CN107255610A - 一种检测岩心流体饱和度的方法及装置 - Google Patents

一种检测岩心流体饱和度的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种检测岩心流体饱和度的装置及方法，其中，所述装置包括压力注射机构、流体注入机构以及辐射强度检测机构；所述压力注射机构中包括压力注射泵，所述流体注入机构中包括第一流体存储罐和第二流体存储罐，所述辐射强度检测机构中包括用于夹持岩心的岩心夹持器以及分别分布于所述岩心夹持器上下两侧的射线探测器和射线发生器，所述岩心夹持器的周壁上存在用于容纳气体或者液体的环空，所述射线探测器和所述射线发生器分别设置于滑轨上。本申请提供的一种检测岩心流体饱和度的方法及装置，能够实时地获取到岩心中各处的流体饱和度。

Description

一种检测岩心流体饱和度的方法及装置
技术领域
本申请涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种检测岩心流体饱和度的方法及装置。
背景技术
在油气田开发过程中，储层中普遍存在着两相流体，储层中的流动往往是两相渗流，这使得储层中流体渗流规律变得相当复杂，储层各处两相流体同时存在。储层各处流体饱和度的在线检测对于研究两相渗流规律来说意义重大。
目前研究岩心中流体饱和度的方法主要是称重法、电阻率法等，称重法就是将岩心从实验装置上卸下来后，测量重量，通过计算，得到岩心中流体饱和度的方法，此方法无法实时在线测量岩心中的含水饱和度。电阻率法可以实现岩心流体饱和度的在线检测，但是无法得到岩心中各处的流体饱和度值，只能得到一个岩心整体的综合值。
由上可见，现有技术中研究流体饱和度的方法，均无法实时地获取到岩心中各处的流体饱和度。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请实施方式的目的在于提供一种检测岩心流体饱和度的方法及装置，能够实时地获取到岩心中各处的流体饱和度。
为实现上述目的，本申请一方面提供一种检测岩心流体饱和度的装置，所述装置包括压力注射机构、流体注入机构以及辐射强度检测机构；所述压力注射机构中包括压力注射泵，所述流体注入机构中包括第一流体存储罐和第二流体存储罐，所述辐射强度检测机构中包括用于夹持岩心的岩心夹持器以及分别分布于所述岩心夹持器上下两侧的射线探测器和射线发生器，所述岩心夹持器的周壁上存在用于容纳气体或者液体的环空，所述射线探测器和所述射线发生器分别设置于滑轨上，其中：所述压力注射泵与所述岩心夹持器的环空相连，以向所述环空内的气体或者液体施加压力；所述第一流体存储罐和所述第二流体存储罐均与所述岩心夹持器的输入端相连，以分别向所述岩心夹持器中的岩心样本注入第一流体和第二流体；所述射线探测器和所述射线发生器在垂直方向处于同一直线上，并沿着各自的滑轨同步运行。
进一步地，所述压力注射泵与所述岩心夹持器的环空之间连接有阀门和压力传感器。
进一步地，所述第一流体存储罐和所述第二流体存储罐的流体输出口分别连接有阀门，所述第一流体存储罐的阀门和所述第二流体存储罐的阀门通过同一个压力传感器与所述岩心夹持器的输入端相连。
进一步地，所述装置还包括与所述岩心夹持器的输出端相连的两相流体分离计量机构，所述岩心夹持器的输出端与所述两相流体分离计量机构之间依次设置有压力传感器和阀门。
为实现上述目的，本申请还提供一种检测岩心流体饱和度的方法，所述方法包括：获取岩心样本，将所述岩心样本烘干后放置于抽空装置内的容器中；将所述抽空装置内的空气抽至预设真空值后，向所述容器中注入第一流体或者第二流体，以使得所述岩心样本吸收所述第一流体或者所述第二流体达到饱和状态；将处于饱和状态的岩心样本通过岩心夹持器夹持，并通过压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加预设压力；通过射线发生器和射线探测器对所述处于饱和状态的岩心样本进行扫描，以分别得到所述第一流体对应的第一饱和辐射强度值以及所述第二流体对应的第二饱和辐射强度值；将所述岩心样本从所述岩心夹持器中取出并洗净烘干，并向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体，并在达到饱和后继续注入所述第二流体，以使得所述洗净烘干后的岩心样本吸收所述第一流体和所述第二流体再次达到饱和状态；检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值，并根据所述当前辐射强度值、所述第一饱和辐射强度值以及所述第二饱和辐射强度值，确定再次达到饱和状态的岩心样本的所述目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例。
进一步地，将所述岩心样本烘干包括：将所述岩心样本置于100℃的烘箱中，连续烘干48小时。
进一步地，向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体包括：将洗净烘干后的岩心样本放置于所述抽空装置内的容器中；将所述抽空装置内的空气抽至所述预设真空值后，向所述容器中注入所述第一流体。
进一步地，检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值包括：将再次达到饱和状态的岩心样本通过所述岩心夹持器夹持，并通过所述压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加所述预设压力；通过所述射线发生器和所述射线探测器对所述再次达到饱和状态的岩心样本进行扫描，以得到所述第一流体和所述第二流体共同作用下的目标位置处的当前辐射强度值。
进一步地，按照下述公式确定再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例：
SF1＝ln(Rx/RF2x)/ln(RF1x/RF2x)
SF2＝1-SF1
其中，SF1表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体所占的饱和度比例，Rx表示所述当前辐射强度值，RF2x表示所述第二饱和辐射强度值，RF1x表示所述第一饱和辐射强度值，SF2表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第二流体所占的饱和度比例。
由上可见，本申请首先可以在岩心样本吸收第一流体达到饱和状态时，检测得到第一流体对应的第一饱和辐射强度值；然后可以在岩心样本吸收第二流体达到饱和状态时，检测得到第二流体对应的第二饱和辐射强度值。进一步地，可以同时向岩心样本中注入第一流体和第二流体，以使得岩心样本再次达到饱和状态。此时，可以通过检测所述岩心样本中目标位置处的当前辐射强度值，并根据所述当前辐射强度值、所述第一饱和辐射强度值以及所述第二饱和辐射强度值，确定再次达到饱和状态的岩心样本的所述目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例，从而能够实时地获取到岩心中各处的流体饱和度。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施方式的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，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。在附图中：
图1为本申请实施方式中检测岩心流体饱和度的装置示意图；
图2为本申请实施方式中检测岩心流体饱和度的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请实施方式提供一种检测岩心流体饱和度的装置，所述装置包括压力注射机构100、流体注入机构200以及辐射强度检测机构300。
在本实施方式中，所述压力注射机构100中包括压力注射泵101，所述流体注入机构200中包括第一流体存储罐201和第二流体存储罐202，所述辐射强度检测机构300中包括用于夹持岩心的岩心夹持器301以及分别分布于所述岩心夹持器301上下两侧的射线探测器302和射线发生器303，所述岩心夹持器301的周壁上存在用于容纳气体或者液体的环空304，所述射线探测器302和所述射线发生器303分别设置于滑轨305上。
在本实施方式中，所述压力注射泵101与所述岩心夹持器301的环空304相连，以向所述环空304内的气体或者液体施加压力。
所述第一流体存储罐201和所述第二流体存储罐202均与所述岩心夹持器301的输入端相连，以分别向所述岩心夹持器301中的岩心样本注入第一流体和第二流体。
所述射线探测器302和所述射线发生器303在垂直方向处于同一直线上，并沿着各自的滑轨同步运行。
在本实施方式中，所述压力注射泵101与所述岩心夹持器301的环空304之间连接有阀门1011和压力传感器1012。
在本实施方式中，所述第一流体存储罐201和所述第二流体存储罐202的流体输出口分别连接有阀门2021和2022，所述第一流体存储罐的阀门2021和所述第二流体存储罐的阀门2022通过同一个压力传感器203与所述岩心夹持器301的输入端相连。
在本实施方式中，所述装置还包括与所述岩心夹持器301的输出端相连的两相流体分离计量机构400，所述岩心夹持器301的输出端与所述两相流体分离计量机构400之间依次设置有压力传感器3011和阀门3012。
具体地，在本实施方式中，可以对岩心样本进行烘干，并向烘干后的岩心样本中注入所述第一流体，以使得所述岩心样本达到饱和状态。然后可以将饱和好的岩心样本装入岩心夹持器中，通过压力注射泵向岩心夹持器中的岩心样本加围压。然后可以对饱和好的岩心样本进行扫描，得到在第一流体饱和情况下的射线辐射强度值。后续可以卸载围压，将岩心样本取出，对岩心样本进行清洗烘干，并采用同样的方法得到在第二流体饱和情况下的射线辐射强度值。最终，在进行两相渗流实验时，可以在洗净烘干的岩心样本中先注入第一流体，在达到饱和之后，继续注入第二流体，以使得岩心样本中具备第一流体和第二流体。为了测得注入的第一流体和第二流体的百分比，可以对岩心样本进行扫描。根据辐射衰减定律可以计算得到某一辐射强度值所对应的第一流体所占的百分比以及第二流体所占的百分比，从而可以对两相渗流规律进行模拟研究。
请参阅图2，本申请还提供一种检测岩心流体饱和度的方法，所述方法包括：
S1：获取岩心样本，将所述岩心样本烘干后放置于抽空装置内的容器中；
S2：将所述抽空装置内的空气抽至预设真空值后，向所述容器中注入第一流体或者第二流体，以使得所述岩心样本吸收所述第一流体或者所述第二流体达到饱和状态；
S3：将处于饱和状态的岩心样本通过岩心夹持器夹持，并通过压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加预设压力；
S4：通过射线发生器和射线探测器对所述处于饱和状态的岩心样本进行扫描，以分别得到所述第一流体对应的第一饱和辐射强度值以及所述第二流体对应的第二饱和辐射强度值；
S5：将所述岩心样本从所述岩心夹持器中取出并洗净烘干，并向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体，并在达到饱和后继续注入所述第二流体，以使得所述洗净烘干后的岩心样本吸收所述第一流体和所述第二流体再次达到饱和状态；
S6：检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值，并根据所述当前辐射强度值、所述第一饱和辐射强度值以及所述第二饱和辐射强度值，确定再次达到饱和状态的岩心样本的所述目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例。
在本实施方式中，将所述岩心样本烘干包括：
将所述岩心样本置于100℃的烘箱中，连续烘干48小时。
在本实施方式中，向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体包括：
将洗净烘干后的岩心样本放置于所述抽空装置内的容器中；
将所述抽空装置内的空气抽至所述预设真空值后，向所述容器中注入所述第一流体。
在本实施方式中，检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值包括：
将再次达到饱和状态的岩心样本通过所述岩心夹持器夹持，并通过所述压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加所述预设压力；
通过所述射线发生器和所述射线探测器对所述再次达到饱和状态的岩心样本进行扫描，以得到所述第一流体和所述第二流体共同作用下的目标位置处的当前辐射强度值。
在本实施方式中，可以按照下述公式确定再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例：
SF1＝ln(Rx/RF2x)/ln(RF1x/RF2x)
SF2＝1-SF1
其中，SF1表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体所占的饱和度比例，Rx表示所述当前辐射强度值，RF2x表示所述第二饱和辐射强度值，RF1x表示所述第一饱和辐射强度值，SF2表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第二流体所占的饱和度比例。
具体地，所述岩心样本为规则柱塞状无裂缝岩心，岩心的直径为2.5cm或者3.8cm，长度为5-30cm。
在本实施方式中，可以将烘干后的岩心样本放入抽空装置的容器中，并用管线连接第一流体存储罐或者第二流体存储罐。然后可以对抽空装置进行抽真空，带真空值达到一定值后，将第一流体或者第二流体倒入盛装岩心的容器中，使岩心样本饱和，岩心样本完全浸没在液体中以后，继续抽真空30分钟到1小时。
在本实施方式中，所述岩心夹持器由钛合金或其它不吸收X射线的材质制成，X射线透过岩心夹持器而不会被岩心夹持器吸收。
在本实施方式中，所述岩心夹持器具有耐高压和高温特性，最高压力70MPa，最高温度150℃。
在本实施方式中，所述加围压是采用计算机自动控制压力注射泵，通过压缩岩心夹持器环空内的液体或者气体来实现增压，以用于包裹岩心夹持器中的岩心样本，加围压用的液体或者气体只能与胶皮套接触，不能与岩心样本的表面直接接触。
在本实施方式中，所述围压大小与岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力相近，其值可以通过岩心样本所处地层深度进行计算，围压大小可以自动控制，其值可以不随岩心孔隙压力变化而变化。在实际应用过程中，可以在不同的围压下测得多组第一饱和辐射强度值以及第二饱和辐射强度值。
在本实施方式中，在通过射线探测器和射线发生器进行扫描时，射线发生器与射线探测器可以沿着滑轨从岩心夹持器的一端走到另一端，记录岩心样本不同位置的辐射强度值。
在本实施方式中，对所述对岩心样本进行清洗时，可以利用相应的溶剂来清除岩心样本中所饱和的流体。
由上可见，本申请首先可以在岩心样本吸收第一流体达到饱和状态时，检测得到第一流体对应的第一饱和辐射强度值；然后可以在岩心样本吸收第二流体达到饱和状态时，检测得到第二流体对应的第二饱和辐射强度值。进一步地，可以向岩心样本中注入第一流体，在达到饱和状态时继续注入第二流体，以使得岩心样本中同时具备第一流体和第二流体。此时，可以通过检测所述岩心样本中目标位置处的当前辐射强度值，并根据所述当前辐射强度值、所述第一饱和辐射强度值以及所述第二饱和辐射强度值，确定再次达到饱和状态的岩心样本的所述目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例，从而能够实时地获取到岩心中各处的流体饱和度。
上面对本申请的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本申请的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本申请旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (9)

1.一种检测岩心流体饱和度的装置，其特征在于，所述装置包括压力注射机构、流体注入机构以及辐射强度检测机构；所述压力注射机构中包括压力注射泵，所述流体注入机构中包括第一流体存储罐和第二流体存储罐，所述辐射强度检测机构中包括用于夹持岩心的岩心夹持器以及分别分布于所述岩心夹持器上下两侧的射线探测器和射线发生器，所述岩心夹持器的周壁上存在用于容纳气体或者液体的环空，所述射线探测器和所述射线发生器分别设置于滑轨上，其中：
所述压力注射泵与所述岩心夹持器的环空相连，以向所述环空内的气体或者液体施加压力；
所述第一流体存储罐和所述第二流体存储罐均与所述岩心夹持器的输入端相连，以分别向所述岩心夹持器中的岩心样本注入第一流体和第二流体；
所述射线探测器和所述射线发生器在垂直方向处于同一直线上，并沿着各自的滑轨同步运行。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压力注射泵与所述岩心夹持器的环空之间连接有阀门和压力传感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一流体存储罐和所述第二流体存储罐的流体输出口分别连接有阀门，所述第一流体存储罐的阀门和所述第二流体存储罐的阀门通过同一个压力传感器与所述岩心夹持器的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述岩心夹持器的输出端相连的两相流体分离计量机构，所述岩心夹持器的输出端与所述两相流体分离计量机构之间依次设置有压力传感器和阀门。
5.一种应用于如权利要求1至4中任一所述装置中的检测岩心流体饱和度的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取岩心样本，将所述岩心样本烘干后放置于抽空装置内的容器中；
将所述抽空装置内的空气抽至预设真空值后，向所述容器中注入第一流体或者第二流体，以使得所述岩心样本吸收所述第一流体或者所述第二流体达到饱和状态；
将处于饱和状态的岩心样本通过岩心夹持器夹持，并通过压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加预设压力；
通过射线发生器和射线探测器对所述处于饱和状态的岩心样本进行扫描，以分别得到所述第一流体对应的第一饱和辐射强度值以及所述第二流体对应的第二饱和辐射强度值；
将所述岩心样本从所述岩心夹持器中取出并洗净烘干，并向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体，并在达到饱和后继续注入所述第二流体，以使得所述洗净烘干后的岩心样本吸收所述第一流体和所述第二流体再次达到饱和状态；
检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值，并根据所述当前辐射强度值、所述第一饱和辐射强度值以及所述第二饱和辐射强度值，确定再次达到饱和状态的岩心样本的所述目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述岩心样本烘干包括：
将所述岩心样本置于100℃的烘箱中，连续烘干48小时。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，向洗净烘干后的岩心样本注入所述第一流体包括：
将洗净烘干后的岩心样本放置于所述抽空装置内的容器中；
将所述抽空装置内的空气抽至所述预设真空值后，向所述容器中注入所述第一流体。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，检测再次达到饱和状态的岩心样本中目标位置对应的当前辐射强度值包括：
将再次达到饱和状态的岩心样本通过所述岩心夹持器夹持，并通过所述压力注射泵向所述岩心夹持器的环空施加所述预设压力；
通过所述射线发生器和所述射线探测器对所述再次达到饱和状态的岩心样本进行扫描，以得到所述第一流体和所述第二流体共同作用下的目标位置处的当前辐射强度值。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照下述公式确定再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体和所述第二流体各自所占的饱和度比例：
SF1＝ln(Rx/RF2x)/ln(RF1x/RF2x)
SF2＝1-SF1
其中，SF1表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第一流体所占的饱和度比例，Rx表示所述当前辐射强度值，RF2x表示所述第二饱和辐射强度值，RF1x表示所述第一饱和辐射强度值，SF2表示再次达到饱和状态的岩心样本的目标位置处所述第二流体所占的饱和度比例。
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曹绪龙等: "利用体积CT法研究聚合物驱中流体饱和度分布", 《石油学报》 *

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