本發(fā)明屬于油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征的測(cè)試裝置和方法，可測(cè)量油、氣和水在不同微裂縫發(fā)育狀態(tài)的巖心中的滲流特征。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)油氣資源的不斷消耗，非常規(guī)致密油氣逐漸成為人們所重視的新的現(xiàn)實(shí)勘探、開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。其有效開(kāi)采勢(shì)必能為保障國(guó)家天然氣供需平衡，為國(guó)家在國(guó)際上的能源決策能力提供強(qiáng)大的支持及保障。在致密油氣資源存在良好發(fā)展前景的背景下，許多國(guó)家都將發(fā)展致密油氣上升為國(guó)家能源安全計(jì)劃的重要組成部分。
越來(lái)越多的油氣鉆探實(shí)踐表明，裂縫發(fā)育程度是致密儲(chǔ)層是否能獲得高產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素。裂縫的存在一方面可以顯著提高致密儲(chǔ)層的基質(zhì)滲透率，為流體運(yùn)移提供滲流通道，如區(qū)域裂縫的存在使美國(guó)mesaverde致密儲(chǔ)層滲透率相比基質(zhì)滲透率提高2個(gè)數(shù)量級(jí)，儲(chǔ)集層平面滲透率各向異性相差100倍；對(duì)于裂縫性致密儲(chǔ)層而言，裂縫甚至可以成為油氣分子的主要賦存場(chǎng)所，因此，在裂縫發(fā)育區(qū)打井往往可獲得高產(chǎn)。但是，受強(qiáng)應(yīng)力場(chǎng)、先存構(gòu)造擠壓及破壞性成巖作用的影響，天然裂縫在地下可能呈閉合態(tài)或被完全充填，此時(shí)油氣主要賦存在儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙中，裂縫一方面會(huì)使巖石破裂強(qiáng)度大幅降低；另一方面使水力縫沿著天然裂縫延伸方向進(jìn)行擴(kuò)展，形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到高產(chǎn)。
復(fù)雜的裂縫系統(tǒng)加劇了致密儲(chǔ)層介質(zhì)的復(fù)雜性，導(dǎo)致了復(fù)雜滲流現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，滲流的非線(xiàn)性和流態(tài)的多變性是致密儲(chǔ)層復(fù)雜介質(zhì)中的主要滲流特征，也是當(dāng)今滲流力學(xué)界普遍關(guān)注的難題。關(guān)于含微裂縫的致密儲(chǔ)層，對(duì)其滲流特征，無(wú)論是礦場(chǎng)實(shí)踐還是理論水平，都存在大量空白。因此，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，不但對(duì)油田開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義，而且也將為現(xiàn)代滲流力學(xué)理論注入新的血液。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征測(cè)試裝置和方法，該方法對(duì)致密儲(chǔ)層的巖心進(jìn)行不同程度的微裂縫擴(kuò)展，測(cè)量油、氣和水在致密儲(chǔ)層巖心微裂縫中的滲流特征，為致密儲(chǔ)層的壓裂開(kāi)發(fā)提供必要的技術(shù)支持。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征測(cè)試裝置，包括三軸巖心夾持器、微裂縫擴(kuò)展壓力系統(tǒng)、微裂縫檢測(cè)系統(tǒng)、滲流驅(qū)替系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
作為優(yōu)選，所述的三軸巖心夾持器包括夾持器筒體、橡膠套、前端堵頭、后端堵頭和后端密封帽；筒體內(nèi)壁和橡膠套外壁之間形成圍壓腔；前端堵頭密封結(jié)合于橡膠套的前端口，后端堵頭能滑動(dòng)插裝于橡膠套的后端口內(nèi)，橡膠套內(nèi)壁之內(nèi)為巖心試樣放置腔；密封帽密封結(jié)合于夾持器的出口端，密封帽與后端堵頭之間形成軸壓腔，軸壓腔與圍壓腔完全隔開(kāi)，可以保證施加的軸向壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于圍壓；圍壓腔接口位于夾持器筒體上，軸壓腔接口位于密封帽上；前、后端堵頭與巖心接觸面均為凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽底部中間為超聲波探傷檢測(cè)接口；在前、后端堵頭的凹槽兩邊與巖心接觸面上有應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口、流體入口和出口。
作為優(yōu)選，所述的微裂縫擴(kuò)展壓力系統(tǒng)包括軸向加壓裝置和徑向加壓裝置，其中軸向加壓裝置用來(lái)擴(kuò)展微裂縫，包括軸向壓力手搖泵、精密壓力表、燒杯和二通開(kāi)關(guān)，經(jīng)耐高壓管線(xiàn)把上述設(shè)備連接后，接入三軸巖心夾持器的軸壓腔接口，打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)，軸向壓力手搖泵將燒杯中的水壓入軸壓腔；徑向加壓裝置用來(lái)給巖心施加圍壓，模擬地層上覆壓力，包括圍壓?jiǎn)胃谆钊?、二通開(kāi)關(guān)、精密壓力表和燒杯，經(jīng)耐高壓管線(xiàn)把上述設(shè)備連接后，接入三軸巖心夾持器的圍壓腔接口，打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)，圍壓?jiǎn)胃谆钊脤乃畨喝雵鷫呵弧?/p>
作為優(yōu)選，所述的微裂縫檢測(cè)系統(tǒng)包括超聲波探傷儀和應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀，其中超聲波探傷儀通過(guò)測(cè)量超聲波在巖心中的傳播時(shí)間，計(jì)算出超聲波的波速，以及測(cè)量超聲波曲線(xiàn)，計(jì)算超聲波曲線(xiàn)下的面積，利用波速和面積兩個(gè)指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)巖心的微裂縫發(fā)育與演化特征，包括發(fā)射換能器、接收換能器和超聲波儀，將發(fā)射換能器、接收換能器分別安裝在前、后端堵頭的凹槽中，與凹槽底部中間的超聲波探傷檢測(cè)接口相連，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接超聲波儀；應(yīng)變檢測(cè)儀通過(guò)測(cè)量得到巖心在軸向、徑向方向的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，利用應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)巖心微裂縫的擴(kuò)展和變形特征，包括徑向應(yīng)變測(cè)量片、軸向應(yīng)變片和應(yīng)力應(yīng)變儀，徑向應(yīng)變測(cè)量片貼于靠近后端堵頭的巖心端面上，與后端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口相連，軸向應(yīng)變片貼于靠近前端堵頭的巖心外壁上，與前端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口相連，經(jīng)過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接應(yīng)力應(yīng)變儀。
作為優(yōu)選，所述的滲流驅(qū)替系統(tǒng)包括氣體注入裝置、液體注入裝置和回壓加壓裝置，其中氣體注入裝置包括氣瓶、氣體增壓中間活塞容器罐、進(jìn)氣壓力低壓調(diào)節(jié)閥、進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥、氣體增壓?jiǎn)胃谆钊?、三通開(kāi)關(guān)、二通開(kāi)關(guān)、精密壓力表和燒杯，氣瓶中的氣體進(jìn)入到氣體增壓中間活塞容器罐，經(jīng)氣體增壓?jiǎn)胃谆钊迷鰤汉螅暨M(jìn)行穩(wěn)態(tài)驅(qū)替則氣體經(jīng)由進(jìn)氣壓力低壓調(diào)節(jié)閥或進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥通過(guò)六通閥進(jìn)入三軸巖心夾持器的流體入口，若進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)驅(qū)替則氣體由二通開(kāi)關(guān)通過(guò)六通閥進(jìn)入三軸巖心夾持器的流體入口；液體注入裝置包括雙缸活塞驅(qū)替泵、中間活塞容器油罐、中間活塞容器水罐、精密壓力表、六通閥、燒杯和二通開(kāi)關(guān)，在雙缸活塞驅(qū)替泵的作用下，通過(guò)六通閥的調(diào)節(jié)，可以分別使中間活塞容器油罐和中間活塞容器水罐的油、水經(jīng)六通閥進(jìn)入三軸巖心夾持器的流體入口；回壓加壓裝置包括回壓閥、回壓手搖泵、精密壓力表、二通開(kāi)關(guān)和燒杯，經(jīng)耐高壓管線(xiàn)連接后，打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)，回壓手搖泵將燒杯的水壓入回壓閥中，回壓閥與三軸巖心夾持器的流體出口相連，通過(guò)在流體出口施加壓力來(lái)模擬地層壓力環(huán)境。
作為優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電子天平、電子皂沫流量計(jì)、油或水接收計(jì)量容器和三通開(kāi)關(guān)，經(jīng)耐高壓管線(xiàn)連接后，連入滲流驅(qū)替系統(tǒng)中的回壓閥，通過(guò)三通開(kāi)關(guān)控制，當(dāng)驅(qū)替介質(zhì)為氣體時(shí)，流入電子皂沫流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)驅(qū)替介質(zhì)為水或油時(shí)，流入油或水接收計(jì)量容器，利用電子天平稱(chēng)量質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量密度換算出體積，計(jì)算流量。
一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征的方法，所述的測(cè)試裝置用于不同微裂縫擴(kuò)展程度下氣體的單相滲流特征測(cè)量，包括以下步驟：
步驟一：選擇帶微裂縫的致密儲(chǔ)層天然巖心，將徑向、軸向應(yīng)變測(cè)量片貼好后，將巖心裝入三軸巖心夾持器，保證徑向、軸向應(yīng)變片與前、后端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口貼緊，巖心前后端面與前、后端堵頭凹槽內(nèi)的聲波探頭貼緊，擰緊夾持器的前端堵頭；打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)，利用圍壓?jiǎn)胃谆钊媒o巖心加載圍壓至3mpa，保持圍壓恒定，關(guān)閉夾持器入口，出口跟抽真空裝置連接，對(duì)巖心抽真空4-6h后，關(guān)閉出口，出口端接入回壓加壓裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；步驟二：打開(kāi)六通閥上與氣體注入裝置相連的開(kāi)關(guān)，關(guān)閉二通開(kāi)關(guān)，打開(kāi)三通開(kāi)關(guān)和二通開(kāi)關(guān)，氣體直接通入夾持器中，密閉2-4h，觀(guān)察精密壓力表有無(wú)變化，檢查整個(gè)驅(qū)替裝置的氣密性；
步驟三：氣瓶中的氣體進(jìn)入氣體增壓中間活塞容器罐后，由氣體增壓?jiǎn)胃谆钊眠M(jìn)行增壓至15mpa，由回壓手搖泵加回壓至10mpa，由進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)注入壓力緩慢由0增加至10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，氣體流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥后，保持30-40min后，由電子皂膜流量計(jì)測(cè)定氣體單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；打開(kāi)超聲波儀測(cè)量和記錄此時(shí)未加軸壓狀態(tài)下超聲波的波速和超聲波曲線(xiàn)，打開(kāi)應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄徑向、軸向應(yīng)變；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟四：打開(kāi)軸向壓力手搖泵，給軸壓腔逐漸加壓，開(kāi)始對(duì)巖心進(jìn)行微裂縫擴(kuò)展，加壓至10mpa后，恒定軸壓保持不變，分別打開(kāi)超聲波儀和應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變；進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)注入壓力為10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，回壓為10mpa，氣體流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥后，保持30-40min后，由電子皂膜流量計(jì)測(cè)定氣體單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟五：在軸壓20、30、40、50mpa條件下分別重復(fù)步驟四，測(cè)量和記錄4組不同微裂縫擴(kuò)展條件下的超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變，以及每組微裂縫擴(kuò)展條件下的8組穩(wěn)定壓力和穩(wěn)定流量的氣體滲流數(shù)據(jù)；
步驟六：關(guān)閉整個(gè)測(cè)試裝置，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa與超聲波波速的關(guān)系曲線(xiàn)，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa下的超聲波曲線(xiàn)，分析超聲波曲線(xiàn)的變化特征，計(jì)算每個(gè)超聲波曲線(xiàn)下的面積，然后以軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和超聲波曲線(xiàn)下的面積為基準(zhǔn)，利用微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波波速-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波曲線(xiàn)下的面積-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，得到表征微裂縫擴(kuò)展的指標(biāo)參數(shù)；分別繪制徑向、軸向應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系曲線(xiàn)，分析微裂縫擴(kuò)展程度與巖心變形之間的關(guān)系；繪制不同微裂縫擴(kuò)展程度下的氣體壓力平方差與流量關(guān)系的單相滲流特征曲線(xiàn)。
作為優(yōu)選，所述的測(cè)試裝置用于不同微裂縫擴(kuò)展程度下油或水的單相滲流特征測(cè)量，包括以下步驟：
步驟一：選擇帶微裂縫的致密儲(chǔ)層天然巖心，將徑向、軸向應(yīng)變測(cè)量片貼好后，將巖心裝入三軸巖心夾持器，保證徑向、軸向應(yīng)變片與前、后端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口貼緊，巖心前后端面與前、后端堵頭凹槽內(nèi)的聲波探頭貼緊，擰緊夾持器的前端堵頭；打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)，利用圍壓?jiǎn)胃谆钊媒o巖心加載圍壓至3mpa，保持圍壓恒定，關(guān)閉夾持器入口，出口跟抽真空裝置連接，對(duì)巖心抽真空4-6h后，關(guān)閉出口，出口端接入回壓加壓裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
步驟二：打開(kāi)六通閥、上與中間活塞容器油罐或中間活塞容器水罐中相連的開(kāi)關(guān)，由回壓手搖泵加回壓至10mpa，利用雙缸活塞驅(qū)替泵將容器中的油或水驅(qū)替進(jìn)入夾持器中的巖心，恒定注入壓力條件下進(jìn)行驅(qū)替，注入壓力為10.5mpa，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，油或水流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥后，保持30-40min后，由電子天平稱(chēng)量質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量密度換算出體積，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；打開(kāi)超聲波儀測(cè)量和記錄此時(shí)未加軸壓狀態(tài)下超聲波的波速和超聲波曲線(xiàn)，打開(kāi)應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄徑向、軸向應(yīng)變；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟三：打開(kāi)軸向壓力手搖泵，給軸壓腔逐漸加壓，開(kāi)始對(duì)巖心進(jìn)行微裂縫擴(kuò)展，加壓至10mpa后，恒定軸壓保持不變，分別打開(kāi)超聲波儀和應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變；油或水的注入壓力為10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，回壓為10mpa，油或水流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥后，保持30-40min后，由電子天平測(cè)定油或水單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟四：在軸壓20、30、40、50mpa條件下分別重復(fù)步驟三，測(cè)量和記錄4組不同微裂縫擴(kuò)展條件下的超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變，以及每組微裂縫擴(kuò)展條件下的8組穩(wěn)定壓力和穩(wěn)定流量的油或水滲流數(shù)據(jù)；
步驟五：關(guān)閉整個(gè)測(cè)試裝置，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa與超聲波波速的關(guān)系曲線(xiàn)，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa下的超聲波曲線(xiàn)，分析超聲波曲線(xiàn)的變化特征，計(jì)算每個(gè)超聲波曲線(xiàn)下的面積，然后以軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和超聲波曲線(xiàn)下的面積為基準(zhǔn)，利用微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波波速-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波曲線(xiàn)下的面積-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，得到表征微裂縫擴(kuò)展的指標(biāo)參數(shù)；分別繪制徑向、軸向應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系曲線(xiàn)，分析微裂縫擴(kuò)展程度與巖心變形之間的關(guān)系；繪制不同微裂縫擴(kuò)展程度下的油或水的壓差與流量關(guān)系的單相滲流特征曲線(xiàn)。
作為優(yōu)選，所述的測(cè)試裝置將三通開(kāi)關(guān)用油水分離器取代，還可以進(jìn)行不同微裂縫擴(kuò)展程度下的油水兩相滲流特征測(cè)量；三通開(kāi)關(guān)用氣液分離器取代，還可以進(jìn)行不同微裂縫擴(kuò)展程度下氣、水兩相和氣、油兩相滲流特征測(cè)量。
本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明公開(kāi)的測(cè)試裝置和方法測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，組裝方便，操作簡(jiǎn)單；(2)用應(yīng)變和超聲波兩種手段實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)致密儲(chǔ)層巖心微裂縫的擴(kuò)展發(fā)育情況；(3)既能夠測(cè)量油、氣和水在致密儲(chǔ)層微裂縫中的單相滲流特征，又可以測(cè)量油氣、水氣和油水兩相滲流特征。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1-氣瓶；2、3-氣體增壓中間活塞容器罐；5-進(jìn)氣壓力低壓調(diào)節(jié)閥；6-進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥；7、27-六通閥；4、8、13、19、22、26-精密壓力表；9-三軸巖心夾持器；10-超聲波探傷儀；11-應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)儀；12-回壓閥；14-回壓手搖泵；15、20、24、30、32-燒杯；16-電子皂膜流量計(jì)；17-油或水接收計(jì)量容器；18-電子天平；21-軸向壓力手搖泵；23-圍壓?jiǎn)胃谆钊茫?5-中間活塞容器水罐；28-中間活塞容器油罐；29-雙缸活塞驅(qū)替泵；31-氣體增壓?jiǎn)胃谆钊茫?3、34、38-三通開(kāi)關(guān)；35、36、37、39、40、41、42-二通開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。
本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
實(shí)施例1
一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征的方法，其特征在于，所述的測(cè)試裝置用于不同微裂縫擴(kuò)展程度下氣體的單相滲流特征測(cè)量，包括以下步驟：
步驟一：選擇帶微裂縫的致密儲(chǔ)層天然巖心，將徑向、軸向應(yīng)變測(cè)量片貼好后，將巖心裝入三軸巖心夾持器9，保證徑向、軸向應(yīng)變片與前、后端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口貼緊，巖心前后端面與前、后端堵頭凹槽內(nèi)的聲波探頭貼緊，擰緊夾持器的前端堵頭；打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)40，利用圍壓?jiǎn)胃谆钊?3給巖心加載圍壓至3mpa，保持圍壓恒定，關(guān)閉夾持器入口，出口跟抽真空裝置連接，對(duì)巖心抽真空4-6h后，關(guān)閉出口，出口端接入回壓加壓裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
步驟二：打開(kāi)六通閥7上與氣體注入裝置相連的開(kāi)關(guān)，關(guān)閉二通開(kāi)關(guān)36，打開(kāi)三通開(kāi)關(guān)33、34和二通開(kāi)關(guān)35，氣體直接通入夾持器中，密閉2-4h，觀(guān)察精密壓力表4、8有無(wú)變化，檢查整個(gè)驅(qū)替裝置的氣密性；
步驟三：氣瓶1中的氣體進(jìn)入氣體增壓中間活塞容器罐2、3后，由氣體增壓?jiǎn)胃谆钊?1進(jìn)行增壓至15mpa，由回壓手搖泵14加回壓至10mpa，由進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)注入壓力緩慢由0增加至10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，氣體流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥12后，保持30-40min后，由電子皂膜流量計(jì)16測(cè)定氣體單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；打開(kāi)超聲波儀測(cè)量和記錄此時(shí)未加軸壓狀態(tài)下超聲波的波速和超聲波曲線(xiàn)，打開(kāi)應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄徑向、軸向應(yīng)變；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟四：打開(kāi)軸向壓力手搖泵21，給軸壓腔逐漸加壓，開(kāi)始對(duì)巖心進(jìn)行微裂縫擴(kuò)展，加壓至10mpa后，恒定軸壓保持不變，分別打開(kāi)超聲波儀和應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變；進(jìn)氣壓力高壓調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)注入壓力為10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，回壓為10mpa，氣體流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥12后，保持30-40min后，由電子皂膜流量計(jì)16測(cè)定氣體單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟五：在軸壓20、30、40、50mpa條件下分別重復(fù)步驟四，測(cè)量和記錄4組不同微裂縫擴(kuò)展條件下的超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變，以及每組微裂縫擴(kuò)展條件下的8組穩(wěn)定壓力和穩(wěn)定流量的氣體滲流數(shù)據(jù)；
步驟六：關(guān)閉整個(gè)測(cè)試裝置，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa與超聲波波速的關(guān)系曲線(xiàn)，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa下的超聲波曲線(xiàn)，分析超聲波曲線(xiàn)的變化特征，計(jì)算每個(gè)超聲波曲線(xiàn)下的面積，然后以軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和超聲波曲線(xiàn)下的面積為基準(zhǔn)，利用微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波波速-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波曲線(xiàn)下的面積-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，得到表征微裂縫擴(kuò)展的指標(biāo)參數(shù)；分別繪制徑向、軸向應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系曲線(xiàn)，分析微裂縫擴(kuò)展程度與巖心變形之間的關(guān)系；繪制不同微裂縫擴(kuò)展程度下的氣體壓力平方差與流量關(guān)系的單相滲流特征曲線(xiàn)。
實(shí)施例2
一種致密儲(chǔ)層微裂縫擴(kuò)展及滲流特征的方法，所述的測(cè)試裝置用于不同微裂縫擴(kuò)展程度下油的單相滲流特征測(cè)量，包括以下步驟：
步驟一：選擇帶微裂縫的致密儲(chǔ)層天然巖心，將徑向、軸向應(yīng)變測(cè)量片貼好后，將巖心裝入三軸巖心夾持器9，保證徑向、軸向應(yīng)變片與前、后端堵頭上的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)接口貼緊，巖心前后端面與前、后端堵頭凹槽內(nèi)的聲波探頭貼緊，擰緊夾持器的前端堵頭；打開(kāi)二通開(kāi)關(guān)40，利用圍壓?jiǎn)胃谆钊?3給巖心加載圍壓至3mpa，保持圍壓恒定，關(guān)閉夾持器入口，出口跟抽真空裝置連接，對(duì)巖心抽真空4-6h后，關(guān)閉出口，出口端接入回壓加壓裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
步驟二：打開(kāi)六通閥7、27上與中間活塞容器油罐28相連的開(kāi)關(guān)，由回壓手搖泵14加回壓至10mpa，利用雙缸活塞驅(qū)替泵29將容器中的油驅(qū)替進(jìn)入夾持器中的巖心，恒定注入壓力條件下進(jìn)行驅(qū)替，注入壓力為10.5mpa，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，油流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥12后，保持30-40min后，由電子天平18稱(chēng)量質(zhì)量，通過(guò)測(cè)量密度換算出體積，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；打開(kāi)超聲波儀測(cè)量和記錄此時(shí)未加軸壓狀態(tài)下超聲波的波速和超聲波曲線(xiàn)，打開(kāi)應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄徑向、軸向應(yīng)變；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟三：打開(kāi)軸向壓力手搖泵21，給軸壓腔逐漸加壓，開(kāi)始對(duì)巖心進(jìn)行微裂縫擴(kuò)展，加壓至10mpa后，恒定軸壓保持不變，分別打開(kāi)超聲波儀和應(yīng)力應(yīng)變儀測(cè)量和記錄超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變；油的注入壓力為10.5mpa恒定，在這過(guò)程中保持圍壓與注入壓力的差值為3mpa，回壓為10mpa，油流過(guò)巖心，由夾持器出口流出進(jìn)入回壓閥12后，保持30-40min后，由電子天平18測(cè)定油單位時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定流量，測(cè)3-5次，取平均值；然后按照0.5mpa的壓力梯度增量來(lái)調(diào)節(jié)注入壓力，并隨注入壓力的變化調(diào)節(jié)圍壓，圍壓每次的增量與注入壓力的增量相同，回壓保持不變，測(cè)定8組不同注入壓力下的穩(wěn)定流量；把注入壓力和圍壓降到初始的10.5mpa和13.5mpa；
步驟四：在軸壓20、30、40、50mpa條件下分別重復(fù)步驟三，測(cè)量和記錄4組不同微裂縫擴(kuò)展條件下的超聲波波速、超聲波曲線(xiàn)和徑向、軸向的應(yīng)變，以及每組微裂縫擴(kuò)展條件下的8組穩(wěn)定壓力和穩(wěn)定流量的油滲流數(shù)據(jù)；
步驟五：關(guān)閉整個(gè)測(cè)試裝置，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa與超聲波波速的關(guān)系曲線(xiàn)，繪制軸壓0、10、20、30、40、50mpa下的超聲波曲線(xiàn)，分析超聲波曲線(xiàn)的變化特征，計(jì)算每個(gè)超聲波曲線(xiàn)下的面積，然后以軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和超聲波曲線(xiàn)下的面積為基準(zhǔn)，利用微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波波速-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波波速和微裂縫擴(kuò)展程度＝(任意周壓下的超聲波曲線(xiàn)下的面積-軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積)×100％/軸壓為0mpa時(shí)的超聲波曲線(xiàn)下的面積兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算，得到表征微裂縫擴(kuò)展的指標(biāo)參數(shù)；分別繪制徑向、軸向應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系曲線(xiàn)，分析微裂縫擴(kuò)展程度與巖心變形之間的關(guān)系；繪制不同微裂縫擴(kuò)展程度下的油的壓差與流量關(guān)系的單相滲流特征曲線(xiàn)。
以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。