CN106324217B - 一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置。所述测试器装置包括：基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器、渗透率测试装置、孔隙度测量装置、增压泵、皂膜流量计、压力表和开关；所述基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，包括筒体、胶套、胶套端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封组件；所述筒体为中空结构，所述胶套和所述胶套端塞设于筒体的内部，所述胶套内用于放置岩心样品；所述胶套端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心样品直接接触。本发明的测试器装置实现对不同小直径岩心的夹持，保证物性测试正常开展。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物礁-碳酸盐岩物性测试器装置，具体涉及一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置。
背景技术
国家大型油气田和煤层气开发重大科技专项“十一五-十二五”历经6年工作终于实现全取心钻穿西沙群岛生物礁科探井的壮举，获得超过1200m全井段连续取心岩心的样品。但是，井底岩心直径仅有6.5cm，在1/3永久保存以后，剩下尺寸岩心样品是一个大半径，不足或等于4cm；但它们需要满足的测试分析项目包括：岩石磁性地层学（柱塞样，直径0.5cm）；古生物地层学（切片样，大片尺寸3cm*5cm，常规片最小2cm*2cm）；地球化学常量元素、微量元素（50克，完全粉碎）；岩石矿物X光粉晶衍射（5克，完全粉碎）；各种因为不同目标鉴定分析要求磨制的岩石薄片，如铸体薄片、电子探针薄片、常规薄片、流体包裹体薄片、扫描电镜薄片、阴极发光薄片等，尺寸大小不一；锶碳氧同位素（10克，完全粉碎）等等。其中最为关键者，是必须完成与油气储层物性特征有关的系列测试，包括常规密度、纵波速度、横波速度、孔隙度和渗透率；模拟地层压力温度条件下的原位密度、纵波横波速度、孔隙度与相对渗透率等，其规范样品的直径2.5cm。不难发现，上述这些测试的每一项都需要样品，多数项需要一定规格的样品，而且对于样品的要求都有严格要求；有的要求重量，有的要求尺寸大小；很少可以不损坏，部分是直接对样品进行粉碎，样品将会因此消耗殆尽不留任何灰烬；结果导致西科1井样品稀缺，很难实现和完成重大专项合同任务规定的全部测试项目。构成典型无米之炊问题。因此，技术革新，探索最大程度节省样品，实现最小样品尺寸完成测试的新技术成为关键任务。
其中，最为关键的测试任务是钻前储层物性测试，是一项关键合同指标任务。其背景潜台词是，一口深水钻井可能少则3-5亿，多达超过10亿。因此，通过岛礁陆地钻井岩心的数据规范深水盆地区深井目标层系生物礁储层物性的特征，实现钻前预测与评价的经济价值和科学意义不言而喻，也是重大专项钻穿西沙群岛生物礁的目的。
但长期以来，各国包括油气公司实验室，我国包括科研院所、各大油气公司实验室等规范物性测试岩心的直径是2.54cm（1英寸），但对于西科1井而言却因为没有合适尺寸的样品成为无米之炊而极难完成；特别是对于西沙群岛千米以下井深样品的测试而言简直是难以满足的难题，获得岩心的难度与获得物性测试的难度显然一样困难。因此，研发一种相对直径比25.4mm更小规格的测试仪器，并且同样满足和达到量度地层岩石物性特征的目的，就成为油气重大专项相关任务一项必须完成的工作和紧迫现实需要。
中国专利申请201410014390.8公开了一种岩石渗透率测试装置，所述岩石渗透率测试装置包括测试系统，所述测试系统包括：岩心夹持器，其内夹设有岩心，所述岩心夹持器具有入口端和出口端，所述入口端连接有气缸；加压装置，其与所述岩心夹持器相连；第一腔体，其一端与所述岩心夹持器的出口端相连，其另一端连接有第二腔体。该发明的岩石渗透率测试装置，可测量不同渗透率岩石的渗透率，但是该发明公开的岩石渗透率测试装置不能对不同直径的岩心进行各种物理性质的测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够最大限度降低被测定钻井岩心样品直径尺寸的生物礁岩心物性测试器，既可以利用其完成缩微岩心样品的物性测试，又保证测试数据的可靠性程度不低于原常规物性测试尺寸和设备仪器达到的指标。
本发明的技术方案为：一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置，所述测试器装置包括：基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器、渗透率测试装置、孔隙度测量装置、增压泵、皂膜流量计、压力表和开关；
所述测试器通过进液口与所述增压泵连接；所述测试器与所述增压泵之间设置压力表，所述压力表和所述增压泵之间设有开关；所述测试器的一端通过管线连接至孔隙度测量装置或渗透率测量装置，所述测试器的另一端连接皂膜流量计，所述测试器与所述皂膜流量计之间设有开关。
所述测试器通过所述增压泵施加地层压力，所述压力表显示测试器内部压力状态，当满足测试条件时，关闭所述压力表和所述增压泵之间的开关；测量岩心孔隙度时，所述测试器通过管线连接至所述孔隙度测量装置，关闭所述测试器与所述皂膜流量计之间的开关，按照覆压下孔隙度测试方法开展测量；测量岩心渗透率时，断开所述测试器与孔隙度测量装置的连接，所述测试器一端连接所述渗透率测量装置，另一端连接所述皂膜流量计，打开所述测试器与所述皂膜流量计之间的开关，按照岩心渗透率测试方法开展测量。
所述基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，包括筒体、胶套、胶套端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封组件；
所述筒体为中空结构，所述胶套和所述胶套端塞设于筒体的内部，所述胶套内用于放置岩心样品；
所述胶套端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心样品直接接触。
所述胶套端塞为外侧嵌有密封圈的胶套密封端塞，所述胶套密封端塞与所述胶套配合实现对岩心样品的密封包裹。
所述筒体堵头为外凸形结构，且设于所述筒体的两端。
所述筒体堵头与所述筒体之间设有“O”型密封圈。
所述筒体封盖设于所述筒体堵头的两端，所述筒体封盖配合筒体堵头和“O”型密封圈，与筒体通过螺纹连接，实现对测试器筒体的密封。
所述密封组件包括密封压帽，所述密封压帽设于所述筒体封盖的两端，所述密封压帽的一端嵌入所述筒体封盖内。
所述胶套端塞为中空结构，用于与金属管线的一端连接，所述金属管线的另一端与所述筒体堵头连接并伸出所述筒体；所述金属管线通过所述密封压帽固定。
所述金属管线在测试器筒体内的部分长度为弹簧装，具有伸缩性，保证岩心各个方向均匀受压。
所述筒体一侧设有进液口，所述进液口与增压泵连接施加地层压力。
所述筒体、胶套、胶套密封端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封压帽同轴布置。
本发明所提供的测试器装置的有益效果为：1）本发明采用双端塞连接方式，外端塞为测试器的堵头，与测试器筒体连接；内端塞为岩心胶套密封端塞，与岩心直接接触，通过管线与外端塞连接，实现对不同小直径岩心的夹持，以保证物性测试正常开展。本发明的测试器装置只要能够制备到柱塞样，就能够通过本发明的测试器实现缩微样品的全物理性质测量，对于稀缺样品的深井与科探井而言，将具有非常重要的实际价值和特别重要的科学意义。
2）灵活的组件装卸设计。相对传统测试器岩心胶套固定安装在筒体的连接方式，本发明设计组件拆装灵活方便，通过松脱测试器一侧的外端塞组件可将内端塞、胶套和岩心拉出测试器，在完全开放情况下进行内端塞、样品和胶套的拆卸和更换。操作简单，易于实现。
3）测量便捷快速。通常，一块岩心样品要完成孔隙度和渗透率的测量，需要更换不同的测试装置，岩心拆装不便，如果是模拟地层压力条件的测试，其过程将更为繁琐。本发明设计在测试样品物性时，可在保持地层压力的情况下分别连接孔隙度和渗透率测试装置完成测试项目。
附图说明
图1基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置连接示意图
图2基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器结构示意图
附图标记： 11-基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器、12-渗透率测试装置、13-孔隙度测量装置、14-增压泵、15-皂膜流量计、16-压力表、17-开关、18-开关、1-岩心、2-胶套、3-胶套端塞、4-外端塞“O”型圈、5-筒体堵头、6-筒体封盖、7-密封压帽、8-管线、9-进液口、10-筒体。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置，包括：基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器11、渗透率测试装置12、孔隙度测量装置13、增压泵14、皂膜流量计15、压力表16、开关17 和开关18。
测试器11通过进液口与增压泵14连接；测试器11与增压泵14之间设置压力表16，压力表16和增压泵14之间设有开关17；测试器11的一端通过管线连接至孔隙度测量装置13或渗透率测量装置12，测试器11的另一端连接皂膜流量计15，测试器11与所述皂膜流量计15之间设有开关18。
实验测试时，测试器11通过增压泵14施加地层压力，压力表16显示测试器内部压力状态，当满足测试条件时，关闭开关17。测量岩心孔隙度时，测试器11通过管线连接至孔隙度测量装置13，关闭开关18，按照覆压下孔隙度测试方法开展测量。测量岩心渗透率时，断开与孔隙度测量装置13的连接，测试器11一端连接渗透率测量装置12，另一端连接皂膜流量计15，打开开关18，按照岩心渗透率测试方法开展测量。
如图2所示，本发明的基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，包括胶套2、胶套端塞3、外端塞“O”型圈4、筒体堵头5、筒体封盖6、密封压帽7、金属管线8、进液口9和筒体10。
其中，筒体10为中空结构，胶套2和胶套端塞3设于筒体10的内部，胶套2内用于放置岩心样品1；胶套端塞3嵌于胶套2的两端。胶套端塞3为外侧嵌有密封圈的胶套密封端塞，胶套密封端塞与胶套2配合实现对岩心样品1的密封包裹。筒体堵头5为外凸形结构，且设于筒体10的两端。筒体堵头5与筒体10之间设有“O”型密封圈4。筒体封盖6设于筒体堵头5的两端，筒体封盖6配合筒体堵头5和“O”型密封圈4，与筒体10通过螺纹连接，实现对测试器筒体的密封。
密封压帽7设于筒体封盖6的两端，密封压帽7的一端嵌入筒体封盖6内。胶套端塞3为中空结构，用于与金属管线8的一端连接，金属管线8的另一端与筒体堵头5连接并伸出筒体10；金属管线8通过密封压帽7固定。金属管线8在测试器筒体内的部分长度为弹簧装，具有伸缩性，保证岩心各个方向均匀受压。
筒体10一侧设有进液口9，进液口9与增压泵连接施加地层压力。筒体10、胶套2、胶套端塞3、筒体堵头5、筒体封盖6和密封压帽7同轴布置。
采用本发明所提供的基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，装备岩心时，按照附图1所示结构进行连接。岩心样品1放置在胶套2内部。通过进液口9施加压力，胶套2向里发生变形施加径向压力，同时金属管线8产生变形，胶套2两端的胶套端塞3向胶套2内移动，对岩心施加轴向压力。由于整个施压过程处于同一压力体系之下，为静压状态，与实际地层受压方式更为接近。
本发明的测试器装置可以满足0.9cm-1.5cm直径的岩心样品在大气压力和施加所需静水压力（实际达到模拟地层3500m深度压力的测试而样品不被压碎）下的测试，测试结果与常规2.54cm岩心直径测试结果一致，偏差控制在小数点以后三位数；同样能够实现地层情况下加压测试；特别是对于那些过小，以至于无法取得规范测试直径的岩心样品，实现常规物性和原位加压物性系统测试的目的，并成为一种可靠的测试手段.
本发明的测试结果不但完全达到了预期科学目标，完成了重大专项沿钻井剖面开展系统物性测试分析的任务，解决了样品稀缺情况下实现针对各种岩石分析尤其是物理性质多参数测试分析需要的难题，而且测试结果几经波折最终获得各方一致认可。2015年5月，本项发明取得的测试数据在中国科协年会第九分会进行了报告；2015年6月，中海石油（中国）有限公司湛江分公司总地质师王振峰等，完成了以验证该次会议本发明取得数据为目的的测试工作：他们以同一钻井同样深度样品但直径为2.54cm的传统仪器进行重复测试，获得测试结果数据与本发明测试数据一致，二者误差在小数点后三位。2015年年底，本项发明取得的测试成果与项目十二五成果报告一起通过终审，本发明成为两项创新评价成果中的一项。因此，在适用性、现实科学性、领域内技术创新性及第三方评价和应用效果验证方面，本发明都已经满足。
以上对本发明实施例所提供的一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实..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 (7)
1.一种基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器装置，其特征在于，所述测试器装置包括：基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器、渗透率测试装置、孔隙度测量装置、增压泵、皂膜流量计、压力表和开关；
所述测试器通过进液口与所述增压泵连接；所述测试器与所述增压泵之间设置压力表，所述压力表和所述增压泵之间设有开关；所述测试器的一端通过管线连接至孔隙度测量装置或渗透率测量装置，所述测试器的另一端连接皂膜流量计，所述测试器与所述皂膜流量计之间设有开关；
所述基于缩微样品的生物礁岩心常规物性测试器，包括筒体、胶套、胶套端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封组件；
所述筒体为中空结构，所述胶套和所述胶套端塞设于筒体的内部，所述胶套内用于放置岩心样品；
所述胶套端塞嵌于所述胶套的两端，并与岩心样品直接接触；
所述胶套端塞为外侧嵌有密封圈的胶套密封端塞，所述胶套密封端塞与所述胶套配合实现对岩心样品的密封包裹；
所述密封组件包括密封压帽，所述密封压帽设于所述筒体封盖的两端，所述密封压帽的一端嵌入所述筒体封盖内；
所述胶套端塞为中空结构，用于与金属管线的一端连接，所述金属管线的另一端与所述筒体堵头连接并伸出所述筒体；所述金属管线通过所述密封压帽固定；
所述金属管线在测试器筒体内的部分长度为弹簧装，具有伸缩性，保证岩心各个方向均匀受压。
2.根据权利要求1所述的测试器装置，其特征在于，所述测试器通过所述增压泵施加地层压力，所述压力表显示测试器内部压力状态，当满足测试条件时，关闭所述压力表和所述增压泵之间的开关；测量岩心孔隙度时，所述测试器通过管线连接至所述孔隙度测量装置，关闭所述测试器与所述皂膜流量计之间的开关，按照覆压下孔隙度测试方法开展测量；测量岩心渗透率时，断开所述测试器与孔隙度测量装置的连接，所述测试器一端连接所述渗透率测量装置，另一端连接所述皂膜流量计，打开所述测试器与所述皂膜流量计之间的开关，按照岩心渗透率测试方法开展测量。
3.根据权利要求1所述的测试器装置，其特征在于，所述筒体堵头为外凸形结构，且设于所述筒体的两端。
4.根据权利要求1所述的测试器装置，其特征在于，所述筒体堵头与所述筒体之间设有“O”型密封圈。
5.根据权利要求4所述的测试器装置，其特征在于，所述筒体封盖设于所述筒体堵头的两端，所述筒体封盖配合筒体堵头和“O”型密封圈，与筒体通过螺纹连接，实现对测试器筒体的密封。
6.根据权利要求3所述的测试器装置，其特征在于，所述筒体一侧设有进液口，所述进液口与增压泵连接施加地层压力。
7.根据权利要求1或权利要求6所述的测试器装置，其特征在于，所述筒体、胶套、胶套密封端塞、筒体堵头、筒体封盖和密封压帽同轴布置。
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