[發(fā)明專利]一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109813645B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李榮;周博;蔡霈
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州開洛泰克科學儀器科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 薛峰;白莉莉

本發(fā)明提供了一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括：夾持裝置；第一參比腔，與用于供應(yīng)高壓氣體的高壓氣源裝置相連；第二參比腔，與第一參比腔相連并與樣品腔相連；壓力控制系統(tǒng)，用于使第一參比腔和第二參比腔內(nèi)充入高壓氣體，并在第一參比腔和第二參比腔的壓力保持不變后，使第一參比腔和第二參比腔內(nèi)的高壓氣體進入樣品腔，在預(yù)設(shè)時間后僅使第二參比腔內(nèi)的高壓氣體進入樣品腔；壓差傳感器，用于讀取在預(yù)設(shè)時間后第二參比腔和樣品腔作為一個整體與第一參比腔之間的壓差值；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于記錄壓差傳感器讀取的壓差值隨時間變化的壓差衰減曲線，并對壓差衰減曲線進行擬合計算獲得巖心柱塞的徑向滲透率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖礦滲透率測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

以致密氣、煤層氣和頁巖氣為代表的非常規(guī)天然氣資源是當前世界各國天然氣工業(yè)的重點勘探開發(fā)對象。滲透率和擴散系數(shù)是巖礦多孔介質(zhì)的重要物性，它們定量表征了儲層氣體在巖礦孔隙中的運移能力，是進行儲層評價的關(guān)鍵參數(shù)。非常規(guī)天然氣藏的儲層巖礦具有極低的孔隙度(通常小于10％)，其中，頁巖和煤具有大量微、納米孔隙，其基質(zhì)滲透率低至納達西量級，具有很高的測量分析難度。基于鉆井取心獲得的實際巖樣進行滲透率(或擴散系數(shù))的測量，是勘探流程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是當前的技術(shù)難點。

目前低滲巖礦滲透率的測量方法主要是壓力衰減法，被測樣品類型包括機加工成形的巖心柱塞或人工致裂的巖心顆粒。其中，巖心柱塞樣品壓力衰減滲透率測試方法通常在樣品的兩個端面施加一個壓差階躍，通過其衰減速率反映氣體沿巖心柱塞軸向的滲透率。然而，天然巖礦樣品的滲透率具有顯著的各向異性，單方向的滲透率測量不能完整表征各向異性材料的滲流阻力特性。完整表征這種各向異性滲透率張量，需要沿不同方向取心與測試，取樣成本高、測試結(jié)果受取樣的影響較大。

巖心柱塞樣品徑向滲透率的測量可以提供垂直于軸向的滲透率數(shù)據(jù)，當其與軸向滲透率測量結(jié)果相結(jié)合時，可以完整地表征巖礦樣品滲流的各向異性特征。已有的壓力衰減法徑向滲透率測量技術(shù)，是利用壓力傳感器直接測量由樣品吸氣引起的夾持器環(huán)形空間的壓力信號衰減特性。提高測量系統(tǒng)的壓力曲線測量精度、降低系統(tǒng)溫度波動提高徑向滲透率測量精度的主要手段。現(xiàn)有技術(shù)方案的主要缺陷在于：

1)樣品內(nèi)部孔隙空間遠遠小于由夾持器環(huán)形空間和管路容積構(gòu)成的死體積，樣品吸氣引發(fā)的夾持器環(huán)形空間壓力衰減幅度很小，直接使用壓力傳感器進行測量時，對傳感器精度要求極高。壓力傳感器的測量精度與其量程成正比(如測量精度為滿量程的0.1％)，在測量的壓力工況接近實際地下儲層壓力時，壓力傳感器量程高達20MPa，此時測量精度為20kPa，其無法區(qū)分20kPa以下的壓力變化，因此，無法滿足對夾持器環(huán)形空間壓力衰減曲線的測量。

2)為了對巖心柱塞施加確定的軸向壓力，通常需要在夾持器內(nèi)設(shè)置一套油浴圍壓系統(tǒng)，在測量系統(tǒng)以外設(shè)置圍壓增壓泵、循環(huán)泵等部件，由此增加了整體系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是要提高壓力衰減曲線的測量精度。

本發(fā)明的另一個目的是要降低整體系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

特別地，本發(fā)明提供了一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統(tǒng)，包括：

夾持裝置，具有用于放置巖心柱塞的樣品腔以及用于夾持所述巖心柱塞的兩個夾持端；

第一參比腔，其通過第一隔離閥與用于供應(yīng)高壓氣體的高壓氣源裝置相連；

第二參比腔，其通過自動平衡閥與所述第一參比腔相連，并通過第二隔離閥與所述樣品腔相連；