CN106596596A - 一种岩心x射线扫描测试实验方法 - Google Patents

一种岩心x射线扫描测试实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种岩心X射线扫描测试实验方法，包含以下步骤：S1、饱和地层水；S2、饱和地层水完全后，开启驱替泵向岩心注入油，驱替至完全没有水流出来为止，此时状态即为束缚水状态；S3、一次扫描；S4、实验后期适当加长记录和扫描的时间间隔，直到水驱油到不再有油出来时，实验结束；S5、由于扫描的得到的X射线强度值，是与岩心中所饱和的液体的种类和数量有关，利用X射线强度值计算不同时刻岩心断面的含水和含油饱和度值，不仅可以对长岩心进行扫描，而且造价大大缩减，对人体伤害也比较小，能够轻松实现岩心X射线扫描分析含油、水饱和度的目的。

Description

一种岩心X射线扫描测试实验方法
技术领域
本发明岩心水驱油检测技术领域，特别涉及一种岩心X射线扫描测试实验方法。
背景技术
X射线扫描技术能在不改变岩心外部形态、内部结构的条件下，在很短的时间内观测整块岩心内部的结构状况，液流分布情况等。
X射线扫描成像技术原理是建立在BEERS定理之上的，当一束X射线穿透一个物体时，部分X射线会被吸收或反射掉，但大部分能穿透物体。透过物体后的X射线的强度与该物体的密度有关，所以检测器检测到的X射线强度与物体的厚度满足公式
式中，I0是原始X射线强度，I是透过物体的X射线强度，μ是X射线的衰竭系数，h是物体的厚度。
对于一些物质，衰竭系数是已知的。当一系列的X射线检测器被安装在被检测物体的周围时，就可以获得来自不同角度的X射线强度。通过处理这一系列的X射线资料，即可得到不同数目像素组成的X射线图片，图像质量取决于图像的制式。每一个像素的的X射线值可以由公式计算
式中，μr是岩石的衰竭系数。CT值随物质密度的增加而增加。
目前，对于利用X射线来检测水驱过程中岩心含油、水饱和度分布方法，涉及到三类。第一类是采用物体旋转的三代扫描方式；第二类是采用医用的CT扫描仪；第三类是美国岩心公司所制造的X射线岩心扫描测试系统测试方法。
第一种采用的是物体旋转的三代扫描方式它主要由四部分组成(如图1)：X射线源系统、检测器系统(数据采集系统)、机械移动系统和图象重建系统。另外还专门设计了一套岩心驱替装置。
物体旋转的三代扫描方式方法缺点：(1)这种实验方式主要用于确定短岩心的孔隙结构，并非主要用于岩心水驱过程中油水饱和度分布。(2)用于岩心水驱油实验时，只能测量较短岩心含油水饱和度分布，不能进行长岩心水驱油过程中的含水油饱和度分布。(3)测量过程中需要旋转岩心，使得岩心内流体受到外力作用，不符合岩心水驱油过程中的实际状况。
第二种一种是采用医用的CT扫描仪，进行岩心分析。其原理就是将医用CT和长岩心夹持器组合一块进行含油水饱和度分布检测。
采用医用CT机进行岩心分析缺点有：(1)医用CT机上的软件是针对人体不同部位编制的，得到的图像投影数据会产生射线束硬化现象，所以精确定量测试精度是不够的。(2)实验仪器造价太高，一般的公司和院校无法负担得起，其装置体积较大，构造复杂。(3)仪器运行过程中产生的射线辐射强度较大，对人体危害较大。
参照《顾本立.CT扫描的岩心分析精度[J].石油地球物理勘探,1994,29(1):117-121.》
第三种是XRSC-198(两相或三相)直线X射线扫描系统用于测试在温度、压力升高过程中岩心的流体和/或气体的饱和度，该系统可采用先进的单向或双向X射线扫描技术进行两相或三相流体测试，岩心夹持器可进行垂直或水平向扫描。
这种装置的缺点是造价高，仪器笨重。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种岩心X射线扫描实验方法，即利用国内物流装备ANER安尔X-CT-K6550型X射线可视化扫描仪经自行改装和研制的长岩心驱替实验装置，利用该装置进行X射线扫描实验，该方法不仅可以对长岩心进行扫描，而且造价大大缩减，对人体伤害也比较小，能够轻松实现岩心X射线扫描分析含油、水饱和度的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种岩心X射线扫描测试实验方法，包含以下步骤：
S1、饱和地层水：将岩心夹持器装到传送带上，连接管线，利用驱替泵通过中间容器对岩心夹持器施加围压，加载好围压之后对岩心夹持器和管线进行抽空饱和地层水，饱和地层水完成之后，按下一键式按压开关，岩心夹持器随着传送带运动，岩心夹持器进入X射线发射和接收装置后，检测装置将相关信息送至控制单元，由控制单元触发X射线源发射X射线，发射后的X射线穿过岩心夹持器，接收到L形射线探测器上，通过电线，将数据和图像传送到图像数据处理系统，岩心夹持器被传送带移动到末端时，固定岩心夹持器的铁板触碰到接近开关，扫描停止，传送带反方向运动，岩心夹持器运动到起始端时，固定岩心夹持器的铁块触碰到起始端的接近开关，传送带停止运动；
S2、饱和地层水完成后，开启驱替泵向岩心注入油，驱替至完全没有水流出来为止，此时状态即为束缚水状态；
S3、一次扫描：开启恒速、恒压驱替泵加驱替压力，将中间容器中的水注入长岩心夹持器(1)中，使水以恒定速度，驱替长岩心中的油，用油水收集计量装置每隔一定时间计量流出来的油水量，并同时按下一键式按压开关，对岩心进行一次扫描；
S4、实验后期适当加长记录和扫描的时间间隔，直到水驱油到不再有油出来时，实验结束；
S5、由于扫描的得到的X射线强度值，是与岩心中所饱和的液体的种类和数量有关，利用X射线强度值计算不同时刻岩心断面的含水和含油饱和度值，计算公式为：
那么，m时刻岩心任意端面含水饱和度为
Smw＝1-Smo (2)
式中：Am——任意m时刻所对应的含油饱和度时X射线扫描强度
A1——束缚水(原始含油)状态下X射线扫描强度；
A2——完全饱和水状态下X射线扫描强度；
Smo——水驱到m时刻时岩心中含油饱和度；
Soi——束缚水状态下含油饱和度或原始含油饱和度；
Smw——水驱到m时刻时岩心中含水饱和度。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的上述步骤的扫描部分由通道式X射线安全检查设备上的X射线发射和接收装置完成，通道式X射线安全检查设备由,输送部分、X射线源及控制部分、信号采集处理及传输部分、图像处理部分和电气控制部分组成。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的长岩心夹持器通过铁板固定在输送部分的传送带上，铁板固定有岩心夹持器出口管线的油水收集计量装置，铁板与接近开关配合。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的连接岩心夹持器的长岩心驱替装置的管线呈螺旋状，并固定在扫描仪所固定的不动杆上。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的长岩心夹持器采用铝合金管作为材料。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的油水收集计量装置包括大容量烧杯和两端带有刻度的玻璃管，玻璃管通过固定夹固定在大容量烧杯中。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)现在安检仪一般都用双能X射线探测器进行检测。X射线安检机不仅能显示被检物品的X射线图像，还可以给出被检物品的有效原子序数和密度等信息，并根据有效原子序数的不同范围对不同物质赋予不同颜色。所以提取的双能机安检仪生成的数据图像是与被扫描岩心和岩心内的流体有关，能够很好的克服射线硬化的影响。(2)利用安检仪上面的传送带输送岩心，进行扫描，利用安检仪两头安装的接近开关和实体开关实现自动控制岩心夹持器运动。(3)使用呈螺旋状长岩心驱替装置的管线使得能够很好的配合岩心夹持器前后往返运动。(4)应用透射性较好的铝合金管作为长岩心夹持器材料。(5)装置结构简单，设备易制造或购买，造价很低。(6)进行X射线扫描时，射线的辐射较小，对人体危害性较小。(7)应用了连通器原理设计了一种出液收集装置。由于水驱油后期，出油的体积太小出水的体积很大，很难计量出油量。此装置能够非常精确的计量出油量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的结构图；
图2为本发明的整体结构图；
图3为本发明的油水收集计量装置的结构图。
图中：1、岩心夹持器；2、L形射线探测器；3、管线；4、油水收集计量装置；5、驱替泵；6、中间容器；7、接近开关；8、X射线发射和接收装置；9、用于固定岩心夹持器的铁板；10、手动式开关；11、一键式按压开关；12、图像数据处理系统。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图2～图3所示，本实施例所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，包含以下步骤：
S1、饱和地层水：将岩心夹持器1装到传送带上，连接管线，利用驱替泵5通过中间容器6对岩心夹持器施加围压，加载好围压之后对岩心夹持器1和管线进行抽空饱和地层水，饱和地层水完成之后，按下一键式按压开关11，岩心夹持器1随着传送带运动，岩心夹持器1进入X射线发射和接收装置8后，检测装置将相关信息送至控制单元，由控制单元触发X射线源发射X射线，发射后的X射线穿过岩心夹持器1，接收到L形射线探测器2上，通过电线，将数据和图像传送到图像数据处理系统12，岩心夹持器1被传送带移动到末端时，固定岩心夹持器的铁板9触碰到接近开关7，扫描停止，传送带反方向运动，岩心夹持器1运动到起始端时，固定岩心夹持器的铁板9触碰到起始端的接近开关7，传送带停止运动；
S2、饱和地层水完成后，开启驱替泵5向岩心注入油，驱替至完全没有水流出来为止，此时状态即为束缚水状态；
S3、一次扫描：开启恒速、恒压驱替泵5加驱替压力，将中间容器6中的水注入长岩心夹持器1中，使水以恒定速度，驱替长岩心中的油，用油水收集计量装置4每隔一定时间计量流出来的油水量，并同时按下一键式按压开关11，对岩心进行一次扫描；
S4、实验后期适当加长记录和扫描的时间间隔，直到水驱油到不再有油出来时，实验结束；
S5、由于扫描的得到的X射线强度值，是与岩心中所饱和的液体的种类和数量有关，利用X射线强度值计算不同时刻岩心断面的含水和含油饱和度值，计算公式为：
那么，m时刻岩心任意端面含水饱和度为
Smw＝1-Smo(2)
式中：Am——任意m时刻所对应的含油饱和度时X射线扫描强度
A1——束缚水(原始含油)状态下X射线扫描强度；
A2——完全饱和水状态下X射线扫描强度；
Smo——水驱到m时刻时岩心中含油饱和度；
Soi——束缚水状态下含油饱和度或原始含油饱和度；
Smw——水驱到m时刻时岩心中含水饱和度。
其中，在本实施例中，所述的上述步骤的扫描部分由通道式X射线安全检查设备上的X射线发射和接收装置8完成，通道式X射线安全检查设备由,输送部分、X射线源及控制部分、信号采集处理及传输部分、图像处理部分和电气控制部分组成。
其中，在本实施例中，所述的长岩心夹持器1通过铁板9固定在输送部分的传送带上，铁板9固定有岩心夹持器1出口管线的油水收集计量装置4，铁板9与接近开关7配合。
其中，在本实施例中，所述的连接岩心夹持器1的长岩心驱替装置的管线3呈螺旋状，并固定在扫描仪所固定的不动杆上。
其中，在本实施例中，所述的长岩心夹持器1采用铝合金管作为材料。
其中，在本实施例中，所述的油水收集计量装置4包括大容量烧杯4-3和两端带有刻度的玻璃管4-1，玻璃管4-1通过固定夹4-2固定在大容量烧杯4-3中。
更为具体的：
(1)对于上面的扫描部分全部都由通道式X射线安全检查设备上的X射线发射和接收装置8完成。通道式X射线安全检查设备由行李输送部分、X射线源及控制部分、信号采集处理及传输部分、图像处理部分和电气控制部分。
(2)启动由外设的一根较长的线连接一个一键式按压开关11实现，按下开关后，安检仪上的传送带带着长岩心夹持器1运动。(外连接较长的一键式按压开关11，不仅使得扫描过程自动化，而且避免了人体对于X射线的吸收)
(3)一般安检仪传送带都是朝着一个方向运动，为了克服只能朝一个方向传动，通过接近开关7控制其运动方向，使其实现从特定方向运动，然后进行X射线扫描，之后又能自动退回，但退回时不被扫描。
(4)长岩心夹持器1固定在传送带上，随着传送带运动。固定是用一个铁板9，使得既能固定岩心夹持器1，也能固定岩心夹持器出口管线的油水收集计量装置4，同时能够与接近开关7配合，对传送带做出命令。使得岩心夹持器1在传送带上做往返运动，并使扫描实现自动化。
(5)为了配合岩心夹持器1往返运动，连接长岩心驱替装置的管线3，呈螺旋状固定在扫描仪所固定的不动杆上，在X射线扫描仪的可移动工作台上，让长岩心装置能够随着传送带运动，然后应用X射线进行扫描。
(6)长岩心夹持器应用铝合金管作为材料。因为X射线能够很好的穿透铝合金管，检测到长岩心夹持器里面的东西。
(7)油水收集计量装置4利用连通器原理，可以很好的克服因油量太少而无法计量的缺点。出口管线流出来的油水，进入带刻度的两头开口玻璃管4-1，而玻璃管放在呈有水的大容量烧杯4-3中，水面使用油膜密封，防止水的蒸发，进入玻璃管的油水，因为重力分异油水分开，油可以在玻璃管4-1中读出油量，水的量可以通过驱替泵注入量减去油量得到或通过称重得到。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、饱和地层水：将岩心夹持器(1)装到传送带上，连接管线，利用驱替泵(5)通过中间容器(7)对岩心夹持器施加围压，加载好围压之后对岩心夹持器(1)和管线进行抽空饱和地层水，饱和地层水完成之后，按下一键式按压开关(11)，岩心夹持器(1)随着传送带运动，岩心夹持器(1)进入X射线发射和接收装置(8)后，检测装置将相关信息送至控制单元，由控制单元触发X射线源发射X射线，发射后的X射线穿过岩心夹持器(1)，接收到L形射线探测器(2)上，通过电线，将数据和图像传送到图像数据处理系统(12)，岩心夹持器(1)被传送带移动到末端时，固定岩心夹持器的铁板(9)触碰到接近开关(7)，扫描停止，传送带反方向运动，岩心夹持器(1)运动到起始端时，固定岩心夹持器的铁块(9)触碰到起始端的接近开关(7)，传送带停止运动；
S2、饱和地层水完成后，开启驱替泵(5)向岩心注入油，驱替至完全没有水流出来为止，此时状态即为束缚水状态；
S3、一次扫描：开启恒速、恒压驱替泵(5)加驱替压力，将中间容器(6)中的水注入长岩心夹持器(1)中，使水以恒定速度，驱替长岩心中的油，用油水收集计量装置(4)每隔一定时间计量流出来的油水量，并同时按下一键式按压开关(11)，对岩心进行一次扫描；
S4、实验后期适当加长记录和扫描的时间间隔，直到水驱油到不再有油出来时，实验结束；
S5、由于扫描的得到的X射线强度值，是与岩心中所饱和的液体的种类和数量有关，利用X射线强度值计算不同时刻岩心断面的含水和含油饱和度值，计算公式为：
A m - A 2 A 1 - A 2 = S m o S o i - - - ( 1 )
那么，m时刻岩心任意端面含水饱和度为
Smw＝1-Sm (2)
式中：Am——任意m时刻所对应的含油饱和度时X射线扫描强度
A1——束缚水(原始含油)状态下X射线扫描强度；
A2——完全饱和水状态下X射线扫描强度；
Smo——水驱到m时刻时岩心中含油饱和度；
Soi——束缚水状态下含油饱和度或原始含油饱和度；
Smw——水驱到m时刻时岩心中含水饱和度。
2.根据权利要求1所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，所述的上述步骤的扫描部分由通道式X射线安全检查设备上的X射线发射和接收装置(8)完成，通道式X射线安全检查设备由，输送部分、X射线源及控制部分、信号采集处理及传输部分、图像处理部分和电气控制部分组成。
3.根据权利要求1所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，所述的长岩心夹持器(1)通过铁板(9)固定在输送部分的传送带上，铁板(9)固定有岩心夹持器(1)出口管线的油水收集计量装置(4)，铁板(9)与接近开关(7)配合。
4.根据权利要求1所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，所述的连接岩心夹持器(1)的长岩心驱替装置的管线(3)呈螺旋状，并固定在扫描仪所固定的不动杆上。
5.根据权利要求1所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，所述的长岩心夹持器(1)采用铝合金管作为材料。
6.根据权利要求1所述的一种岩心X射线扫描测试实验方法，其特征在于，所述的油水收集计量装置(4)包括大容量烧杯(4-3)和两端带有刻度的玻璃管(4-1)，玻璃管(4-1)通过固定夹(4-2)固定在大容量烧杯(4-3)中。
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