓋子14上具有一條狹縫，可以使得懸掛巖心7的細(xì)線4穿過，同時(shí)狹縫的結(jié)構(gòu)可以 減少自吸液體9的蒸發(fā)。廣口容器6的側(cè)面布置有測量電極8的電極引線口 15。測量部分包括質(zhì)量測量裝置、電阻測量裝置和監(jiān)測裝置，質(zhì)量測量裝置和電阻測 量裝置一端連接待測巖心，一端連接數(shù)據(jù)處理裝置；
質(zhì)量測量裝置是電子天平1。電子天平1的表面布置有密封罩，使電子天平1與空氣隔 絕，不受外界影響。本實(shí)施例采用玻璃罩2，降低外界干擾對(duì)電子天平1測量巖心7質(zhì)量的 影響。電子天平1的質(zhì)量測量端連接待測巖心7、信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)18。本實(shí)施例 采用以下方式連接電子天平1的測量端上設(shè)置有一個(gè)掛鉤3，懸掛巖心7的細(xì)線4連接在 掛鉤3上。并且，掛鉤3為絕緣材料制成，細(xì)線4不可伸縮彎曲，是靜力繩材料制得。通過 上述連接，電子天平1的信號(hào)輸入端采集到巖心7的質(zhì)量參數(shù)，信號(hào)輸出端通過數(shù)據(jù)線和計(jì) 算機(jī)18連接。巖心7在自吸過程中，重量的變化通過電子天平1測量后由計(jì)算機(jī)18上的 程序自動(dòng)采集。電阻測量裝置主要為智能LCR電橋儀16、測量電極8及計(jì)算機(jī)18中的采集程序 組成。測量電極8緊貼巖心7表面纏繞，其信號(hào)輸出端通過廣口容器6側(cè)面的電極引線口 15，連接至智能LCR電橋儀16的信號(hào)輸入端。智能LCR測量儀16測量巖心7在自吸過程 中，任意兩電極間電阻率變化，監(jiān)測巖心7吸水前沿位置。監(jiān)測裝置是攝像設(shè)備，本實(shí)施例采用攝像頭17，攝像頭17安裝在密封支架5內(nèi)部， 輸出端連接至計(jì)算機(jī)18。攝像系統(tǒng)由攝像頭I7和計(jì)算機(jī)18中的圖像采集軟件組成。本發(fā)明的使用方法如下
操作升降臺(tái)11升高，當(dāng)廣口容器6到達(dá)一定高度時(shí)，使得巖心7和巖心墊10接觸；繼 續(xù)操作升降臺(tái)11升高，使得巖心7隨著巖心墊10升高，使得懸掛巖心7的細(xì)線4慢慢松弛、 不再受力；最后，使細(xì)線4逐漸脫離電子天平1下的掛鉤3，即使得電子天平1不再承載巖 心7的重量。此時(shí)，掛鉤3空載，此狀態(tài)下，可以校電子天平1，減弱和消除電子天平1漂移 的影響。
校正完電子天平1之后，操作升降臺(tái)11降低，當(dāng)廣口容器6降低到一定高度時(shí)，使 得懸掛巖心7的細(xì)線4重新掛在電子天平1下的掛鉤3上，即使得電子天平1承載巖心7 的重量；繼續(xù)操作升降臺(tái)11降低，使得巖心7和巖心墊10分離，電子天平1完全承載巖心
7的重量。 如此，再改變升降臺(tái)11的高度，即改變巖心7在自吸流體9中的浸入深度。通過 電子天平1實(shí)時(shí)測量巖心7自吸過程中的質(zhì)量變化，并計(jì)算機(jī)18記錄和后期的數(shù)據(jù)處理。測量電極8監(jiān)測巖心7自吸過程中，兩電極之間巖心電阻率的變化，并通過數(shù)據(jù)線 和廣口容器6側(cè)面的電極引線口 15相連、再通過智能LCR電橋儀16的連接和處理，傳輸并 保存在計(jì)算機(jī)18中。攝像頭17拍攝自吸照片，并通過數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)18相連，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸并保存 在計(jì)算機(jī)18中。通過計(jì)算機(jī)18結(jié)合時(shí)間、自吸液體等參數(shù)，計(jì)算出巖心7自吸過程中，平均飽和度 的變化、巖心表面液相上升的速率、液相自吸速率、水相自吸的油相或氣相殘余飽和度等參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，包括測量部分、自吸部分和數(shù)據(jù)處理部分，其特征在于所述自吸部分包括懸掛系統(tǒng)和液面調(diào)節(jié)系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)懸掛待測巖心，使其懸掛高度 固定；液面調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)置有升降裝置的廣口容器，廣口容器內(nèi)部盛有自吸液體，巖心 布置在廣口容器內(nèi)部；所述測量部分包括質(zhì)量測量裝置、電阻測量裝置，質(zhì)量測量裝置、電阻測量裝置和監(jiān)測 裝置的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)待測巖心、信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)處理裝置；所述數(shù)據(jù)處理部分是計(jì)算機(jī)，對(duì)接收到的質(zhì)量、電阻和監(jiān)測信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述自吸部分布置在密 封支架內(nèi)，密封支架是一個(gè)密封體，隔絕外界空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述升降裝置設(shè)置在廣 口容器底部，包括相互連接活動(dòng)配合的升降臺(tái)、升降連桿和升降臺(tái)底座，升降臺(tái)底座固定， 升降 連桿的高度可以調(diào)節(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述質(zhì)量測量裝置是電 子天平，電子天平的質(zhì)量測量端連接待測巖心、信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述電子天平表面布置 有密封罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述電子天平的測量端 上設(shè)置有掛鉤，掛鉤通過細(xì)線連接懸掛巖心，細(xì)線不可伸縮彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述電阻測量裝置包括 依次連接的測量電極和電橋儀，測量電極緊貼待測巖心表面纏繞，電橋儀的信號(hào)輸出端連 接至計(jì)算機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述監(jiān)測裝置是攝像設(shè) 備，信號(hào)輸出端連接至計(jì)算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述廣口容器是透明容。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，其特征在于所述廣口容器內(nèi)底部布置有巖心墊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種巖心毛管自吸評(píng)價(jià)儀，包括測量部分、承載部分和數(shù)據(jù)處理部分，主要由電子天平、智能LCR測量儀、密封支架、升降臺(tái)、攝像頭、帶狹縫蓋子的廣口容器及測量電極組成，升降臺(tái)的升降連桿可以調(diào)節(jié)長度，從而調(diào)節(jié)巖心在自吸流體中的浸入深度，并可使電子天平在自吸過程中不再承重，校正天平，減弱和消除天平漂移的影響。測量電極環(huán)形緊貼巖心表面纏繞，智能LCR測量儀測量巖心自吸過程中任意兩電極間電阻率變化。本發(fā)明的自動(dòng)化程度高，可以監(jiān)測巖心自吸過程中巖心質(zhì)量和兩電極之間電阻率的變化，評(píng)價(jià)巖心自吸液體能力。
文檔編號(hào)G01N5/02GK102072844SQ20101055916
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者蘭林, 康毅力, 張國東, 徐進(jìn), 朱澄清, 李麗, 李群生, 杜新龍, 歐彪, 游利軍, 王世澤, 胡澤, 蔣祖軍, 陳一健 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司