CN102156087A - 一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于测试岩石渗透率领域，本发明公开了一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于包括高压气源生成装置、回压控制装置、数据检测及显示装置，所述高压气源生成装置与回压控制装置连接，所述数据检测及显示装置连接回压控制装置；所述回压控制装置包括针形节流阀、岩心夹持器，所述针形节流阀设置在岩心夹持器的出口端。本发明还公开了一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法。通过使用针形节流阀取代现有技术中的回压阀，调节岩心夹持器中岩心在不同孔隙流体下受到的压力，所述装置其回压稳定效果好，同时节流阀加工生产技术成熟、成本低、适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试岩石渗透率的装置，尤其涉及一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置及方法。
背景技术
渗透率是岩石最重要的基本物性参数之一，在一定压差下，岩石允许流体通过的性质称为渗透性，准确测定地层条件下，尤其是在高孔隙流体压力下岩石的渗透率以及获取渗透率随地层孔隙流体压力的变化规律对认识储层、调整油气藏开发方案等具有重要的意义。
目前渗透率及其应力敏感性的测试常是基于行业标准SY/T5358-2002和SY/T5336-2006，其测定是在孔隙流体压力为室内一个大气压的条件下进行。然而储层岩石处于百米千米的地层，所受的孔隙流体压力甚至高达几十个兆帕，由此可见室内条件与地层条件是不相匹配的。为了使两者相互匹配，往往通过有效应力进行转化，即根据“相等有效应力对应的渗透率相等”。一般的做法是根据行业标准测定在孔隙流体压力为大气压力条件下的渗透率随围压的变化关系，建立渗透率与净应力的关系（净应力等于围压与孔隙流体压力的简单差值，净应力即为有效应力，也被称为Terzaghi有效应力或者有效上覆岩石压力），同时结合储层岩石所受的应力状态和Terzaghi有效应力（有效应力等于围压与孔隙流体压力的简单差值），研究储层岩石的渗透率随应力变化而变化的规律。然而，研究表明Terzaghi有效应力并不适于储层岩石渗透率变化规律的研究。因此，基于行业标准的应力敏感性实验不能用于储层岩石的渗透率变化规律。
为了真实反映地层条件下的渗透率及其变化规律，通常在岩心的出口端增加回压阀实现高的孔隙流体压力。回压阀的主要原理是通过回压阀设定一个回压值，当岩心的出口端压力高于设定的回压值之后，回压阀打开，流体流经岩心；控制回压压力变可实现高的孔隙流体压力。但是目前所使用的回压阀常存在启动压力较大、变形不易恢复、控制精度不高等问题，从而造成可靠性差，并且价格较贵。
现有的研究方向中为了实现岩心内的高孔隙流体压力得控制精度主要在回压阀本身的结构或者材质上进行改进，如专利CN201020132051.7，一种由上阀体、弹性膜片、下阀体和金属膜片构成的回压阀，其特征在于：在上阀体上开有加压孔，上阀体紧贴着弹性膜片，弹性膜片紧贴着金属膜片，下阀体上开有泄液槽，下阀体的中心线上装有对称的出液管和进液管，出液管和进液管上分别装有内出液管，内出液管的另一端与下阀体上的泄液槽相通，此专利申请中采用的金属膜片容易变形，且变形后难以恢复，控制精度不高。另外，现有技术中一般采用的聚四氟乙烯的回压阀存在回压所需开启压力高，回压不能保持恒定、维护复杂麻烦等缺点。而采用国外进口回压阀，除价格昂贵外，对高含盐和腐蚀性流体的适应能力不强。在进行实验时，这两类回压阀都极易造成实验失败，造成极大的浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的为了实现岩心内的高孔隙流体压力使用的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置存在控制精度不高等问题，从而造成可靠性差，并且价格较贵。因此有必要提供一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置及方法。
本发明公开了一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，包括高压气源生成装置、回压控制装置、数据检测及显示装置，所述高压气源生成装置与回压控制装置、数据检测及显示装置依序连接；所述回压控制装置包括针形节流阀、岩心夹持器，所述针形节流阀设置在岩心夹持器的出口端。
优选地，上述高压气源生成装置包括气源、增压泵，所述增压泵连接气源。
优选地，上述增压泵中设置电子控制系统。
优选地，上述高压气源生成装置包括中间容器，所述中间容器分别连接增压泵和岩心夹持器。
优选地，上述回压控制装置包括压力表，所述压力表连接岩心夹持器。
优选地，上述数据检测及显示装置包括流量计、岩心检测传感器、显示器，所述流量计连接针形节流阀，所述岩心检测传感器连接岩心夹持器，所述显示器连接岩心检测传感器、流量计。
优选地，上述岩心检测传感器包括压力传感器和温度传感器。
本发明还公开了一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法，其具体包含以下步骤：气源通过增压泵增压后进入中间容器，所述中间容器连接岩心夹持器，所述增压后的气源通过中间容器进入岩心夹持器，所述岩心夹持的出口端设置针形节流阀，通过调节节流阀控制岩心夹持器中岩心受到的压力。
优选地，上述增压泵中设置电子控制系统，通过电子控制系统的控制使得气源稳定地增加压力。
优选地，上述方法包括，使用压力传感器、温度传感器检测岩心的压力和温度、使用流量计检测流过岩心的气体流量，并将上述岩心的压力、温度和流过的气体流量传输给显示器，通过岩心的压力、温度、流过的气体流量计算出岩心在不同孔隙流体压力下的渗透率。
本发明的有益效果为：通过使用针形节流阀取代现有技术中的回压阀，调节岩心夹持器中岩心受到的不同孔隙下流体压力，其回压稳定效果好，同时节流阀加工生产技术成熟、成本低、适应性强。通过在增压泵中设置电子控制系统，实现稳定增压。通过在增压泵及岩心夹持器之间连接中间容器，使得增压的效果更加稳定。同时增加检测及显示装置，可以实时检测出不同孔隙流体压力、渗透率。不同压差和岩石渗透率之间的变化曲线关系，更准确地检测出在不同岩心下、不同的孔隙流体压力下岩石的渗透率。
附图说明
图1为本发明的测试渗透率的装置结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示的本发明的测试渗透率的装置结构图，一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，包括高压气源生成装置、回压控制装置、数据检测及显示装置，所述高压气源生成装置与回压控制装置、数据检测及显示装置依序连接；所述回压控制装置包括针形节流阀5、岩心夹持器4，所述针形节流阀5设置在岩心夹持器4的出口端。通过使用针形节流阀5取代现有技术中的回压阀，调节岩心夹持器4中岩心受到的不同孔隙下流体压力，其回压稳定效果好，同时节流阀加工生产技术成熟、成本低、适应性强。
节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀，节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，一般用在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀构造较简单，便于制造和维修，成本低。其中节流阀按启闭件的形状分，有针形、沟形等，其中只有针形节流阀可以用于本专利申请中。针形节流阀是节流阀的一种，调节精度比较高，活门呈针状，沿水流方向动作，改变过流断面积，用以截断或调节流量的阀门。针阀是一种微调阀，其阀塞为针形，主要用作调节气流量。微调阀要求阀口开启逐渐变大，从关闭到开启最大能连续细微地调节。针形阀塞即能实现这种功能。针形阀塞一般用经过淬火的钢制长针，而阀座是用锡、铜等软质材料制成。阀针与阀座间的密封是依靠其锥面紧密配合达到的。阀针的锥度有1：50和60锥角两种，锥表面要经过精细研磨。阀杆与阀座问的密封是靠波纹管实现的。
其中上述高压气源生成装置包括气源1、增压泵2，上述增压泵2连接气源1、中间容器3，增压泵2将输入的气源进行增压，上述增压泵2中设置电子控制系统，使得气源稳定地增加压力，增压泵2中的气源压力增加到设定压力后气源进入中间容器3，中间容器将气源进行调整，以更加稳定的气源状况进入岩心夹持器4。高压气源生成装置中将电子控制系统、中间容器和增压泵组合，延长了电机的寿命，满足长期从事高温高压实验的需要。
上述回压控制装置包括压力表，所述压力表7连接岩心夹持器4，所述压力表7用于检测岩心夹持器4中岩心的围压。因为在计算岩石渗透率的时候不需要计算围压的数据，所以此处使用压力表这样一个成本较低的仪器来检测岩心的围压。
上述数据检测及显示装置包括流量计6、岩心检测传感器8、显示器，所述流量计6连接针形节流阀5，所述岩心检测传感器8连接岩心夹持器4，所述显示器连接岩心检测传感器8、流量计6。上述流量计用于检测流过针形节流阀5的气体流量，所述岩心检测传感器8用于检测岩心的各种数据：如压力、温度等，岩心检测传感器包括压力传感器和温度传感器，上述流量计、压力传感器、温度传感器将采集到的数据传输给显示器，显示器根据上述接收的数据显示出岩心的压力、温度、流过的气体流量的曲线，并根据这些曲线计算出岩石的渗透率曲线。通过检测及显示装置可以快速得到在不同的孔隙流体压力和不同压差下岩石不同的渗透率值，从而确定不同条件下合理的渗透率值，数据的自动采集和曲线图形的可视化，能简便地实现系统的稳定性，使得数据检测数据准确可靠。
本发明还公开了一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法，其具体包含以下步骤：气源通过增压泵增压后进入中间容器，所述中间容器连接岩心夹持器，所述增压后的气源通过中间容器进入岩心夹持器，所述岩心夹持的出口端设置针形节流阀，通过调节节流阀控制岩心夹持器中岩心受到的压力。
优选地，上述增压泵中设置电子控制系统，通过电子控制系统的控制使得气源稳定地增加压力。
优选地，上述方法包括，使用压力传感器、温度传感器检测岩心的压力和温度、使用流量计检测流过岩心的气体流量，并将上述岩心的压力、温度和流过的气体流量传输给显示器，通过岩心的压力、温度、流过的气体流量计算并判定出岩心在不同孔隙流体压力下的渗透率。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于包括高压气源生成装置、回压控制装置、数据检测及显示装置，所述高压气源生成装置与回压控制装置、数据检测及显示装置依序连接；所述回压控制装置包括针形节流阀、岩心夹持器，所述针形节流阀设置在岩心夹持器的出口端。
2.如权利要求1所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述高压气源生成装置包括气源、增压泵，所述增压泵连接气源。
3.如权利要求2所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述所述增压泵中设置电子控制系统。
4.如权利要求3所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述高压气源生成装置包括中间容器，所述中间容器分别连接增压泵和岩心夹持器。
5.如权利要求4所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述回压控制装置包括压力表，所述压力表连接岩心夹持器。
6.如权利要求5所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述数据检测及显示装置包括流量计、岩心检测传感器、显示器，所述流量计连接针形节流阀，所述岩心检测传感器连接岩心夹持器，所述显示器连接岩心检测传感器、流量计。
7.如权利要求6所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的装置，其特征在于所述岩心检测传感器包括压力传感器和温度传感器。
8.一种测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法，其具体包含以下步骤：气源通过增压泵增压后进入中间容器，所述中间容器连接岩心夹持器，所述增压后的气源通过中间容器进入岩心夹持器，所述岩心夹持的出口端设置针形节流阀，通过调节节流阀控制岩心夹持器中岩心受到的压力。
9.如权利要求8所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法：其特征在于所述增压泵中设置电子控制系统，通过电子控制系统的控制使得气源稳定地增加压力。
10.如权利要求9所述的测试不同孔隙流体压力下岩石渗透率的方法，其特征在于所述方法包括，使用压力传感器、温度传感器检测岩心的压力和温度、使用流量计检测流过岩心的气体流量，并将上述岩心的压力、温度和流过的气体流量传输给显示器，通过岩心的压力、温度、流过的气体流量计算并判定出岩心在不同孔隙流体压力下的渗透率。
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