[發明專利]一種非常規巖心超低滲透率的全自動測試方法和系統

在審

• 申請號: 201410067099.7
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103868839A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 陳掌星;王志高;唐俊杰;黃海平;劉成林;李宗星
• 申請（專利權）人: 王志高;唐俊杰
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京瑞恒信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11382
• 代理人: 苗青盛

技術領域

本發明涉及地質勘探技術，更具體地，涉及一種非常規巖心超低滲透率的全自動測試方法和系統。

背景技術

巖石作為一種多孔介質，包含著大量的微裂隙與孔隙。各種流體在多孔介質中流動是巖石中物質輸運最重要的過程，對石油地質中油氣的運移和儲存等都有直接影響。

滲透率是描述巖石輸運特性的最重要的參數，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。對于同一類巖石，由于其生成環境和內部結構的不同，其滲透率的變化可以達幾個數量級，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個數量級。

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巖，其滲透率通常很低，利用常規的穩態測量方法難以進行精確測量。另外建立穩態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。

實驗室目前通用的測量滲透率的方法有穩態法、脈沖法和振蕩法。穩態法是指在樣品的上、下游端施加穩定的壓力差ΔP，通過測量流經樣品的流量Q，依據達西定律計算滲透率K=（QηL）/(ΔPA)。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。其中，穩態法主要適用于測量滲透率較高的巖石。

脈沖法，其測量原理為在原有的穩定孔隙壓P2狀態下，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P1和P2)，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α，進而計算出介質的滲透率。

振蕩法，最早是借鑒于熱擴散系數測量而提出，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壓力的響應。該響應通常表現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：

式中，η、L、T和A分別為流體黏度、樣品長度、壓力振蕩周期和樣品的橫截面積；B為下游端儲流系數，被定義為單位壓力的改變所引起的流體體積改變量。但是上述方法，通常需要測量的物理量較多，浪費時間并且不能同步獲取該多個物理量，使得測量的精度和時效性都比較差。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明提出一種非常規巖心滲透率的全自動測試方法和系統。

根據本發明的一個方面，提出了一種非常規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，布置外圍環境和壓力；步驟2，獲取樣品的初始參數，進行自動測試；步驟3，獲取衰減曲線，計算滲透率。

根據本發明的另一方面，提出了一種非常規巖心滲透率的全自動測試系統，包括氣體傳輸與控制模塊、巖芯夾持模塊、數據自動采集和控制模塊以及數據分析模塊；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；數據自動采集和控制模塊，用于環境壓力、溫度和線路壓力的數據采集，并且根據采集數據調控氣控閥的開關；數據分析模塊，用于系統總控、數據分析和計算滲透率。

本發明的方法使得測試流程全自動，所有測試步驟和邏輯均由計算機控制和實現，無需人工參與，還可以根據實驗結果人為的隨時終止測量。本發明使得所有與實驗相關的實際數據均可實時顯示，并可根據其實際情況，調整和改變實驗參數的精度和量度值。每個實驗的數據均會自動保存，便于后期分析；同時，本次測量的實驗結果可自動實時分析，無需等待實驗測試結束，便于提高實驗員的實驗效率和成果。本發明的系統支持氮氣、氦氣、氖氣等實驗常用測試氣體，所有氣體的特性本系統可自動判斷和分析，無需任何額外步驟。

附圖說明

圖1為根據本發明的測試方法的測試原型圖；

圖2為根據本發明的系統架構框圖；

圖3為根據本發明的全自動測試模塊的測試過程界面示意圖；

圖4為根據本發明的全自動分析模塊的實際測試效果示意圖。

如圖所示，為了能明確實現本發明的實施例的結構或者方法，在圖中標注了特定的標記符號，但這僅為示意需要，并非意圖將本發明限定在該特定設備和環境中，根據具體需要，本領域的普通技術人員可以將這些元件、標號、環境進行調整、修改，所進行的調整和修改仍然包括在后附的權利要求的范圍中。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的一種非常規巖心滲透率的全自動測試方法和系統進行詳細描述。