CN106970014A - 一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，所述的驱替测试方法包括以下实施步骤：S1、试验数据采集：首先检测质量测量仪的质量数据变化，当检测到质量测量仪的质量变化情况随时间的变化成线性关系后，表明驱替达到稳定，此时开始采集试验数据，所述试验数据包括恒速恒压泵的流速、岩心夹持器的两端压差、质量测量仪的质量随时间的变化量，稳定一段时间t后，控制恒速恒压泵停止工作，结束试验数据采集；S2、试验数据分析处理：根据液容器中的液体类型确定驱替类型是单相驱替还是两相驱替，然后分别计算单相驱替和两相驱替下的岩心渗透率。本发明的有益效果是：测试简便、测试精度高、测试效果好、自动化程度高。

Description

一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法

技术领域

本发明涉及一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法。

背景技术

岩心驱替是研究岩石相关物性最重要的实验方法之一。而目前的岩心驱替设备的自动化程度较低，很多环节都是手动控制，比如驱替压力、流量等参数都是手动控制和计量，然后根据收集到的数据进行岩心相关物性(渗透率，相渗曲线等)的计算。这种方法受人为因素的影响很大，容易造成数据出错，而且对于相当致密的岩心，驱替实验相当耗时间，人员的等待时间比较长，会对人力物力造成很大的浪费。而当前的相关的自动化驱替设备结构复杂，且相当昂贵，所以如何设计一种简单实用的自动化测量计算岩心物性参数的驱替装置是十分必要的。同时，测试人员经常不知道如何操作以进行该类驱替试验，没有形成一套完整的技术测试方法，造成本领域测试人员的测试方法各不相同，在测试时，由于没有形成一套完整的测试方法，测试结果精度差异较大。

实验室中通常使用的达西定律计算岩心驱替的渗透率：

式中：

K-岩心渗透率，μm²；Q-为流量，mL；μ-液体粘度，mPa.s；L-岩心长度，cm；A-岩心横截面积，cm²；ΔP-通过岩心前后的压差，MPa。

目前主要的岩心驱替装置自动化程度低，手动计量相关参数时容易出错，而相关的成熟的自动化岩心驱替装置又结构复杂，购置成本高昂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种测试简便、测试精度高、测试效果好、自动化程度高的自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，它包括以下实施步骤：

S1、试验数据采集：首先检测质量测量仪的质量数据变化，当检测到质量测量仪的质量变化情况随时间的变化成线性关系后，表明驱替达到稳定，此时开始采集试验数据，所述试验数据包括恒速恒压泵的流速、岩心夹持器的两端压差、质量测量仪的质量随时间的变化量，稳定一段时间t后，控制恒速恒压泵停止工作，结束试验数据采集；

S2、试验数据分析处理：根据液容器中的液体类型确定驱替类型是单相驱替还是两相驱替，单相驱替的岩心渗透率计算过程为：

式中：ν-为单相液体在稳定时间t内驱替出来的体积，单位：mL；k-岩心渗透率，单位：μm²；α-质量测量仪的质量随时间变化的斜率，单位：g/min；ρ-液体密度，单位：g/mL；μ-液体粘度，单位：mPa.s；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa；t-稳定时间，单位：min；

两相驱替的岩心渗透率的计算过程为：

根据恒速恒压泵的流速关系，以及质量测量仪的质量变化量与时间的关系：

得到两相的质量m_o和m_w，然后根据两相的质量，

式中:ν_o，ν_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的体积，单位：mL；m_o，m_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的质量，单位：g；ρ_o，ρ_w--分别为o、w两相的密度，单位：g/mL；μ_o，μ_w--分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替时的粘度，单位：mPa.s；a-恒速恒压泵的流速，单位：mL/min；b-稳定时间t内驱替流体的总质量，单位：g；α_o，α_w--分别为o、w两相在稳定时间t内质量随时间变化的斜率，单位：g/min；t-岩心驱替的稳定时间，min；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa。

进一步地，对于步骤S1，它还包括驱替装置试验系统的预装步骤：将标准待测岩心放入岩心夹持器中，同时检查驱替装置的各个设备是否正常，仪器是否损坏；检查无误后，将岩心夹持器、恒速恒压泵、围压泵以及质量测量仪用传输线连接起来，然后分别将相应的自动控制数据采集装置连接到计算机系统上。

进一步地，对于步骤S1，它还包括驱替试验的初始参数设置步骤：包括驱替压力、围压和流速、流体和岩心的物理数据的初始化设置，使岩心在一定流速和驱替压力下进行驱替。

进一步地，所述的单向驱替是指液容器的液体由一种化合物液体组成；所述的两相驱替是指液容器的液体由两种化合物液体混合组成。

本发明具有以下优点：

1、本发明所述的驱替测试方法与传统的驱替测试方法相比，具有测试简便、自动化程度高的特点，首先是测试步骤得到了简化，通过设置计算机软件程序实现了自动化测量，测试人员无需过多人工操作步骤即可完成对岩心物性参数的测试，有利于相关岩心实验和测量工作的开展。

2、本发明所述的驱替测试方法提出了一种高精度测试岩心物性参数的测试方法，本方法的优点是：测试精度高、测试效果好，采用单相驱替计算方法和两相驱替计算方法使测试结果的精度和准确度得到大幅度提升，测试效果明显优于其他测试方法。

附图说明

图1为本发明所述的测试方法的实施步骤流程图；

图2为本发明所述的驱替装置试验系统的结构示意图；

图3为本发明所述的计算机软件程序的控制和功能示意图；

图中：1-液容器，2-恒速恒压泵，3-自动控制数据采集装置，4-围压泵，5-计算机系统,6-岩心夹持器，7-质量测量仪，8-流体收集容器，9-质量数据采集装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～图3所示，一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，它包括以下实施步骤：

S1、试验数据采集：首先检测质量测量仪7的质量数据变化，当检测到质量测量仪7的质量变化情况随时间的变化成线性关系后，表明驱替达到稳定，此时开始采集试验数据，所述试验数据包括恒速恒压泵2的流速、岩心夹持器6的两端压差、质量测量仪7的质量随时间的变化量，稳定一段时间t后，控制恒速恒压泵2停止工作，结束试验数据采集；

S2、试验数据分析处理：根据液容器1中的液体类型确定驱替类型是单相驱替还是两相驱替，单相驱替的岩心渗透率计算过程为：

式中：ν-为单相液体在稳定时间t内驱替出来的体积，单位：mL；k-岩心渗透率，单位：μm²；α-质量测量仪7的质量随时间变化的斜率，单位：g/min；ρ-液体密度，单位：g/mL；μ-液体粘度，单位：mPa.s；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa；t-稳定时间，单位：min；

两相驱替的岩心渗透率的计算过程为：

根据恒速恒压泵2的流速关系，以及质量测量仪7的质量变化量与时间的关系：

得到两相的质量m_o和m_w，然后根据两相的质量，

式中:ν_o，ν_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的体积，单位：mL；m_o，m_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的质量，单位：g；ρ_o，ρ_w--分别为o、w两相的密度，单位：g/mL；μ_o，μ_w--分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替时的粘度，单位：mPa.s；a-恒速恒压泵的流速，单位：mL/min；b-稳定时间t内驱替流体的总质量，单位：g；α_o，α_w--分别为o、w两相在稳定时间t内质量随时间变化的斜率，单位：g/min；t-岩心驱替的稳定时间，min；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa。

更进一步地，作为本发明的优选实施方式，对于步骤S1，它还包括驱替装置试验系统的预装步骤：将标准待测岩心放入岩心夹持器6中，同时检查驱替装置的各个设备是否正常，仪器是否损坏；检查无误后，将岩心夹持器6、恒速恒压泵2、围压泵4以及质量测量仪7用传输线连接起来，然后分别将相应的自动控制数据采集装置3连接到计算机系统5上；对于步骤S1，它还包括驱替试验的初始参数设置步骤：包括驱替压力、围压和流速、流体和岩心的物理数据的初始化设置，使岩心在一定流速和驱替压力下进行驱替；单向驱替是指液容器1的液体由一种化合物液体组成，两相驱替是指液容器1的液体由两种化合物液体混合组成。

作为本发明优选的、典型的实施方式，本发明所述的驱替装置试验系统为本发明实施的必要技术：它包括驱替测试装置和计算机系统5，所述的驱替测试装置包括液容器1、恒速恒压泵2、围压泵4、岩心夹持器6、质量测量仪7和流体收集容器8，液容器1通过管线与恒速恒压泵2的进口连接，恒速恒压泵2的进口位置还通过一个自动控制数据采集装置3与计算机系统5连接，恒速恒压泵2的出口与岩心夹持器6的进口连接，岩心夹持器6的进口位置处还依次通过围压泵4、另一个自动控制数据采集装置3与计算机系统5连接，岩心夹持器6的出口与流体收集容器8连接，流体收集容器8正放于质量测量仪7上，质量测量仪7与计算机系统5连接，计算机系统5内开发有计算机软件程序。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，其特征在于：它包括以下实施步骤：

S1、试验数据采集：首先检测质量测量仪(7)的质量数据变化，当检测到质量测量仪(7)的质量变化情况随时间的变化成线性关系后，表明驱替达到稳定，此时开始采集试验数据，所述试验数据包括恒速恒压泵(2)的流速、岩心夹持器(6)的两端压差、质量测量仪(7)的质量随时间的变化量，稳定一段时间t后，控制恒速恒压泵(2)停止工作，结束试验数据采集；

S2、试验数据分析处理：根据液容器(1)中的液体类型确定驱替类型是单相驱替还是两相驱替，单相驱替的岩心渗透率计算过程为：

$v=-\frac{k}{\mathrm{\μ}}\frac{dp}{dx}\⇒k=-v\mathrm{\μ}\frac{dx}{dp}\⇒k=\frac{m\mathrm{\ρ}}{t}\frac{\mathrm{\μ}L}{\mathrm{\Δ}P}=\mathrm{\α}\mathrm{\ρ}\frac{\mathrm{\μ}L}{\mathrm{\Δ}P}$

式中：ν-为单相液体在稳定时间t内驱替出来的体积，单位：mL；k-岩心渗透率，单位：μm²；α-质量测量仪(7)的质量随时间变化的斜率，单位：g/min；ρ-液体密度，单位：g/mL；μ-液体粘度，单位：mPa.s；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa；t-稳定时间，单位：min；

两相驱替的岩心渗透率的计算过程为：

根据恒速恒压泵(2)的流速关系，以及质量测量仪(7)的质量变化量与时间的关系：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_o+v_w=at\\ m_o+m_w=b\end{array}\right.\⇒\left\{\begin{array}{c}\frac{m_o}{{\mathrm{\ρ}}_o}+\frac{m_w}{{\mathrm{\ρ}}_w}=at\\ m_o+m_w=b\end{array}\right.$

得到两相的质量m_o和m_w，然后根据两相的质量，

$k_o=\frac{m_o{\mathrm{\ρ}}_o}{t}\frac{{\mathrm{\μ}}_{o}L}{\mathrm{\Δ}P}={\mathrm{\α}}_o{\mathrm{\ρ}}_o\frac{{\mathrm{\μ}}_{o}L}{\mathrm{\Δ}P}$

$k_w=\frac{m_w{\mathrm{\ρ}}_w}{t}\frac{{\mathrm{\μ}}_{w}L}{\mathrm{\Δ}P}={\mathrm{\α}}_w{\mathrm{\ρ}}_w\frac{{\mathrm{\μ}}_{w}L}{\mathrm{\Δ}P}$

式中:ν_o，ν_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的体积，单位：mL；m_o，m_w-分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替出来的质量，单位：g；ρ_o，ρ_w--分别为o、w两相的密度，单位：g/mL；μ_o，μ_w--分别为o、w两相在稳定时间t内分别驱替时的粘度，单位：mPa.s；a-恒速恒压泵的流速，单位：mL/min；b-稳定时间t内驱替流体的总质量，单位：g；α_o，α_w--分别为o、w两相在稳定时间t内质量随时间变化的斜率，单位：g/min；t-岩心驱替的稳定时间，min；L-岩心长度，单位：cm；ΔP-通过岩心前后的压差，单位：Mpa。

2.根据权利要求1所述的一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，其特征在于：对于步骤S1，它还包括驱替装置试验系统的预装步骤：将标准待测岩心放入岩心夹持器(6)中，同时检查驱替装置的各个设备是否正常，仪器是否损坏；检查无误后，将岩心夹持器(6)、恒速恒压泵(2)、围压泵(4)以及质量测量仪(7)用传输线连接起来，然后分别将相应的自动控制数据采集装置(3)连接到计算机系统(5)上。

3.根据权利要求1所述的一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，其特征在于：对于步骤S1，它还包括驱替试验的初始参数设置步骤：包括驱替压力、围压和流速、流体和岩心的物理数据的初始化设置，使岩心在一定流速和驱替压力下进行驱替。

4.根据权利要求1所述的一种自动化测量计算岩心物性参数的驱替测试方法，其特征在于：所述的单向驱替是指液容器(1)的液体由一种化合物液体组成；所述的两相驱替是指液容器(1)的液体由两种化合物液体混合组成。