[發明專利]低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置及方法

有效

• 申請號: 201310601867.8
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103616322A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 范俊佳;柳少波;姜林;田華;宋巖;趙孟軍;方世虎;洪峰;馬行陟;樊陽
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

1.一種低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置，所述測定裝置包括一用于容置巖心樣品的巖心夾持器，所述巖心夾持器的側壁由管路連接于環壓泵；所述巖心夾持器的進口端設有進口管路，出口端設有出口管路；所述進口管路中依序設有進口壓力傳感器、進氣閥、調壓閥和氣缸；所述出口管路中依序設有出口壓力傳感器和放空閥；其特征在于：在所述進口管路中且位于巖心夾持器進口端與進口壓力傳感器之間由第一管道連通設有一個進口緩沖容器；在所述出口管路中且位于巖心夾持器出口端與出口壓力傳感器之間由第二管道連通設有一個出口緩沖容器；所述巖心夾持器進口端與第一管道之間設有第一閥門；所述第二管道中設有第二閥門；與巖心夾持器并聯設置一校驗回路，所述校驗回路中設有一校驗缸，校驗缸兩側分別設有第三閥門和第四閥門，所述校驗回路輸入端連接在第一管道與第一閥門之間的進口管路中，所述校驗回路輸出端連接在第二管道與巖心夾持器出口端之間的出口管路中；與所述校驗缸并聯設置一第五閥門。

2.如權利要求1所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置，其特征在于：所述進口緩沖容器和出口緩沖容器分別由圓柱狀不銹鋼密封缸體構成；所述密封缸體上設有能拆卸的密封缸蓋；所述缸體內選擇地設置圓柱狀實心鋼塊。

3.如權利要求2所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置，其特征在于：所述進口緩沖容器和出口緩沖容器內選擇地設置多個圓柱狀實心鋼塊。

4.如權利要求3所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置，其特征在于：所述各實心鋼塊的厚度各不相同；各實心鋼塊的直徑與各緩沖容器的內徑相同。

5.如權利要求4所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置，其特征在于：所述巖心樣品為直徑2.54cm的巖心鉆柱。

6.一種利用上述權利要求1～5任一項低滲透巖石滲透率非穩態測定裝置進行巖石滲透率測定的方法，所述測定方法包括以下步驟：

1）關閉所有閥門；

2）將巖心樣品放入巖心夾持器中，并加載環壓；

3）打開氣缸、進氣閥和調壓閥，打開校驗回路中的第三閥門、第四閥門和第五閥門，打開巖心夾持器與進口緩沖容器之間的第一閥門，調節氣源壓力，在巖心夾持器進口端和出口端加載一定的壓力，使得氣體快速浸潤巖心夾持器中的低滲透巖心；由進口和出口壓力傳感器記錄此時壓力；

4）待進口端和出口端壓力穩定后，關閉氣缸，關閉校驗回路中的第三閥門、第四閥門和第五閥門，打開放空閥調節壓力后再關閉放空閥，上游壓力向巖心夾持器下游傳遞；

5）待巖心夾持器上、下游壓力平衡后，根據上下游壓力變化計算巖心樣品滲透率。

7.如權利要求6所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定方法，其特征在于：當巖心孔隙度>3%時，采用非穩態瞬時脈沖法測量巖心滲透率；在上述步驟4）中，在關閉放空閥之后，同時打開第二閥門，由進口壓力傳感器和出口壓力傳感器分別記錄巖心夾持器進口與出口壓力隨時間變化的壓力值；在上述步驟5）中，待進、出口壓力示數相等時，得到進、出口壓力隨時間的變化曲線，計算巖心夾持器進、出口壓差變化的對數與時間的關系的斜率；由公式計算巖心樣品滲透率K(10^-3μm²)；

其中：c為巖心夾持器進、出口壓差變化的對數與時間的關系的斜率，μ為流體粘度(mPa.s)，L為巖心樣品長度(cm)，A為巖心樣品截面積(cm²),P_f為平均壓力(MPa)，即P_f=(P_in+P_out)/2,P_in為進口壓力，P_out為出口壓力，V_in為入口處連接緩沖容器的管線體積及進口緩沖容器的體積之和(cm³),V_out為出口處連接緩沖容器的管線體積及出口緩沖容器的體積之和(cm³)。

8.如權利要求7所述的低滲透巖石滲透率非穩態測定方法，其特征在于：采用非穩態法瞬時脈沖法進行滲透率測量時，需要調節進口緩沖容器和出口緩沖容器的體積。