一種非常規(guī)巖心超低滲透率的全自動測試方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N非常規(guī)巖心滲透率的全自動測試方法和測試系統(tǒng)，其中該方法包括：步驟1，取樣巖心，裝入巖心夾持器，布置外圍環(huán)境和壓力；步驟2，獲取樣品的初始參數(shù)，進行自動測試；步驟3，獲取衰減曲線，計算滲透率。
【專利說明】一種非常規(guī)巖心超低滲透率的全自動測試方法和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術，更具體地，涉及一種非常規(guī)巖心超低滲透率的全自動測試方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]巖石作為一種多孔介質(zhì)，包含著大量的微裂隙與孔隙。各種流體在多孔介質(zhì)中流動是巖石中物質(zhì)輸運最重要的過程，對石油地質(zhì)中油氣的運移和儲存等都有直接影響。
[0003]滲透率是描述巖石輸運特性的最重要的參數(shù)，它表示流體流過巖石的容易程度，是制約輸運過程的關鍵物理參數(shù)。對于同一類巖石，由于其生成環(huán)境和內(nèi)部結構的不同，其滲透率的變化可以達幾個數(shù)量級，而對于不同類型的巖石其滲透率變化范圍則更大，可以達到近10個數(shù)量級。
[0004]其中，超低滲透性巖石的測量一直是研究的難點，例如對于富含黏土礦物的巖石，如泥巖和斷層巖以及孔隙度極低的巖漿巖和變質(zhì)巖，其滲透率通常很低，利用常規(guī)的穩(wěn)態(tài)測量方法難以進行精確測量。另外建立穩(wěn)態(tài)流動需要很長的時間，而導致測量效率低下，甚至根本無法測量出樣品的滲透率。但是，由于工程建設的需要，低滲超低滲巖石滲透率的精確測量日益受到重視。
[0005]實驗室目前通用的測量滲透率的方法有穩(wěn)態(tài)法、脈沖法和振蕩法。穩(wěn)態(tài)法是指在樣品的上、下游端施加穩(wěn)定的壓力差ΛΡ，通過測量流經(jīng)樣品的流量Q，依據(jù)達西定律計算滲透率K= (QnLV(APA)0其中L為樣品長度，A為樣品橫截面積，η為流體的黏滯系數(shù)。其中，穩(wěn)態(tài)法主要適用于測量滲透率較高的巖石。
[0006]脈沖法，其測量原理為在原有的穩(wěn)定孔隙壓Ρ2狀態(tài)下，通過在樣品的上游端突然施加一個孔隙壓力脈沖，造成樣品的上游端和下游端之間瞬間存在附加的壓力差(設此時上、下游端瞬間壓力分別為Pl和Ρ2)，隨著流體在樣品中的流動，上、下游端壓力逐漸衰減。通過測量樣品上、下游端的壓力隨時間的變化，可以求得衰減系數(shù)α，進而計算出介質(zhì)的滲透率。
[0007]振蕩法，最早是借鑒于熱擴散系數(shù)測量而提出，即在巖心的上游端施加特定的振蕩壓力，通常為正弦振蕩。由于樣品的滲透性，在樣品的下游端會出現(xiàn)壓力的響應。該響應通常表現(xiàn)為相位延遲和振幅減小，滲透率K和比儲流率β可以通過下式求得:
[0008]
【權利要求】
1.一種非常規(guī)巖心滲透率的全自動測試方法，包括: 步驟1，取樣巖心，裝入巖心夾持器，布置外圍環(huán)境和壓力； 步驟2，獲取樣品的初始參數(shù)，進行自動測試； 步驟3，獲取衰減曲線，計算滲透率。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，步驟I包括: 將待測試巖心裝入巖心夾持器中，接通外圍氣路； 準備外圍環(huán)境，對設備進行加壓，待壓力快飽和時，停止加壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，步驟2包括: 根據(jù)待測試樣品的實際參數(shù)，初始化實驗條件； 自動化測試；其中，自動化測試包括:樣品浸泡、制造差壓、數(shù)據(jù)點記錄、結果曲線生成。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，步驟3包括: 對實驗結果曲線進行調(diào)整和擬合，選擇最佳的衰減曲線，自動計算出滲透率。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，步驟3進一步包括: 確定上下游的壓力差，描述壓力差變化關系為時間相關一元函數(shù)； 基于上下游空腔體積、脫氣面積流涕黏度參數(shù)，根據(jù)上下游的氣體容量比率因子，確定滲透率。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，滲透率K為:
7.一種非常規(guī)巖心滲透率的全自動測試系統(tǒng)，包括氣體傳輸與控制模塊、巖芯夾持模塊、數(shù)據(jù)自動采集和控制模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊； 其中，氣路傳輸與控制模塊用于為巖芯制造差壓和進行氣路傳輸；巖芯夾持模塊用于夾持待測巖芯；數(shù)據(jù)自動采集和控制模塊，用于環(huán)境壓力、溫度和線路壓力的數(shù)據(jù)采集，并且根據(jù)采集數(shù)據(jù)調(diào)控氣控閥的開關；數(shù)據(jù)分析模塊，用于系統(tǒng)總控、數(shù)據(jù)分析和計算滲透率。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，氣路傳輸與控制模塊包括布置在巖芯外部的多個氣控閥、管線和多個傳感器，通過該多個自動控制閥和壓力傳感器獲取或者布置巖芯的壓差；氣路傳輸與控制模塊備有額外的氣室，用于測量高滲透率。
9.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，巖芯夾持模塊配有三軸向加載的鈦合金巖心夾持器，用于分別控制軸壓和圍壓，模擬油氣井地層上覆壓力。
10.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，該數(shù)據(jù)分析模塊包括電路控制子模塊、實時數(shù)據(jù)分析子模塊以及數(shù)據(jù)備份和恢復子模塊； 其中，電路控制子模塊，用于與硬件測試系統(tǒng)交互，根據(jù)不同的測試條件來自動控制硬件氣路，制造測試環(huán)境和條件；其中，實時數(shù)據(jù)分析子模塊，用于對當前進行中的測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，計算滲透率；其中，數(shù)據(jù)備份和恢復子模塊，用于對測試數(shù)據(jù)進行記錄統(tǒng)計、備份恢復； 其中，實時數(shù)據(jù)分析子模塊進一步用于:確定上下游的壓力差，描述壓力差變化關系為時間相關一元函數(shù)；基于上下游空腔體積、脫氣面積流涕黏度參數(shù)，根據(jù)上下游的氣體容量比率因子，確定滲透率。`
【文檔編號】G01N15/08GK103868839SQ201410067099
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】陳掌星, 王志高, 唐俊杰, 黃海平, 劉成林, 李宗星 申請人:王志高, 唐俊杰