[發明專利]基于液面恒定法的壓汞曲線測定系統及測定方法

在審

• 申請號: 201710764283.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107748125A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 黎明;李愛芬;劉崢君;周永強;謝昊君;黃磊;蘇劍紅;韓豐華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司河南油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及基于液面恒定法的壓汞曲線測定系統及測定方法。

背景技術

巖石內的孔隙是地層流體儲集和流動的空間，孔隙結構特征對儲層的滲流特征有直接影響，是油層物理學中重要的研究內容，也是油田開發的必備資料。儲油巖石的孔隙系統由無數大小不等的孔隙組成，其間被一個或數個喉道所連結，構成復雜的孔隙網絡。對于一定流體，一定半徑的孔隙喉道具有一定的毛管壓力。在驅替過程中，只有當外加壓力（非潤濕相壓力）等于或者超過喉道的毛管壓力時，非潤濕相才能通過喉道進入孔隙，將潤濕相從其中排出。此時，外加壓力就相當于喉道的毛細管力。在排驅過程中起控制作用的是喉道的大小，而不是孔隙。一旦排驅壓力克服喉道的毛細管壓力，非潤濕相即可進入孔隙。

目前一般采用壓汞法測定毛管力曲線（壓汞曲線），描述巖石多孔介質的孔隙吼道大小分布，壓汞曲線包括進汞曲線和退汞曲線，其橫坐標和縱坐標分別表示汞飽和度和對應的壓力值。由于汞對一般固體不潤濕，使汞進入孔隙需施加外壓，外壓越大，汞能進入的孔半徑越小。測量不同外壓下進入孔中汞的量即可得到相應孔隙大小的孔隙體積，進而繪制出壓汞毛管壓力曲線。由于汞的表面張力和潤濕接觸角比較恒定，一般使用注入型的壓汞法（恒壓法和恒速法）毛管壓力曲線換算孔隙大小及分布。普通恒壓法與恒速法的最高壓汞壓力較低（最高僅10MPa多），只可以分析到直徑0.1μm級別的孔隙。這對于致密砂巖等非常規儲層遠遠不夠，因此后期又發展了高壓壓汞，最高壓力可達200MPa，可分析至0.0064μm，但是目前高壓壓汞裝置一般采用低壓站和高壓站分開測試，而且需要用膨脹計等手動設備放置樣品、測量進汞體積，實驗步驟繁瑣復雜，設備制造費用昂貴。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓汞曲線測定系統，以解決傳統高壓壓汞曲線測定系統存在的系統結構復雜、操作步驟繁瑣的技術問題；本發明的目的還在于提供一種壓汞曲線測定方法；本發明的目的還在于提供一種退汞曲線測定方法。

為實現上述目的，本發明壓汞曲線測定系統的技術方案是：壓汞曲線測定系統包括用于容納巖樣的巖心室，還包括與巖心室連通并用以計量進、退汞體積的計量泵，還包括與巖心室連通并通過向巖心室內注入和抽出恒壓介質以控制巖心室內壓力的恒壓泵，還包括用于檢測巖心室內的壓力值的壓力檢測器和檢測巖心室內汞的液位的液位計，還包括分別與所述計量泵、恒壓泵、液位計和壓力檢測器電連接的控制器。采用本發明的壓汞曲線測定系統，采用液面恒定法進行壓汞曲線的測定，只用一個巖心室即可完成高壓壓汞毛管力曲線的測定，利用計量泵在進、退汞的同時直接計量汞體積的變化量，利用恒壓泵注入或抽出恒壓介質的方法控制巖心室內壓力，通過設置在巖心室上方的液位計檢測汞的液位變化，通過壓力檢測器檢測巖心室內壓力，并通過控制器接收并記錄壓力檢測器、液位計、計量泵的反饋信息，并經過邏輯分析后控制以上部件，使壓汞曲線的測定能設備結構簡單、操作方便，顯著提高了工作效率。

進一步地，壓汞曲線測定系統還包括與巖心室連通用于在向巖心室注汞前對巖心室抽真空的真空泵。真空泵由控制器控制，并通過管道與巖心室相連，可對巖心室、管道及巖樣抽真空。

進一步地，所述壓力檢測器包括低壓壓力傳感器和高壓壓力傳感器，兩壓力傳感器與巖心室連通的管道上分別設有控制閥，所述控制器通過控制所述控制閥分別控制高壓、低壓壓力傳感器啟閉。只是用一個壓力傳感器的話，不能在低壓范圍內有很好的精度保證，通過采用高壓傳感器和低壓傳感器的組合，可使壓汞曲線的測試變得更加簡便，避免現有低壓站和高壓站分開測試方式的繁瑣。

進一步地，壓汞曲線測定系統還包括與所述巖心室的連通的廢汞池。廢汞池的設置可用來回收從巖心室抽出的廢汞，避免汞直接灑出時污染環境，同時，也可將廢汞集中用作他用。

進一步地，所述恒壓介質為酒精。酒精不僅與汞不溶、不反應，同時其密度也比汞小，可作為優良的恒壓介質。

本發明壓汞曲線測定方法的技術方案是：壓汞曲線測定方法包括進汞曲線測定方法，所述進汞曲線測定方法包括如下步驟：第一步，向裝有巖樣的真空巖心室內注入汞至設定液位；第二步，通過充入恒壓介質提高巖心室內壓力值且在維持該壓力值的情況下通過計量泵向巖心室內注汞，直至汞的液位到達所述設定液位，多次重復該步驟，得到多組進汞體積與對應的進汞壓力值。采用本發明的壓汞曲線測定方法，只用一個巖心室即可完成高壓壓汞毛管力曲線的測定，利用計量泵在進、退汞的同時直接計量汞體積的變化量，利用恒壓介質注入或抽出的方式控制巖心室內壓力恒定，設備結構簡單、操作方便，顯著提高了工作效率。