CN103675452A - 一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统及方法 - Google Patents

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周枫
奚相
虞立
王辉明
刘东方
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Abstract

本发明提供了一种模拟储层条件的岩石电阻率测试装置及方法，属于电阻率检测领域。本装置包括高温高压仓、电阻率测试仪、气体解吸吸附装置、加温加压装置和计算机；在所述高温高压仓内放置有被胶套密封包裹后的被测样品；电阻率测试仪的电阻率探头安装在所述胶套内，其与被测样品的表面接触，并通过电缆与电阻率测试仪的其它部分连接；所述电阻率测试仪完成对被测样品的电阻率检测并显示检测结果；所述气体解吸吸附装置通过管路接入到所述胶套内，完成对被测样品的气体吸附和计量；所述加温加压装置通过油管与高温高压仓的内部连接，通过油对被胶套包裹的被测样品施加围压和温度。

Description

一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统及方法
技术领域
本发明属于电阻率检测领域，具体涉及一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统及方法。
背景技术
电阻率测试系统是一种电阻率监视仪，可广泛应用于金属与非金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁勘探等方面，亦用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中，还能用于地热勘探。但是已有的电阻率测试仪一般只能在常温、常压条件下对物体进行检测，无法在模拟天然气储层的高温高压和气体吸附条件下对被测样品的电性特征进行检测。
众所周知，随着表层油气田的不断挖掘开采，浅层油气资源变得越来越少，人们开始把探索油气资源的目标瞄向了深层油气田。而要对深层油气田进行研究，就需要模拟地下深处的高温高压环境。通过检测含油岩石在不同压力和温度条件下物理特性的变化，可以对储油层的生成、变化和迁移等进行研究，其数据对油、气田的开发有着重要的指导意义。高温高压试验装置就是模拟这种环境的设备。
高温高压超声波检测装置主体部分是一个密封的高压仓。在仓内，被测样品被加温、加压。然后通过内置的应力应变探头检测其在不同条件下物理特性的变化。因此通过该装置可以测出样品的各个阶段表现出的有别于常温低压环境下的特性。在石油勘探研究部门，要想真正认识油、气地层的岩石物理特征，它是一个必不可少的研究手段。但是该技术不能模拟岩石吸附气体后的电阻率测试
气体高压等温吸附仪利用粉末试样测试储层气体等温吸附参数；气体解吸测试普遍使用常压解吸设备，对钻井岩芯进行气体含量及吸附时间等参数的测定。但是该技术主要用粉末样品进行吸附解吸实验，不能进行电阻率测试。
综上所述，目前没有能够对整体岩样进行加温加压和气体吸附后福尔电阻率测试的设备。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统及方法，将电阻率测试技术、高温高压实验技术和气体吸附实验技术融合在一起，吸收三种技术的优点，克服各自的缺点，根据需要建立一套能够全面模拟天然气储层高温、高压电性参数测试系统，特别是一种罐内被测样品在加温、三维加压和气体体吸附条件下用电阻率测试仪检测样品电阻率参数的系统。它集合高温高压装置能产生高温高压，以及气体吸附模拟天然气储层流体储存的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，包括高温高压仓、电阻率测试仪、气体解吸吸附装置、加温加压装置和计算机；
在所述高温高压仓内放置有被胶套密封包裹后的被测样品；电阻率测试仪的电阻率探头安装在所述胶套内，其与被测样品的表面接触，并通过电缆与电阻率测试仪的其它部分连接；
所述电阻率测试仪完成对被测样品的电阻率检测并显示检测结果；
所述气体解吸吸附装置通过管路接入到所述胶套内，完成对被测样品的气体吸附和计量；
所述加温加压装置通过油管与高温高压仓的内部连接，通过油对被胶套包裹的被测样品施加围压和温度；
所述计算机对电阻率测试仪、气体解吸吸附装置和加温加压装置进行控制。
在所述高温高压仓内安装有温度传感器和压力传感器，两者均与计算机连接，将采集到的温度和压力传输给计算机；所述电阻率探头将采集到的电阻值信息传输给计算机。
所述高温高压仓是正方体的形状，所述被测样品是正方体的形状。
所述胶套是耐高温高压胶套。
一种利用所述模拟储层条件的岩石电阻率测试系统进行测试的方法，包括以下步骤：
(1)将被测样品用胶套密封包裹后安装在高温高压仓内；
(2)通过计算机设置实验环境参数，所述实验环境参数包括环境温度、围压、升温速度和压力加载速度；
(3)启动加温加压装置，将加温加压装置中的油注入高温高压仓内至其全部充满；
(4)对被测样品进行加温、加压；
(5)判断高温高压仓内的温度和压力是否到达设定值，如果到达，则停止加温、加压，然后转入步骤(6)，如果没达到，则返回步骤(4)；
(6)启动气体解吸吸附装置对被测样品施加气压，即气体解吸吸附装置中的气体通过管道输入到高温高压仓内；
(7)当气体解吸吸附装置上的气压表显示的压力在12小时内浮动小于5％时，达到气体吸附平衡；
(8)启动电阻率测试仪进行电阻率测试；
(9)处理和显示采集结果。
所述步骤(5)中，到达设定值是指温度和压力达到并稳定在设定值的时间不小于30分钟。
所述步骤(8)中的所述电阻率测试是指由计算机向电阻率测试仪发出加载电流指令，电阻率测试仪通过电阻率探头自动对被测样品加载设定值的连续电流，由电阻率探头获取电阻率信息，并反馈给计算机。
所述步骤(9)的处理和显示采集结果是指计算机将获取的电阻率信息绘制成图形并显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明装置及方法能在高温、高压和气体吸附状态下对样品(如岩石等)进行电阻率检测；能够在温度、围压连续变化时，记录样品的电性参数变化，以电阻率曲线的形式，清晰、准确、展示被检测物体在电性特征状况；
(2)本发明装置检测时环境的最高温度可升至一百二十摄氏度(目前没有气体吸附的实验温度可以达到几百度，气体吸附状态下的目前的文献中通常不超过100度)。
附图说明
图1是本发明模拟储层条件的岩石电阻率测试装置。
图2是本发明利用模拟储层条件的岩石电阻率测试装置进行测试的方法的步骤框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，用气体解吸吸附装置和加温加压装置模拟地下天然气储层中的高温、高压环境，并同时吸收了电阻率测试仪的实时显示的特性，可动态、精细显示被测物体在逐渐增压、增温的情况下，岩石电性特征发生改变的过程。
本发明的内容包括两项：系统结构和控制流程
1.系统结构
本发明的系统包括电阻率测试仪、气体解吸吸附装置、高温高压仓、加温加压装置和计算机。
所述电阻率测试仪完成对被测样品的电阻率检测并显示检测结果。电阻率测试仪采用市场上已有的产品，市场上的产品型号很多，基本都能满足要求，例如SA29-SX650，HS-PSRT等都可以。
所述气体解吸吸附装置完成对被测样品的气体吸附和计量。气体解吸吸附装置是采用现有市售的气体解吸吸附装置，例如可采用型号为H-sorB2600高压吸附仪。
所述高温高压仓则负责对样品进行加温、加压。同时高温高压仓内还安装有温度传感器和压力传感器，对仓内的温度和压力进行实时测量。采用现有市售的高温高压仓即可。对高温高压仓的外壳的要求是耐高温、高压。高温高压仓的外壳一般采用耐高温、高压的非金属材料(如聚四氟乙烯)制造。其外壳的耐压能力还与外壳材料的厚度有关。
所述气体解吸吸附装置通过一根金属管与高温高压仓上预留的接口相连接。
在高温高压仓内安装有电阻率测试仪的电阻率探头，其通过电缆与所述电阻率测试仪的其它部分连接。
对高温高压仓的外壳的要求是耐高温、高压。高压仓的外壳一般采用耐高温、高压的非金属材料(如聚四氟乙烯)制造。外壳的耐压能力还与外壳材料的厚度有关。
所述加温加压装置采用圆柱筒形压力室，压力室外部安装有筒形定制加热板，内置温度传感器，与温控系统配合控制压力室内部温度；使用液压泵站加伺服阀提供压力。
高温高压仓采用正方体形状，正方体形状的被测样品被耐高温、高压的胶套密封包裹后，放置于高温高压仓内。加温加压装置中的油经管道连接到高温高压仓内，由计算机控制，给样品外部施加围压(即将整个样品浸泡在油中，胶套外部是液体，通过液体对胶套包裹的样品加压，保证胶套紧紧包裹住样品。)和温度(通过油给样品加温)。气体解吸吸附装置中的气体通过管道连接到胶套内，给样品施加气压，等气体流量计量达到平衡后(气体是直接注入到胶套内部的样品中，气压小于胶套外部的液体压力)，视为样品已达到气体吸附平衡(指样品整体吸附气体)。电阻率探头通过电缆连接到胶套内的样品表面，电阻率测试仪通过电阻率探头给样品施加电流，电阻率探头读取样品电阻值信息，并将信息直接返回给计算机。
本发明系统的使用方法是：实验人通过计算机向电阻率测试仪、气体解吸吸附装置和加温加压装置给出指令，由上述3个装置对高温高压仓进行实验条件加载，然后由高温高压仓内的探头读取温度，压力和电阻率信息，反馈给计算机。
2.控制流程
本发明采用全自动方式通过计算机及输入输出接口及相应的软件控制加温、加压和检测过程，如图2所示，具体工作流程如下：
(1)将被测样品安装在高温高压仓内；
(2)通过计算机上的软件操作界面设置实验环境参数，所述实验环境参数包括环境温度、围压、升温速度和压力加载速度；
(3)启动加温、加压过程，开启围压注入泵，将加温加压装置中的油注入高温高压仓至全部充满.；
(4)对样品进行加温、加压；
(5)判断温度和压力是否到达设定值，如果到达，则停止加温、加压，然后转入步骤(6)，如果没达到，则返回步骤(4)；所述设定值包括温度，达到并稳定在设定值(上下浮动0.1度)的时间不小于30分钟；压力达到设定值(上下浮动0.01MPa)；
(6)启动气体解吸吸附装置对被测样品施加气压，即气体解吸吸附装置中的气体通过管道输入到高温高压仓内；
(7)当气体解吸吸附装置上的气压表显示的压力在12小时内浮动小于5％时，达到气体吸附平衡；
(8)启动电阻率测试仪进行电阻率测试，即由计算机给出加载电流指令，电阻率测试仪通过电阻率探头自动对被测样品加载设定值的连续电流，由电阻率探头获取电阻率信息，反馈给计算机；
(9)处理和显示采集结果，即计算机将获取的电阻率信息绘制成图形并显示。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (8)

1.一种模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，其特征在于：所述模拟储层条件的岩石电阻率测试系统包括高温高压仓、电阻率测试仪、气体解吸吸附装置、加温加压装置和计算机；
在所述高温高压仓内放置有被胶套密封包裹后的被测样品；电阻率测试仪的电阻率探头安装在所述胶套内，其与被测样品的表面接触，并通过电缆与电阻率测试仪的其它部分连接；
所述电阻率测试仪完成对被测样品的电阻率检测并显示检测结果；
所述气体解吸吸附装置通过管路接入到所述胶套内，完成对被测样品的气体吸附和计量；
所述加温加压装置通过油管与高温高压仓的内部连接，通过油对被胶套包裹的被测样品施加围压和温度；
所述计算机对电阻率测试仪、气体解吸吸附装置和加温加压装置进行控制。
2.根据权利要求1所述的模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，其特征在于：在所述高温高压仓内安装有温度传感器和压力传感器，两者均与计算机连接，将采集到的温度和压力传输给计算机；所述电阻率探头将采集到的电阻值信息传输给计算机。
3.根据权利要求2所述的模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，其特征在于：所述高温高压仓是正方体的形状，所述被测样品是正方体的形状。
4.根据权利要求3所述的模拟储层条件的岩石电阻率测试系统，其特征在于：所述胶套是耐高温高压胶套。
5.一种利用权利要求4所述的模拟储层条件的岩石电阻率测试系统进行测试的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)将被测样品用胶套密封包裹后安装在高温高压仓内；
(2)通过计算机设置实验环境参数，所述实验环境参数包括环境温度、围压、升温速度和压力加载速度；
(3)启动加温加压装置，将加温加压装置中的油注入高温高压仓内至其全部充满；
(4)对被测样品进行加温、加压；
(5)判断高温高压仓内的温度和压力是否到达设定值，如果到达，则停止加温、加压，然后转入步骤(6)，如果没达到，则返回步骤(4)；
(6)启动气体解吸吸附装置对被测样品施加气压，即气体解吸吸附装置中的气体通过管道输入到高温高压仓内；
(7)当气体解吸吸附装置上的气压表显示的压力在12小时内浮动小于5％时，达到气体吸附平衡；
(8)启动电阻率测试仪进行电阻率测试；
(9)处理和显示采集结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(5)中，到达设定值是指温度和压力达到并稳定在设定值的时间不小于30分钟。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(8)中的所述电阻率测试是指由计算机向电阻率测试仪发出加载电流指令，电阻率测试仪通过电阻率探头自动对被测样品加载设定值的连续电流，由电阻率探头获取电阻率信息，并反馈给计算机。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤(9)的处理和显示采集结果是指计算机将获取的电阻率信息绘制成图形并显示。
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