[發明專利]一種基于時域反射技術的測量高溫高壓巖心動態毛管力的裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 202010963447.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112179826B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李紫莉;李愛芬;姚軍;馬敏;付帥師;張磊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 孫倩文

本發明涉及一種基于時域反射技術的測量高溫高壓巖心動態毛管力的裝置及實驗方法，屬于油氣田開發室內實驗技術領域，包括驅替系統、含水飽和度測量系統以及壓力傳感系統。在地層溫度壓力條件下建立有效驅替，通過半滲隔膜實現油相水相壓力的獨立測量，通過分布于巖心兩側的TDR探針以及壓力傳感器，測試巖心不同時間不同位置處的含水飽和度以及油水兩相壓力差(即動態毛管力)，從而繪制出以潤濕相飽和度為橫坐標、動態毛管力為縱坐標的巖心動態毛管力曲線，可設置不同參數進行多次測量。此裝置較CT法和核磁共振法節約成本、較電阻率法測量精確，為認識油藏特性提供可靠手段，為油藏開發方案制定提供有效的數據支撐。

技術領域

本發明涉及一種基于時域反射技術的測量高溫高壓巖心動態毛管力的裝置及實驗方法，屬于油氣田開發室內實驗技術領域。

背景技術

油藏巖石細小的連通孔隙可視為毛細管，流體在其中流動。當互不相溶的兩相流體在巖心孔隙內相互接觸時，流體之間有一彎月形的分界面。由于界面張力和潤濕性的作用，使得分界面兩側流體的壓力是不相等的，其壓力差一般稱為毛管壓力。毛管壓力是毛細管中彎液面兩側非濕相與濕相流體的壓力差，是附著張力與界面張力共同作用對彎液面內部產生的附加壓力，它的方向朝向彎液面的凹向，大小等于管中液柱產生的壓力。毛管力與兩相界面的界面張力成正比，與毛細管半徑呈反比。毛管力可以確定或計算束縛水飽和度、孔滲大小、巖石潤濕性等儲層評價參數，是油氣勘探和開發中不可或缺的技術資料。

毛管力與濕相(或非濕相)飽和度的關系曲線稱為毛管力曲線。測定毛管力曲線的方法很多，目前常用的有三種：半滲隔板法、壓汞法和離心法。這三種方法的基本原理相同，即巖心飽和濕相流體，當外加壓力克服某毛細管喉道的毛管力時，非濕相進入該孔隙，將其中的濕相驅出。通常考慮的毛管力都是濕相和非濕相流體界面達到平衡狀態的靜態毛管力，但研究發現在非穩態過程中毛管力是不斷變化的，其不僅僅是濕相飽和度的函數，還受到濕相流體飽和度變化率影響，尤其在滲透率低的時候這種影響更加明顯。因此，動態毛管力的測量主要問題集中在兩相壓力和飽和度隨時間的變化。

目前動態毛管力的測量多為填砂模型，且多在常溫常壓下進行，對于高壓高溫條件下巖心尺度動態毛管力的測量裝置需要進一步研究。關于兩相壓力測量主要采用半滲隔板法，測試精度較高，但傳統的半滲隔板對流經的流體阻力較大，對于驅替相往往需要很高的啟動壓力，不適合用于動態毛管力測量。關于飽和度的測量方法現如今主要為CT法，核磁共振法，電阻率法，CT法和核磁共振法成本較高，電阻率法測量精度有待考究。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種基于時域反射技術(以下簡稱TDR)的測量高溫高壓巖心動態毛管力的裝置，操作方便，測量準確度高，通過半滲隔膜實現隔油過水或隔水過油，通過壓力傳感器測得水相及油相壓力，二者的差值即為動態毛管力，通過TDR探針測得不同橫截面隨時間的含水飽和度變化，可以研究在驅替過程中含水飽和度的變化對毛管力變化造成的影響，實現毛管力曲線的動態監測。

本發明的下技術方案如下：

一種基于時域反射技術的測量高溫高壓巖心動態毛管力的裝置，包括高壓柱塞泵、高壓中間容器、巖心夾持器、壓力測試系統、飽和度測試系統、油水分離器、圍壓泵和恒溫箱；

所述高壓中間容器為兩個，分別為用于盛油的高壓中間容器A和用于盛水的高壓中間容器B，以模擬油或者地層水；所述高壓柱塞泵分別與高壓中間容器A和高壓中間容器B連接，用于給高壓中間容器A/B底部活塞加壓，以控制驅入巖心的流體流量，所述高壓中間容器A和高壓中間容器B均通過一六通閥與巖心夾持器的入口連接，所述巖心夾持器的出口連接所述油水分離器，用于計量驅出流體，以計算驅替過程中巖心的平均含水/含油飽和度；

高壓柱塞泵優選為ISCO系列的高壓柱塞泵，參數為：流速范圍為0.00001-50mL/min，壓力范圍為10-10000psi；