CN102809528A - 基于ct扫描的三相相对渗透率测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其包括：CT扫描仪、岩心夹持器、围压系统、注入系统和回压控制系统；注入系统包括分别与岩心夹持器入口端连接的注油系统、注水系统和注气系统；岩心夹持器入口处设置入口压力表，其出口处设置出口压力表；岩心夹持器的围压接口连接该围压系统；岩心夹持器的出口端连接回压控制系统。该测试系统对三相驱替全过程进行CT扫描，全过程采集进、出口压力，获得全程流体饱和度数据，结果直观、准确，结构简单，便于操作。

Description

基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统

技术领域

本发明涉及一种岩心油藏物理模拟试验装置，具体涉及一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统。

背景技术

石油开采领域近来的革新使三相相对渗透率的研究引起了人们的关注，在诸如注二氧化碳、火烧油层、蒸汽驱、注胶束和注氮气等开采条件下，油藏动态的详细工程计算需要三相相对渗透率数据。

目前三相相对渗透的计算多采用数学模型法，即根据两相相对渗透率的数据，由Stone概率模型I或II计算三相相对渗透率。此方法快速简单，但只能计算一种饱和历程的数据，而且限制因素多，和实际结果的吻合程度并不是很好。采用实验室物理模拟的方法测试三相相对渗透率，能真实模拟油藏条件下的开采过程，数据结果更加准确可靠。

利用实验室物理模拟法测试三相相对渗透率曲线，关键的技术是三相饱和度的精确计量。目前常用的方法包括体积法，微波称重法等，但由于种种因素的限制，测试过程复杂繁琐，测试结果并不十分准确，这些都直接影响到三相相对渗透率曲线的测试结果。

CT扫描技术在油层物理方面已经得到了广泛的研究，包括岩心描述、岩心的非均质性测定、岩心样品处理程序确定、裂缝定量分析、在线饱和度的测量、流动实验研究等方面。对于三相流体饱和度的测试，可采用基于CT的双能扫描技术精确计量。即在E1能量下CT扫描岩心可得到：

CT_E1dry=(1-Φ)CT_E1grain+ΦCT_E1g                （1）

CT_E1waterwet=(1-Φ)CT_E1grain+ΦCT_E1w                 （2）

CT_E1＝(1-Φ)CT_E1grain+Φ(S_gCT_E1g+S_wCT_E1w+S_oCT_E1o)    （3）

其中，

CT_E1dry-E1能量下干岩心的CT值；

CT_E1grain－E1能量下岩石骨架的CT值；

CT_E1waterwet－E1能量下完全饱和水的岩石CT值；

CT_E1－E1能量下某时刻岩心的CT值；

CT_E1g－E1能量下气体的CT值；

CT_E1w－E1能量下水的CT值；

CT_E1o－E1能量下油的CT值；

Φ－岩石的孔隙度；

S_g－气体的饱和度；

S_w－水的饱和度；

S_o－油的饱和度。

在E2能量下CT扫描岩心可得到：

CT_E2dry=(1-Φ)CT_E2grain+ΦCT_E2g                     （4）

CT_E2waterwet=(1-Φ)CT_E2grain+ΦCT_E2w                （5）

CT_E2＝(1-Φ)CT_E2grain+Φ(S_gCT_E2g+S_wCT_E2w+S_oCT_E2o)   （6）

其中，

CT_E2dry-E2能量下干岩心的CT值；

CT_E2grain－E2能量下岩石骨架的CT值；

CT_E2waterwet－E2能量下完全饱和水的岩石CT值；

CT_E2－E2能量下某时刻岩心的CT值；

CT_E2g－E2能量下气体的CT值；

CT_E2w－E2能量下水的CT值；

CT_E2o－E2能量下油的CT值；

另外，

S_g+S_w+S_o=1                                            （7）

根据公式（1）～（7），可计算得到三相流体饱和度的计算公式为：

$S_w=\frac{\left|\begin{array}{ccc}\left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E1})({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})}{({\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{waterwet}})}\right]& ({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1o})& 0\\ \left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2})({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})}{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{waterwet}})}\right]& ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2o})& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}{\left|\begin{array}{ccc}({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1W})& ({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1o})& 0\\ ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})& ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2o})& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}$

$S_o=\frac{\left|\begin{array}{ccc}({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})& \left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E1})({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})}{({\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E1\mathrm{waterwet}})}\right]& 0\\ ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})& \left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2})({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})}{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{waterwet}})}\right]& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}{\left|\begin{array}{ccc}({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})& ({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1o})& 0\\ ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})& ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2o})& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}$

$S_g=\frac{\left|\begin{array}{ccc}({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})& ({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1o})& \left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2})({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})}{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{waterwet}})}\right]\\ ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})& ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2o})& \left[\frac{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2})({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})}{({\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{dry}}-{\mathrm{CT}}_{E2\mathrm{waterwet}})}\right]\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}{\left|\begin{array}{ccc}({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1w})& ({\mathrm{CT}}_{E1g}-{\mathrm{CT}}_{E1o})& 0\\ ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2w})& ({\mathrm{CT}}_{E2g}-{\mathrm{CT}}_{E2o})& 0\\ 1& 1& 1\end{array}\right|}---\left(8\right)$

应用CT双能扫描技术，测量E1、E2两种能量下干岩心、岩心骨架、饱和水岩心及某时刻的CT值，以及相同能量下气、水、油的CT值，既可应用公式（8）得出某一时刻岩心的三相饱和度和渗透率。

然而，目前尚未有一个完整的测试系统来完成上述数据的测量和采集，因此，亟需开发一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统。

为实现本发明的目的，本发明包括如下技术方案：

一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其包括：CT扫描仪、岩心夹持器、围压系统、注入系统和回压控制系统；

所述注入系统包括分别与岩心夹持器入口端连接的注油系统、注水系统和注气系统；

所述岩心夹持器6入口处设置入口压力表7，其出口处设置出口压力表4；

岩心夹持器6的围压接口连接所述围压系统；

岩心夹持器6的出口端连接回压控制系统。

如上所述的系统，其中，所述岩心夹持器是应用于CT扫描的岩心夹持器，由不屏蔽X射线的材料制成，优选地，其是聚醚醚酮树脂（PEEK）材料岩心夹持器，最高耐压30MPa，最高耐温150℃。

如上所述的系统，其中，所述注油系统可包括油泵8和储油容器9。

如上所述的系统，其中，所述注水系统可包括水泵16和储水容器17。

如上所述的系统，其中，所述注气系统可包括储水装置15、注气用泵14和中间储气容器13。

如上所述的系统，优选地，所述岩心夹持器6入口端通过三位四通阀分别连通注油系统、注水系统和注气系统。

如上所述的系统，其中，所述围压系统可包括围压液容器11和围压泵12。

如上所述的系统，其中，所述回压控制系统可包括回压泵3和回压阀2，岩心夹持器6出口端通过回压阀2分别连通回压泵3和出口液收集容器10。

本发明的有益效果在于，该测试系统对三相驱替全过程进行CT扫描，全过程采集进、出口压力，获得全程流体饱和度数据，结果直观、准确，结构简单，便于操作。

附图说明

图1为实施例1基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统。

请参照图1，本发明的一种优选实施方式的测试系统包括CT扫描仪1、岩心夹持器6、围压系统、注入系统和回压控制系统。岩心夹持器6由聚醚醚酮树脂（PEEK）材料制成，最高耐压30MPa，最高耐温150℃。岩心夹持器6入口处设置入口压力表7，出口处设置出口压力表4。岩心夹持器6入口端连接注入系统，注入系统由注油系统、注水系统和注气系统组成。注油系统包括油泵8和储油容器9，注水系统包括水泵16和储水容器17，注气系统包括储水装置15、注气用泵14和中间储气容器13。岩心夹持器6入口端通过三位四通阀分别连通油泵8输出端、水泵16输出端和中间储气容器13的出气口。岩心夹持器6的围压接口连接该围压系统，围压系统由围压液容器11和围压泵12。岩心夹持器6的出口端连接回压控制系统，回压控制系统包括回压泵3和回压阀2，岩心夹持器6出口端通过回压阀2分别连通回压泵3和出口液收集容器10。岩心夹持器6内装填实验岩心5。岩心夹持器6固定在具有移动轨道的支架上，可延轨道进入CT扫描仪1内部完成CT扫描。

实施例2：使用实施例1的装置进行三相相对渗透率测试实验。具体步骤如下：

1）岩心装入岩心夹持器中，加围压；

2）在两种扫描电压下分别对干岩心样品进行扫描，记录扫描位置和扫描条件，获得两种能量下干岩心的CT值；

3）岩心100%抽空，饱和盐水后，在与步骤2）相同的两种扫描电压、扫描条件和扫描位置下，对岩心进行扫描，获得两种能量下完全饱和盐水的岩心CT值；

4）在驱替实验过程中，在与步骤2）相同的两种扫描电压、扫描条件和扫描位置下，对岩心进行扫描，获得该时刻两种能量下岩心的CT值；

5）在与步骤2）相同的两种扫描电压下对空气、实验用盐水、实验用油及实验用气进行扫描，获得两种能量下该介质的CT值；

6）根据公式（8）计算三相流体饱和度。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，本发明并不限于此。

本领域技术人员可以理解实施例中的各部件可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统包括：CT扫描仪，岩心夹持器，围压系统，注入系统和回压控制系统；

所述注入系统包括分别与岩心夹持器（6）入口端连接的注油系统、注水系统和注气系统；

所述岩心夹持器（6）入口处设置入口压力表（7），其出口处设置出口压力表（4）；

岩心夹持器（6）的围压接口连接所述围压系统；

岩心夹持器（6）的出口端连接回压控制系统。

2.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述岩心夹持器为PEEK材料岩心夹持器，最高耐压30MPa，最高耐温150℃。

3.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述注油系统包括油泵（8）和储油容器（9）。

4.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述注水系统包括水泵（16）和储水容器（17）。

5.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述注气系统包括储水装置（15）、注气用泵（14）和中间储气容器（13）。

6.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述岩心夹持器（6）入口端通过三位四通阀分别连通注油系统、注水系统和注气系统。

7.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述围压系统包括围压液容器（11）和围压泵（12）。

8.如权利要求1所述的基于CT扫描的三相相对渗透率测试系统，其特征在于，所述回压控制系统包括回压泵（3）和回压阀（2），回压阀（2）分别连接回压泵（3）、岩心夹持器（6）出口端和出口液收集容器（10）。

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