CN103808448B - 一种流体渗流环境中压力传导时间的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流体渗流环境中压力传导时间的测量装置及方法。所述测量装置包括渗流环境模拟装置、压力控制装置、压力传感器和数据采集处理系统；压力控制装置与渗流环境模拟装置的入口端相连通，为流体流动提供压力；渗流环境模拟装置的出口端与承接容器相连通；压力传感器分别设于渗流环境模拟装置的入口端和出口端；压力传感器还与数据采集处理系统相连接，根据压力传感器传输的压力信号，数据采集处理系统得出渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差与时间之间的变化关系。本发明的测量方法具有精确、快捷、自动化、智能化程度较高等优点。本发明填补了测量流体渗流环境中压力传导完毕时间的技术空白，提供了一种科学有效的室内实时测量装置及方法。

Description

一种流体渗流环境中压力传导时间的测量方法
技术领域
本发明涉及一种流体渗流环境中压力传导时间的测量装置及方法，属于多孔介质渗流介质中流体压力传递规律领域。
背景技术
流体在压力作用下，在岩石中发生渗流运动，待压力升高到一定值P1后，撤去压力P1，压力开始传递，流体从流动状态，到最后静止。间隔一定时间t后，在同一端再次加压，当流体再次开始运动时，记录此时的压力P2。若填砂管中流体压力传递完毕，则P2即为填砂管中推动流体流动的临界压力。若填砂管中流体压力未传递完毕，则P2与之前残余压力形成叠加效应，则无法测出填砂管中推动流体流动的临界压力。因此，测量流体在渗流环境传导时间临界值t很有必要，但这一问题的研究一直缺乏科学有效的实验方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体渗流环境中压力传导时间的测量装置及方法。
本发明首先提供了一种流体渗流环境中压力传导时间的测量装置，它包括渗流环境模拟装置、压力控制装置、压力传感器和数据采集处理系统；
所述压力控制装置与所述渗流环境模拟装置的入口端相连通，为流体流动提供压力；所述渗流环境模拟装置的出口端与一承接容器相连通；
所述压力传感器分别设于所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端；所述压力传感器还与所述数据采集处理系统相连接，根据所述压力传感器传输的压力信号，所述数据采集处理系统得出所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差与时间之间的变化关系。
上述的测量装置中，所述渗流环境模拟装置具体可为一填砂管，可模拟不同渗透率大小的储层中流体流动的运动。
上述的测量装置中，所述压力控制装置包括一平流泵和与之相连通的进液容器，所述进液容器的出口端与所述填砂管的入口端相连通，所述平流泵为所述渗流环境模拟装置提供压力，控制流体流动压力的大小。
上述的测量装置中，所述填砂管的入口端连接一水平阀。
本发明进一步提供了利用所述测量装置测量流体渗流环境中压力传导时间的方法，包括如下步骤：
（1）用地层流体饱和所述渗流环境模拟装置；
（2）利用所述压力控制装置向所述渗流环境模拟装置驱替工作流体；
（3）当所述渗流环境模拟装置的出口端流出所述工作流体时，关闭所述压力控制装置；同时，启动所述数据采集处理系统，所述数据采集处理系统采集所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差，根据所采集的压力差和时间数据进而得到所述压力差随时间的变化关系，得到所述压力差稳定时的时间，即为所述工作流体在所述渗流环境模拟装置中压力传导的时间；
（3）当所述渗流环境模拟装置的出口端流出所述工作流体时，关闭所述压力控制装置；同时，启动所述数据采集处理系统，所述数据采集处理系统采集所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差，进而得到所述压力差随时间的变化关系；根据变化关系，得到所述压力差稳定时的时间，即为所述工作流体在所述渗流环境模拟装置中压力传导的时间。
上述的方法中，步骤（1）中，饱和所述渗流环境模拟装置的目的是保证所述渗流环境模拟装置的有效空隙被地层流体全部填充，从而使所述渗流环境模拟装置入口端流体流动能连续传递至出口端流体；可通过如下步骤进行：向所述渗流环境模拟装置恒流量通入地层流体，待所述渗流环境模拟装置出口端流体流速与其入口端流速相等时即实现对所述渗流环境模拟装置的饱和。
上述的方法中，所述数据采集处理系统根据所述压力差随时间的变化关系得到指数型拟合曲线，所述指数型拟合曲线导数的绝对值为0.01时的点即为所述工作流体在所述渗流环境模拟装置中压力传递完毕时间，这样就可以在压力稳定前，提前预测工作流体在渗流环境中压力传递完毕的时间。
上述的方法中，当测量时间足够长时，所述数据采集处理系统可根据所述压力传感器传输的数据，直接判断压力稳定的时间点，从而得出压力传递完毕时间。
本发明提供的流体渗流环境中压力传导时间及方法，实现了压力数据的自动化收集，数学方法的智能化优选，从而实现在渗流环境模拟系统压力稳定之前计算压力传导时间；本发明的测量方法具有精确、快捷、自动化、智能化程度较高等优点。本发明填补了测量流体渗流环境中压力传导完毕时间的技术空白，提供了一种科学有效的室内实时测量装置及方法。
附图说明
图1为本发明流体渗流环境中压力传导时间的测量装置的结构示意图。
图2为本发明流体渗流环境中压力传导时间的测量装置工作时的原理图。
图3为利用本发明测量装置得到的压力与时间拟合曲线。
图中各标记如下：1填砂管、2平流泵、3进液容器、4压力传感器、5数据采集处理系统、6承接容器、7水平阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1、流体渗流环境中压力传导时间的测量装置
如图1所示，本发明提供的流体渗流环境中压力传导时间的测量装置包括一填砂管1、平流泵2、进液容器3、压力传感器4、数据采集处理系统5和承接容器6；其中，进液容器3的出口与填砂管1的入口端相连通，且进液容器3通过平流泵2向填砂管1中驱替实验流体。填砂管1的出口端与承接容器6相连通，用于承接从填砂管1中流出的实验流体。在填砂管1的入口端设有一水平阀7，用于断开填砂管1与进液容器3之间的连通。
本发明中，在填砂管1的入口端处和出口端处分别设置一压力传感器4，用于分别实时测定填砂管1两端的压力。且压力传感器4与数据采集处理系统5相连接，压力传感器4将测量的压力信号传输给数据采集处理系统5，根据该压力信号，数据采集处理系统5得出填砂管1两端的压力差与时间之间的变化关系，根据该变化关系，得到压力差稳定时的时间，即为流体渗流环境中压力传导时间；当测量时间足够长时，数据采集处理系统5还可根据压力传感器4传输的数据，直接判断压力稳定的时间点，从而得出压力传递完毕的时间。
本发明流体渗流环境中压力传导时间的测量装置的工作原理如图2所示，压力控制系统提供渗流环境模拟系统所需压力，在压差下工作流体在渗流环境模拟系统中流动。压力传感系统检测渗流环境模拟系统两端的压力变化，并通过信号传递系统将数据传递给数据采集处理系统。数据采集处理系统得到压力随时间变化关系后，拟合出压力随时间的变化关系。当拟合曲线的导数的绝对值很小时，此时曲线接近水平，可以认为压力在误差范围内传递完毕。据此可提前预测压力稳定的时间。
实施例2、流体渗流环境中压力传导时间的测量
利用实施例1中的流体渗流环境中压力传导时间的测量装置测量压力传导时间。具体步骤如下：
利用填砂管1模拟渗透率为41.7mD的储层，以渤海SZ36-1地层水为实验流体。
（1）用配制的渤海SZ36-1地层水饱和填砂管1，地层水配方如表1；
表1模拟地层水配方（1L溶液所需药品量）
（2）利用平流泵2继续向填砂管1内驱替渤海SZ36-1地层水，使进液端压力升至0.085MPa；
（3）平流泵停泵，关闭填砂管1入口端的水平阀7；
（4）关闭水平阀7的同时，启动数据采集和处理系统5，利用数据采集处理系统5，记录填砂管1两端压力随时间的变化数据。当压力稳定时，数据采集处理系统5自动停止采集，测出压力传导完毕时间，利用自选数学模型拟合出压力随时间变化函数，根据曲线导数绝对值为0.01的点计算出压力稳定时间。
本实施例中，数据采集处理系统5所得到的曲线如图3所示，拟合精度R2=98.0%。
从图3中可以看出，压力与时间的拟合精度较高。一般情况下，当拟合出压力随时间变化曲线的斜率绝对值接近0.01时，认为压力传递完毕，此时所对应的时间即为计算得到的压力稳定时间tsc，解得tsc=73min。对比测量得到的压力稳定时间tsm=72min，可以看出，数据采集处理系统的数学模型是准确、可靠的。
利用本发明流体渗流环境中压力传导时间的测量装置，可以测量压力在流体渗流环境中传导完毕时间。

Claims (2)

1.利用流体渗流环境中压力传导时间的测量装置测量流体渗流环境中压力传导时间的方法，所述测量装置包括渗流环境模拟装置、压力控制装置、压力传感器和数据采集处理系统；
所述压力控制装置与所述渗流环境模拟装置的入口端相连通，为流体流动提供压力；所述渗流环境模拟装置的出口端与一承接容器相连通；
所述压力传感器分别设于所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端；所述压力传感器还与所述数据采集处理系统相连接，根据所述压力传感器传输的压力信号，所述数据采集处理系统得出所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差与时间之间的变化关系；
所述渗流环境模拟装置为一填砂管；
所述压力控制装置包括一平流泵和与之相连通的进液容器，所述进液容器的出口端与所述填砂管的入口端相连通；
所述测量流体渗流环境中压力传导时间的方法，包括如下步骤：
(1)用地层流体饱和所述渗流环境模拟装置；
(2)利用所述压力控制装置向所述渗流环境模拟装置驱替工作流体；
(3)当所述渗流环境模拟装置的出口端流出实验流体时，关闭所述压力控制装置；同时，启动所述数据采集处理系统，所述数据采集处理系统采集所述渗流环境模拟装置的入口端和出口端的压力差，进而得到所述压力差随时间的变化关系；根据变化关系，得到所述压力差稳定时的时间，即为所述工作流体在所述渗流环境模拟装置中压力传导的时间；
所述数据采集处理系统根据所述压力差随时间的变化关系得到指数型拟合曲线，所述指数型拟合曲线导数的绝对值为0.01时的点即为所述工作流体在所述渗流环境模拟装置中压力传递完毕时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述填砂管的入口端连接一水平阀。
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