低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置及測(cè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置。該裝置包括氣驅(qū)單元、液驅(qū)單元、第一六通閥、圍壓泵、巖心夾持器、第二六通閥、液體測(cè)量單元和氣體測(cè)量單元；氣體測(cè)量單元包括干燥器、精密電子秤和氣體質(zhì)量流量計(jì)，干燥器的出口端與氣體質(zhì)量流量計(jì)相連通，干燥器設(shè)置在精密電子秤上；氣驅(qū)單元和液驅(qū)單元通過(guò)第一六通閥與巖心夾持器的進(jìn)口相連通，液體測(cè)量單元和干燥器的進(jìn)口端通過(guò)第二六通閥與巖心夾持器的出口相連通，圍壓泵與巖心夾持器的圍壓口相連通。本發(fā)明還提供一種低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，其使用上述的測(cè)定裝置。本發(fā)明的測(cè)定裝置和測(cè)定方法能夠精確地獲得巖心出口端水相數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確獲得氣水相對(duì)滲透率。
【專利說(shuō)明】低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置及測(cè)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置及測(cè)定方法，屬于石油開 采【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 油藏的巖石和流體的物性參數(shù)是油田開發(fā)和油藏工程研究的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是編 制油氣田開發(fā)方案和計(jì)算儲(chǔ)量、研究?jī)?chǔ)層性質(zhì)、進(jìn)行油層對(duì)比、分析油田動(dòng)態(tài)的重要依據(jù)。 室內(nèi)開發(fā)實(shí)驗(yàn)是獲取巖石、流體W及流體與巖石共同作用的物性參數(shù)的主要手段。而相對(duì) 滲透率的測(cè)量是室內(nèi)開發(fā)實(shí)驗(yàn)中最重要、最基本的測(cè)量方法和技術(shù)。目前，在石油地質(zhì)行 業(yè)，巖也分析試驗(yàn)工作中，現(xiàn)有的相滲測(cè)試方法主要針對(duì)中高滲油氣藏，對(duì)于低滲-致密油 氣藏，由于其具有物性復(fù)雜、滲流規(guī)律異常的特點(diǎn)，現(xiàn)有相滲測(cè)試規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不適用于 低滲-致密巖也。
[0003] 非穩(wěn)態(tài)法氣-油（水）相對(duì)滲透率測(cè)定是WBuckl巧-Leverett-維兩相氣驅(qū)水 前緣推進(jìn)理論為基礎(chǔ)的。忽略毛管壓力和重力作用，假設(shè)兩相不互溶流體不可壓縮，巖樣任 一界面內(nèi)氣液飽和度是均勻的。實(shí)驗(yàn)時(shí)不是同時(shí)向巖也中注入兩種流體，而是將巖也事先 用一種流體飽和，用另一種流體進(jìn)行驅(qū)替。在氣驅(qū)水過(guò)程中，氣水飽和度在多孔介質(zhì)中的分 布是距離和時(shí)間的函數(shù)，該個(gè)過(guò)程稱為非穩(wěn)定過(guò)程。按照模擬條件的要求，在氣藏巖樣上進(jìn) 行恒壓差或者恒速度氣驅(qū)水實(shí)驗(yàn)，在巖樣出口端記錄每種流體的產(chǎn)量和巖樣兩端的壓力差 隨時(shí)間的變化，用非穩(wěn)態(tài)法計(jì)算得到氣一水相對(duì)滲透率，并繪制氣一水相對(duì)滲透率與含水 飽和度的關(guān)系曲線。
[0004] 上述現(xiàn)有非穩(wěn)態(tài)法氣-水相對(duì)滲透率測(cè)定實(shí)驗(yàn)方法，采用水體積計(jì)量管作為水相 體積量的計(jì)量裝置，在氣驅(qū)水過(guò)程中，記錄巖樣出口端的出水量。水體積計(jì)量管的最小分度 值為0.山以對(duì)于孔滲性較好的巖也，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中氣驅(qū)出的水量較多，可W較準(zhǔn)確地對(duì)出水 量進(jìn)行計(jì)量，因此該方法適用于中、高滲等常規(guī)巖也測(cè)試。但對(duì)于低滲-致密巖也來(lái)講，其 孔隙度和滲透率較常規(guī)巖也都要低得多（滲透率可低至0. 1血W下，孔隙度可低至10%W 下），在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，氣驅(qū)出的水量會(huì)很少，該樣由于精度達(dá)不到要求，若仍采用水體積計(jì)量 管，無(wú)法準(zhǔn)確獲得巖也出口端水相體積，甚至根本無(wú)法計(jì)量。
[0005] 因此，現(xiàn)有的氣一水相對(duì)滲透率測(cè)定方法無(wú)法獲得精確的巖也出口端水相數(shù)據(jù)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠甚至完全錯(cuò)誤，限制了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種低滲致密巖也氣水相對(duì) 滲透率測(cè)定裝置及測(cè)定方法，能夠較精確地獲得巖也出口端水相數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確獲得氣水 相對(duì)滲透率。
[0007] 本發(fā)明的目的通過(guò)W下技術(shù)方案得W實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，該裝置包括氣驅(qū)單元、液驅(qū)單元、第 一六通閥、圍壓粟、巖也夾持器、第二六通閥、液體測(cè)量單元和氣體測(cè)量單元；
[0009] 所述巖也夾持器包括進(jìn)口、出口和圍壓口；
[0010] 所述氣體測(cè)量單元包括干燥器、精密電子砰和氣體質(zhì)量流量計(jì)，所述干燥器包括 進(jìn)口端和出口端，所述干燥器的出口端與所述氣體質(zhì)量流量計(jì)相連通，所述干燥器設(shè)置在 所述精密電子砰上；
[0011] 所述氣驅(qū)單元和所述液驅(qū)單元分別通過(guò)第一六通閥與所述巖也夾持器的進(jìn)口相 連通，所述液體測(cè)量單元和所述干燥器的進(jìn)口端分別通過(guò)第二六通閥與所述巖也夾持器的 出口相連通，所述圍壓粟與所述巖也夾持器的圍壓口相連通。
[0012] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，所述氣驅(qū)單元為高壓氣體（例 如氮?dú)猓┑陌l(fā)生及驅(qū)替單元，用于將氣體注入巖也進(jìn)行驅(qū)替；所述液驅(qū)單元將驅(qū)替液體注 入巖也進(jìn)行驅(qū)替；所述液體測(cè)量單元能夠測(cè)量從巖也夾持器出口流出的液體；所述氣體測(cè) 量單元能夠測(cè)量氣驅(qū)水狀態(tài)下從巖也夾持器出口流出的液體及氣體。第一六通閥和第二六 通閥能夠?qū)崿F(xiàn)管路的快速切換。
[0013] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，干燥器和精密電子砰的組合能 夠精確測(cè)得氣驅(qū)水狀態(tài)下從巖也夾持器出口流出的被驅(qū)替的液體的量，能夠較精確地獲得 巖也出口端水相數(shù)據(jù)，提高測(cè)量精度，克服低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定水相計(jì)量誤 差大、無(wú)法計(jì)量的缺點(diǎn)；優(yōu)選的，所述精密電子砰的精度為0. 005g。
[0014] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，優(yōu)選的，所述氣驅(qū)單元包括氣 源、氣體增壓粟、高壓容器和加濕器，所述氣源、氣體增壓粟、高壓容器、加濕器依次連通，所 述加濕器分別與所述高壓容器和所述第一六通閥相連通。
[0015] 根據(jù)具體實(shí)施方案，上述氣驅(qū)單元還包括第一氣驅(qū)閥口和第二氣驅(qū)閥口，所述第 一氣驅(qū)閥口設(shè)置在所述氣源和所述氣體增壓粟之間，所述第二氣驅(qū)閥口設(shè)置在所述加濕器 和所述第一六通閥之間。第一氣驅(qū)閥口和第二氣驅(qū)閥口可W開關(guān)氣驅(qū)單元的管路。
[0016] 根據(jù)具體實(shí)施方案，上述氣驅(qū)單元還包括氣驅(qū)單元壓力感受器，所述氣驅(qū)單元壓 力感受器是指在氣驅(qū)單元管路中，用于測(cè)定氣驅(qū)單元驅(qū)替氣流的壓力，優(yōu)選將氣驅(qū)單元壓 力感受器設(shè)置在加濕器上。
[0017] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，優(yōu)選的，所述液驅(qū)單元包括驅(qū) 替粟和模擬地層水源，所述模擬地層水源分別與所述驅(qū)替粟和所述第一六通閥相連通。
[0018] 上述的模擬地層水源能夠產(chǎn)生模擬地層水，模擬地層水能夠模擬油藏油層水的理 化狀態(tài)。
[0019] 根據(jù)具體實(shí)施方案，上述液驅(qū)單元還包括液驅(qū)閥口，所述液驅(qū)閥口設(shè)置在所述模 擬地層水源和所述驅(qū)替粟之間。
[0020] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，優(yōu)選的，所述液體測(cè)量單元包 括量筒、至少一個(gè)的水體積計(jì)量管，所述水體積計(jì)量管串聯(lián)連接所述量筒后與所述第二六 通閥相連接。
[0021] 上述的量筒是通過(guò)轉(zhuǎn)接閥口串聯(lián)進(jìn)入液體測(cè)量單元的管路的；多個(gè)的水體積計(jì)量 管通過(guò)轉(zhuǎn)接閥口實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接，然后連接進(jìn)入液體測(cè)量單元的管路。
[0022] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置中，優(yōu)選的，該測(cè)定裝置還包括第 一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設(shè)置在所述巖也夾持器的進(jìn)口和第 一六通閥之間，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述巖也夾持器的出口和第二六通閥之間。
[0023] 本發(fā)明還提供一種低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，其使用上述的低滲致 密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，包括如下步驟：
[0024] 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通液驅(qū)單元、液體測(cè)量單元，關(guān)閉氣驅(qū)單元、氣 體測(cè)量單元；
[00巧]將已飽和模擬地層水的巖樣裝入巖也夾持器，用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模擬地 層水源中的模擬地層水通過(guò)巖樣，待巖也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止；
[0026] 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通氣驅(qū)單元、氣體測(cè)量單元，關(guān)閉液驅(qū)單元、液 體測(cè)量單元；
[0027] 氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖也夾持器中的模擬地層水，記錄各個(gè)時(shí)刻的產(chǎn)氣量及產(chǎn)水 量；
[0028] 氣驅(qū)水至殘余水狀態(tài)，測(cè)定殘余水狀態(tài)下氣相有效滲透率；
[0029] 在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率測(cè)定后，再W1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力 分別測(cè)定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生奈流；如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效 滲透率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10 %，則發(fā)生奈流，實(shí)驗(yàn)失敗，重新選擇驅(qū)替壓力， 再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0030] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法中，用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模 擬地層水源中的模擬地層水通過(guò)巖樣，其目的是使巖也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定，因此，其 恒定的液體壓力沒有具體的限定，只需使液體流過(guò)，達(dá)到流量穩(wěn)定即可。
[0031] 上述的用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模擬地層水源中的模擬地層水通過(guò)巖樣，待巖 也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止的步驟可W得到計(jì)算水相滲透率的參數(shù)。
[0032] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法中，氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖也夾持器 中的模擬地層水中，恒壓驅(qū)替根據(jù)空氣滲透率、水相滲透率選取合適的驅(qū)替壓差，即恒壓的 驅(qū)替壓力選擇依據(jù)是一般滲透率越低選擇的驅(qū)替壓差越大。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的過(guò)程中可W在經(jīng) 驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行幾次嘗試。初始?jí)翰畋仨毐ＷC既能克服末端效應(yīng)又不產(chǎn)生奈流，可選擇 5. 5MPa的壓差進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)于如何判斷產(chǎn)生奈流，即在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率 測(cè)定后，再W1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力分別測(cè)定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生奈流； 如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效滲透率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10%， 則發(fā)生奈流，實(shí)驗(yàn)失敗，重新選擇驅(qū)替壓力，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0033] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法中，優(yōu)選的，該測(cè)定方法還包括測(cè) 定模擬地層水的密度，將測(cè)得的從巖也夾持器出口流出的被驅(qū)替的驅(qū)出水的重量換算成體 積的步驟。
[0034] 上述的低滲致密巖也氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法中，優(yōu)選的，該測(cè)定方法還包括對(duì) 所得的數(shù)據(jù)用非穩(wěn)態(tài)法計(jì)算得到氣水相對(duì)滲透率，并繪制氣水相對(duì)滲透率與含水飽和度的 關(guān)系曲線的步驟。
[00巧]上述的非穩(wěn)態(tài)法計(jì)算氣水相對(duì)滲透率是指Buckley-Leverett-維驅(qū)替機(jī)理推導(dǎo) 的不穩(wěn)定法相對(duì)滲透率計(jì)算方法，其計(jì)算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：該裝置包括氣驅(qū)單元、 液驅(qū)單元、第一六通閥、圍壓泵、巖心夾持器、第二六通閥、液體測(cè)量單元和氣體測(cè)量單元； 所述巖心夾持器包括進(jìn)口、出口和圍壓口； 所述氣體測(cè)量單元包括干燥器、精密電子秤和氣體質(zhì)量流量計(jì)，所述干燥器包括進(jìn)口 端和出口端，所述干燥器的出口端與所述氣體質(zhì)量流量計(jì)相連通，所述干燥器設(shè)置在所述 精密電子秤上； 所述氣驅(qū)單元和所述液驅(qū)單元分別通過(guò)第一六通閥與所述巖心夾持器的進(jìn)口相連通， 所述液體測(cè)量單元和所述干燥器的進(jìn)口端分別通過(guò)第二六通閥與所述巖心夾持器的出口 相連通，所述圍壓泵與所述巖心夾持器的圍壓口相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：所述 精密電子秤的精度為〇. 〇〇5g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：所述 氣驅(qū)單元包括氣源、氣體增壓泵、高壓容器和加濕器，所述氣源、氣體增壓泵、高壓容器、力口 濕器依次連通，所述加濕器分別與所述高壓容器和所述第一六通閥相連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：所述 液驅(qū)單元包括驅(qū)替泵和模擬地層水源，所述模擬地層水源分別與所述驅(qū)替泵和所述第一六 通閥相連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：所述 液體測(cè)量單元包括量筒、至少一個(gè)的水體積計(jì)量管，所述水體積計(jì)量管串聯(lián)連接所述量筒 后與所述第二六通閥相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，其特征在于：該測(cè) 定裝置還包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設(shè)置在所述巖心夾 持器的進(jìn)口和第一六通閥之間，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述巖心夾持器的出口和第 二六通閥之間。
7. -種低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，其使用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的低 滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定裝置，包括如下步驟： 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通液驅(qū)單元、液體測(cè)量單元，關(guān)閉氣驅(qū)單元、氣體測(cè) 量單元； 將已飽和模擬地層水的巖樣裝入巖心夾持器，用驅(qū)替泵以恒定液體壓力使模擬地層水 源中的模擬地層水通過(guò)巖樣，待巖心夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止； 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通氣驅(qū)單元、氣體測(cè)量單元，關(guān)閉液驅(qū)單元、液體測(cè) 量單元； 氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖心夾持器中的模擬地層水，記錄各個(gè)時(shí)刻的產(chǎn)氣量及產(chǎn)水量； 氣驅(qū)水至殘余水狀態(tài)，測(cè)定殘余水狀態(tài)下氣相有效滲透率； 在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率測(cè)定后，再以1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力分別 測(cè)定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生紊流；如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效滲透 率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10 %，則發(fā)生紊流，實(shí)驗(yàn)失敗，重新選擇驅(qū)替壓力，再次 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，其特征在于：該測(cè) 定方法還包括對(duì)所得的數(shù)據(jù)用非穩(wěn)態(tài)法計(jì)算得到氣水相對(duì)滲透率，并繪制氣水相對(duì)滲透率 與含水飽和度的關(guān)系曲線的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低滲致密巖心氣水相對(duì)滲透率測(cè)定方法，其特征在于：所述 巖心夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定是指利用壓力傳感器和水體積計(jì)量管連續(xù)測(cè)定三次壓差與 流速，得到水相滲透率，其相對(duì)誤差小于3 %。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104359819SQ201410642987
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】呂志凱, 賈愛林, 何東博, 位云生, 甯波 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司