[發(fā)明專利]一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710165817.8
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106918541A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾楊;康曉東;張健;謝曉慶;陳文娟;石爻;胡科
• 申請（專利權(quán)）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)油氣層評價(jià)方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置和方法。

背景技術(shù)

關(guān)于地層流體啟動壓力存在與否的爭論持續(xù)了近一個(gè)世紀(jì)。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為只有在實(shí)際壓力大于某一臨界值時(shí)流體才能流動，這個(gè)臨界值稱為啟動壓力，他們認(rèn)為啟動壓力是存在的。也有部分學(xué)者認(rèn)為啟動壓力是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)測量誤差所致，之所以在一定壓力梯度時(shí)才有流量，主要是實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定時(shí)間不足、儲層傷害表皮效應(yīng)以及毛管力作用等原因?qū)е隆?/p>

目前，存在啟動壓力的論點(diǎn)被大多數(shù)學(xué)者接受，他們確定啟動壓力的方法主要有三大類，包括室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法、室內(nèi)數(shù)值模擬方法和試井解釋方法。其中，室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法由于其直觀、具有足夠說服力的優(yōu)點(diǎn)被廣大學(xué)者采用。

但目前對啟動壓力的實(shí)驗(yàn)研究大都集中于對啟動壓力梯度數(shù)值大小的測量，并沒有一種實(shí)驗(yàn)方法能夠觀察流體在滲流環(huán)境中的啟動過程，無法解決可視化的問題，導(dǎo)致學(xué)者對啟動壓力的認(rèn)識仍存爭議。因此，找到一種方法既能觀察滲流環(huán)境中流體啟動過程，又能測定啟動壓力值的大小，定性和定量證明啟動壓力梯度存在很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置和方法，測量方法簡單，測量結(jié)果精確，為流體在多孔介質(zhì)中滲流規(guī)律的認(rèn)識提供理論基礎(chǔ)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量裝置，其特征在于：其包括壓力控制系統(tǒng)、滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、兩壓力傳感器、信號傳遞系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述壓力控制系統(tǒng)的出口端與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端相連通；所述圖像采集系統(tǒng)與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)相連，用于觀察所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)內(nèi)流體啟動過程；兩所述壓力傳感器分別設(shè)置在所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端，用于檢測流體壓力；兩所述壓力傳感器實(shí)時(shí)采集所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端和出口端的壓力信號，并通過所述信號傳遞系統(tǒng)發(fā)送到所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)接收到的壓力信號，得到所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)入口端和出口端的壓力差，進(jìn)而得到流體滲流的啟動壓力。

所述壓力控制系統(tǒng)包括一高精度微量泵和一用于儲存實(shí)驗(yàn)流體的中間容器；所述高精度微量泵與所述中間容器的入口端相連，所述中間容器的出口端與所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的入口端相連。

所述滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)包括一圓柱形夾持器、一微觀玻璃刻蝕模型和一氮?dú)馄考訅貉b置；所述圓柱形夾持器的入口端與所述壓力控制系統(tǒng)中的中間容器的出口端相連，所述圓柱形夾持器的出口端與廢液處理罐相連，且所述圓柱形夾持器的入口端和出口端處分別設(shè)置兩所述壓力傳感器，所述微觀玻璃刻蝕模型固定夾設(shè)在所述圓柱形夾持器上，所述氮?dú)馄考訅貉b置用于為所述微觀玻璃刻蝕模型加圍壓。

所述圖像采集系統(tǒng)包括依次相連的體積顯微鏡、高速攝像設(shè)備和計(jì)算機(jī)；所述體積顯微鏡設(shè)置在所述微觀玻璃刻蝕模型上方，用于觀察所述微觀玻璃刻蝕模型中流體的流動；所述高速攝像設(shè)備用于錄制所述體積顯微鏡中流體流動過程，所述計(jì)算機(jī)用于存儲處理所述高速攝像設(shè)備中錄制的流體流動視頻。

一種基于所述裝置的觀察滲流環(huán)境中流體啟動的測量方法，其特征在于包括以下步驟：1)確定需測定流體啟動壓力梯度的滲流條件，包括驅(qū)替介質(zhì)以及被驅(qū)替介質(zhì)的粘度、類型以及流量；2)將滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的微觀玻璃刻蝕模型固定于圓柱形夾持器中，用氮?dú)馄考訅貉b置加0.5MPa圍壓；3)將被驅(qū)替介質(zhì)注入壓力控制系統(tǒng)的中間容器中，并將中間容器接入壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵和滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的圓柱形夾持器之間；4)將壓力傳感器安裝于滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)的圓柱形夾持器兩端，并通過信號傳遞系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連；5)將微觀玻璃刻蝕模型置于體積顯微鏡下，打開體積顯微鏡的光源，調(diào)整焦距，直到計(jì)算機(jī)上能夠清晰顯示，點(diǎn)擊開始錄像；6)打開壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵，調(diào)整流量為0.01mL/min，使被驅(qū)替介質(zhì)飽和微觀玻璃刻蝕模型；7)當(dāng)被驅(qū)替介質(zhì)完全飽和后，關(guān)閉壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵卸掉管線中的壓力，以便被驅(qū)替介質(zhì)在微觀玻璃刻蝕模型上靜止老化；8)在中間容器中注入驅(qū)替介質(zhì)，并打開壓力控制系統(tǒng)的高精度微量泵，調(diào)整流量為0.001mL/min，對微觀玻璃刻蝕模型中的飽和流體進(jìn)行驅(qū)替；9)高速攝像設(shè)備對驅(qū)替過程中微觀玻璃刻蝕模型中流體流動情況以及出口端出液情況進(jìn)行記錄，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲。10)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)替過程中滲流環(huán)境模擬系統(tǒng)入口端和出口端的壓力差，得到該滲流條件下的啟動壓力。