[發明專利]一種結合核磁共振測量低滲透儲層相對滲透率的儀器

有效

• 申請號: 201610176339.6
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105606517B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 姚艷斌;孫曉曉;劉軍;周睿;郭威;劉永
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司11279
• 代理人: 蔣常雪

技術領域

本發明屬于煤、頁巖等低滲透儲層滲透率測試實驗設備技術領域，具體涉及一種結合核磁共振測量低滲透儲層相對滲透率的儀器。

背景技術

煤儲層相對滲透率參數是煤儲層模擬評價和煤層氣井產出動態預測的關鍵參數之一，準確獲得煤儲層相對滲透率對于煤層氣的開采有重要意義。目前，常規儲層相對滲透率分析方法（石油行業標準：SY/T 5843-1997）是獲取低孔、低滲透儲層相對滲透率的重要途徑，雖此方法在常規儲層中的應用非常成熟，但考慮到非常規儲層的“低孔（可動流體孔隙度一般都小于3%）、低滲（一般都小于0.1mD）和高非均質性”的特點，這種常規方法在非常規油氣（煤層氣、頁巖氣等）儲層的氣、水相對滲透率研究中的實用性較差。

非穩態法是測量相對滲透率的重要方法，該方法以一維兩相滲流理論和氣體狀態方程為依據，利用非穩態恒壓法進行巖樣氣驅水實驗，記錄氣驅水過程中巖樣出口端各個時刻的產氣量、產水量和巖樣兩端壓差等數據。

非穩態實驗過程中需要測定各個時刻的產水量，由于非常規儲層的低孔、低滲特征，巖樣中所含水量較少，驅替過程中管線中也可能會殘余部分水量難以獲取，導致產水量的測量數據誤差較大。同時，對于雙孔雙滲模型的煤和頁巖儲層，流體分布對相隨滲透率有較大影響，常規實驗方法，在氣驅水過程中難以對不同存在狀態的水進行定量分析。

實驗技術條件是限制煤儲層氣、水滲透率準確測量的重要因素之一。由于儲層的低孔、低滲特點，常規儲層相對滲透率分析方法對于低孔、低滲儲層中流體飽和度的測量誤差較大，實驗參數（氣體、液體流量等）獲取存在不確定性。同時，對流體分布狀態及運移規律達不到動態監測效果，不能得到流體分布的動態連續的變化規律。

因此需要發明一套適用于低滲儲層相對滲透率測定的儀器，準確獲取實驗中流體流量、飽和度等參數，并且對實驗中流體分布及流動規律實現動態監測。

發明內容

為了解決常規儲層相對滲透率測量儀器針對低孔、低滲非常規儲層測得的流體飽和度、流體流量等實驗參數誤差較大的問題，本發明提供一種結合核磁共振技術的低滲透儲層滲透率測量儀器，用于非常規儲層氣、水相對滲透率測量實驗，準確給出試驗參數并達到對流體分布及流動規律進行動態監測的目的。

為實現上述目標，本發明采用以下技術方案：

一種結合核磁共振技術的低滲透儲層滲透率測量儀器，包括硬件和軟件，所述硬件包括無磁巖樣夾持器、承壓容器、氣體干燥裝置、電子天平和氣體流量測量裝置，所述承壓容器的進口端與氣體增壓泵連接，出口端與所述無磁巖樣夾持器相連接，所述無磁巖樣夾持器的一端與所述承壓容器相連，另一端與所述氣體干燥裝置相連，所述氣體干燥裝置放置于所述電子天平之上，所述氣體干燥裝置的一端與所述無磁巖樣夾持器相連，另一端與所述氣體流量測量裝置相連接；所述軟件包括通信采集模塊、數據整理模塊、數據顯示模塊、數據記錄模塊、實驗過程控制模塊和數據導出模塊。

所述無磁巖樣夾持器是本發明所提供儀器的核心部件，由2個壓帽、2個金屬堵頭、2個徑向密封圈、2個軸向密封圈、2個PEEK(Poly Ether Ether Ketone，聚醚醚酮)樣品柱塞、PEEK夾持器本體、膠套、圍壓進口、壓力源入口和壓力源出口組成。參見圖2，所述2個PEEK樣品柱塞用于從左右兩端固定住待測巖樣，在所述PEEK樣品柱塞和巖樣的外面覆蓋有所述膠套，所述PEEK夾持器本體包裹在所述膠套的外面，上述部件構成一個圓柱形的夾持器主體，在所述夾持器主體的兩端各有一個所述金屬堵頭，在每個所述金屬堵頭與所述膠套的結合部安裝有一個所述軸向密封圈，在每個所述金屬堵頭與所述PEEK夾持器本體的結合部安裝有一個所述徑向密封圈，在所述金屬堵頭的外面各有一個壓帽，在左側金屬堵頭上安裝有所述壓力源入口，在右側金屬堵頭上安裝有所述壓力源出口，從所述壓力源入口，經所述左側金屬堵頭、左側PEEK樣品柱塞、巖樣、右側PEEK樣品柱塞、右側金屬堵頭和壓力源出口，形成一條流體（氣體和液體）傳輸通道，在所述PEEK夾持器本體的一側，安裝有所述圍壓進口，用于對所述膠套及其包裹體施加圍壓。

所述無磁巖樣夾持器可置于低場核磁共振儀中進行樣品中流體的定量測量而不產生干擾信號量。具體用法是：將無磁巖樣夾持器置于低場核磁共振儀中，進行驅替實驗；試驗過程中在不同時刻對巖樣進行核磁信號量測量，同時記錄出口端氣體產氣量、兩端壓差等測量數據；將獲取的不同時刻的核磁信號量轉換成巖樣中水的質量，用“JNB”（Johnson-Bossler-Naumann）方法計算巖樣相對滲透率和含水飽和度。