[發明專利]一種自動化測量計算巖心物性參數的驅替測試方法

在審

• 申請號: 201710166925.7
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106970014A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 張烈輝;雷強;唐洪明;胡書勇;郭晶晶;趙玉龍;張博寧
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N5/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及一種自動化測量計算巖心物性參數的驅替測試方法。

背景技術

巖心驅替是研究巖石相關物性最重要的實驗方法之一。而目前的巖心驅替設備的自動化程度較低，很多環節都是手動控制，比如驅替壓力、流量等參數都是手動控制和計量，然后根據收集到的數據進行巖心相關物性(滲透率，相滲曲線等)的計算。這種方法受人為因素的影響很大，容易造成數據出錯，而且對于相當致密的巖心，驅替實驗相當耗時間，人員的等待時間比較長，會對人力物力造成很大的浪費。而當前的相關的自動化驅替設備結構復雜，且相當昂貴，所以如何設計一種簡單實用的自動化測量計算巖心物性參數的驅替裝置是十分必要的。同時，測試人員經常不知道如何操作以進行該類驅替試驗，沒有形成一套完整的技術測試方法，造成本領域測試人員的測試方法各不相同，在測試時，由于沒有形成一套完整的測試方法，測試結果精度差異較大。

實驗室中通常使用的達西定律計算巖心驅替的滲透率：

式中：

K-巖心滲透率，μm²；Q-為流量，mL；μ-液體粘度，mPa.s；L-巖心長度，cm；A-巖心橫截面積，cm²；ΔP-通過巖心前后的壓差，MPa。

目前主要的巖心驅替裝置自動化程度低，手動計量相關參數時容易出錯，而相關的成熟的自動化巖心驅替裝置又結構復雜，購置成本高昂。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種測試簡便、測試精度高、測試效果好、自動化程度高的自動化測量計算巖心物性參數的驅替測試方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種自動化測量計算巖心物性參數的驅替測試方法，它包括以下實施步驟：

S1、試驗數據采集：首先檢測質量測量儀的質量數據變化，當檢測到質量測量儀的質量變化情況隨時間的變化成線性關系后，表明驅替達到穩定，此時開始采集試驗數據，所述試驗數據包括恒速恒壓泵的流速、巖心夾持器的兩端壓差、質量測量儀的質量隨時間的變化量，穩定一段時間t后，控制恒速恒壓泵停止工作，結束試驗數據采集；

S2、試驗數據分析處理：根據液容器中的液體類型確定驅替類型是單相驅替還是兩相驅替，單相驅替的巖心滲透率計算過程為：

式中：ν-為單相液體在穩定時間t內驅替出來的體積，單位：mL；k-巖心滲透率，單位：μm²；α-質量測量儀的質量隨時間變化的斜率，單位：g/min；ρ-液體密度，單位：g/mL；μ-液體粘度，單位：mPa.s；L-巖心長度，單位：cm；ΔP-通過巖心前后的壓差，單位：Mpa；t-穩定時間，單位：min；

兩相驅替的巖心滲透率的計算過程為：

根據恒速恒壓泵的流速關系，以及質量測量儀的質量變化量與時間的關系：

得到兩相的質量m_o和m_w，然后根據兩相的質量，

式中:ν_o，ν_w-分別為o、w兩相在穩定時間t內分別驅替出來的體積，單位：mL；m_o，m_w-分別為o、w兩相在穩定時間t內分別驅替出來的質量，單位：g；ρ_o，ρ_w--分別為o、w兩相的密度，單位：g/mL；μ_o，μ_w--分別為o、w兩相在穩定時間t內分別驅替時的粘度，單位：mPa.s；a-恒速恒壓泵的流速，單位：mL/min；b-穩定時間t內驅替流體的總質量，單位：g；α_o，α_w--分別為o、w兩相在穩定時間t內質量隨時間變化的斜率，單位：g/min；t-巖心驅替的穩定時間，min；L-巖心長度，單位：cm；ΔP-通過巖心前后的壓差，單位：Mpa。

進一步地，對于步驟S1，它還包括驅替裝置試驗系統的預裝步驟：將標準待測巖心放入巖心夾持器中，同時檢查驅替裝置的各個設備是否正常，儀器是否損壞；檢查無誤后，將巖心夾持器、恒速恒壓泵、圍壓泵以及質量測量儀用傳輸線連接起來，然后分別將相應的自動控制數據采集裝置連接到計算機系統上。

進一步地，對于步驟S1，它還包括驅替試驗的初始參數設置步驟：包括驅替壓力、圍壓和流速、流體和巖心的物理數據的初始化設置，使巖心在一定流速和驅替壓力下進行驅替。