CN107918003B - 实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法，其涉及油气田开发领域，该实验系统包括：岩芯夹持器，真空压力泵，第一压力装置，存储罐单元，第一流量装置，第一压力表，第二流量装置，CT扫描仪，第二压力装置；真空压力泵能与岩芯夹持器相连通；流量计能与岩芯夹持器的一端相连通；存储罐单元与流量计相连通；第一压力装置与存储罐单元相连通；CT扫描仪用于对岩芯夹持器进行扫描；第二压力装置与岩芯夹持器的侧壁相连接；第二流量装置与岩芯夹持器的另一端相连通；第一压力表分别与岩芯夹持器的两端相连通。本申请能够实时监测岩芯驱替过程中驱替溶液饱和度前缘的移动位置，并获得岩芯驱替过程中的实时含水饱和度前缘分布。

Description

实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法

技术领域

本发明涉及油气田开发领域，特别涉及一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法。

背景技术

室内驱替实验是指在一定温度和压力下，以一定流量将油、水或其他化学试剂注入岩芯，排出岩芯中原有的水或油的过程。室内驱替实验可用来测量岩石的孔隙度、渗透率、相对渗透率、岩石敏感性(五敏参数)等基本岩石特征，也可用来测试采油化学剂特征、油田化学剂采收率等基本流体特征，还可以用来模拟油田现场的水驱、聚合物驱、CO2驱、蒸汽吞吐、蒸汽驱等开采过程，是室内实验研究中最常用的实验手段之一。

常规室内驱替实验系统一般包括动力源系统、储液系统、岩芯夹持系统、围压控制系统、温度控制系统、压力监测系统、流体计量系统、抽真空系统、数据采集和处理系统等。一般的操作流程主要包括组装岩芯、加围压、抽真空、加载驱替压力、记录压力和收集流体、清理仪器、数据处理分析等几个过程。常规室内驱替实验中主要根据压力和流量两个实验参数来进行实验数据的分析，但这两个实验参数不具有实时性和直观性，因此存在一定的局限性。例如，在驱替实验中，常规驱替实验系统无法获取驱替液在岩芯内部的实时前缘位置，无法获得驱替液在岩芯的具体分布特征，因此无法判别驱替液在岩芯中是均匀驱替亦或是发生了指进等。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法，其能够实时监测岩芯驱替过程中驱替溶液饱和度前缘的移动位置，并获得岩芯驱替过程中的实时含水饱和度前缘分布。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统，包括：

岩芯夹持器，真空压力泵，第一压力装置，存储罐单元，第一流量装置，第一压力表，第二流量装置，CT扫描仪，第二压力装置；所述岩芯夹持器用于装载岩芯；所述真空压力泵能与所述岩芯夹持器相连通以对所述岩芯夹持器进行抽真空；所述流量计能与所述岩芯夹持器的一端相连通；所述存储罐单元与所述流量计相连通，其能够向所述岩芯夹持器输送不同种类的液体；所述第一压力装置与所述存储罐单元相连通；所述CT扫描仪用于对所述岩芯夹持器进行扫描；所述第二压力装置与所述岩芯夹持器的侧壁相连接；第二流量装置与所述岩芯夹持器的另一端相连通；所述第一压力表分别与所述岩芯夹持器的两端相连通。

在一种优选的实施方式中，所述存储罐单元包括并联设置的第一液体存储罐、第二液体存储罐、第三液体存储罐。

在一种优选的实施方式中，所述第一液体用于获得岩芯处于水相下的CT扫描结果；所述第二液体用于清洗岩芯；所述第三液体用于获得岩芯处于油相下的CT扫描结果。

在一种优选的实施方式中，实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统还包括：与所述第二流量计相连通的回压阀；与所述回压阀相连通的流体收集器。

在一种优选的实施方式中，所述岩芯夹持器的侧壁上连接有第二压力表。

在一种优选的实施方式中，实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统还包括：真空压力表，所述真空压力表能与所述岩芯夹持器相连通。

一种采用如上述任一所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统的实验方法，包括：

将所述真空压力泵与所述岩芯夹持器连接，通过所述真空压力泵对装载岩芯的所述岩芯夹持器进行抽真空操作，通过所述CT扫描仪对处于真空状态的所述岩芯夹持器进行扫描以获得岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果；

通过所述第二压力装置向所述岩芯夹持器施加围压，通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中第一浓度下的第一液体以第一预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端，当所述第一流量装置和所述第二流量装置的流量相等时，停止所述第一液体的注入，通过所述CT扫描仪对具有第一液体的所述岩芯夹持器进行扫描以获得岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果；

根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果校正所述CT扫描仪；

通过所述第二压力装置向所述岩芯夹持器施加围压，通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中的第二液体以第二预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端以清洗岩芯；

通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中的第三液体以第三预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端，通过CT扫描仪扫描注入过程中的岩芯以获取不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果；

当所述第一流量装置和所述第二流量装置的流量相等且第一压力表不再变化时，停止所述第三液体的注入，通过所述CT扫描仪对具有第三液体的岩芯夹持器进行扫描以获取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果；

根据岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果、取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果、不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果获取实时含水饱和度前缘分布。

在一种优选的实施方式中，根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果得到岩芯的孔隙度分布。

在一种优选的实施方式中，根据岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果、岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果、不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果获取实时含水饱和度前缘分布，其具体公式如下：

其中，Sw(x,y,z,t)表示t时刻岩芯(x,y,z)点处的前缘饱和度分布，无因次；CT(x,y,z,t)表示不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果中在t时刻岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT0(x,y,z)表示岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

在一种优选的实施方式中，根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果得到岩芯的孔隙度分布，其具体公式如下：

其中，φ(x,y,z)表示岩芯在(x,y,z)点处的孔隙度，无因次；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT_d(x,y,z)表示岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本发明中的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法通过将CT扫描仪与常规岩芯驱替系统相结合，以干燥岩芯、处于饱和第一液体下的岩芯、处于饱和第三液体下的岩芯三种状态下的CT扫描结果作为标定，实时测量岩芯不同位置处的x射线衰减值，并转化为实时含水饱和度数值，从而获得岩芯驱替过程中实时含水饱和度前缘分布，也就获得了岩芯驱替过程中的实时驱替前缘位置，进而可以有效判别驱替液在岩芯中是否均匀驱替亦或是否发生了指进等。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明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，本发明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。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统在一种状态下的系统图；

图2为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统在另一种状态下的系统图。

图3为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法的流程示意图。

以上附图的附图标记：

1、第一压力装置；2、四通阀；3、第一液体存储罐；4、第一阀门；5、第二液体存储罐；6、第二阀门；7、第三液体存储罐；8、第三阀门；9、三通阀；10、第一流量计；11、第四阀门；12、第一压力表；13、岩芯夹持器；14、CT扫描仪；15、第五阀门；16、第二流量计；17、回压阀；18、流体收集器；19、第二压力表；20、第六阀门；21、第二压力装置；22、真空压力表；23、真空压力泵。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够实时监测岩芯驱替过程中驱替溶液饱和度前缘的移动位置，并获得岩芯驱替过程中的实时含水饱和度前缘分布，在本申请中提出了一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统，图1为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统在一种状态下的系统图，图2为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统在另一种状态下的系统图，如图1和图2所示，该实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统可以包括：岩芯夹持器13，真空压力泵23，第一压力装置1，存储罐单元，第一流量装置，第一压力表12，第二流量装置，CT扫描仪14，第二压力装置21；岩芯夹持器13用于装载岩芯；真空压力泵23能与岩芯夹持器13相连通以对岩芯夹持器13进行抽真空；流量计能与岩芯夹持器13的一端相连通；存储罐单元与流量计相连通，其能够向岩芯夹持器13输送不同种类的液体；第一压力装置1与存储罐单元相连通；CT扫描仪14用于对岩芯夹持器13进行扫描；第二压力装置21与岩芯夹持器13的侧壁相连接；第二流量装置与岩芯夹持器13的另一端相连通；第一压力表12分别与岩芯夹持器13的两端相连通。在本申请中，岩芯驱替过程饱和度前缘可以是指在岩芯驱替过程中，岩芯内含某一物质的饱和度的区域不断推进过程中的前缘。

具体而言，在一种状态下，如图1所示，岩芯夹持器13具有相对的一端和另一端，第一压力表12分别与岩芯夹持器13的两端相连连接，从而可以测量岩芯夹持器13一端和另一端之间的差压。在岩芯夹持器13的一端可以依次连接第四阀门11、第一流量装置、三通阀9、存储罐单元、第一压力装置1。存储罐单元可以包括并联设置的第一液体存储罐3、第二液体存储罐5、第三液体存储罐7。第一液体用于获得岩芯处于水相下的CT扫描结果；第二液体用于清洗岩芯；第三液体用于获得岩芯处于油相下的CT扫描结果。例如，第一液体可以是2％质量浓度的NaCl溶液，第二液体可以是异丙醇，第三液体可以是煤油。第一液体存储罐3的出口端设置有第一阀门4，第二液体存储罐5的出口端设置有第二阀门6，第三液体存储罐7的出口端设置有第三阀门8。存储罐单元与第一压力装置1之间通过四通阀2相连接。在岩芯夹持器13的另一端可以依次连接第五阀门15、第二流量装置、回压阀17合流体收集器18。在岩芯夹持器13的侧壁上可以连接有第二压力表19和第二压力装置21，第二压力装置21与岩芯夹持器13之间设置有第六阀门20，第二压力装置21用于向岩芯夹持器13提供围压。第一压力装置1和第二压力装置21可以选用现有技术中的活塞泵或者柱塞泵。岩芯夹持器13可以采用铝制外壳，其可以减少CT扫描射线的损耗，减少扫描误差。CT扫描仪14可以沿着岩芯夹持器13的延伸方向移动，其用于对岩芯夹持器13进行扫描。

在另一种状态下，如图2所示，岩芯夹持器13的一端通过第四阀门11连接有真空压力表22，岩芯夹持器13的另一端通过第五阀门15连接有真空压力泵23。通过真空压力表22可以测量岩芯夹持器13内的真空度，通过真空压力泵23可以对岩芯夹持器13进行抽真空。该状态下可以用于对岩芯进行抽真空，使岩芯在饱和流体之前处于真空状态。

在本申请中还提出了一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，图3为本发明实施例中实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法的流程示意图，如图3所示，实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法可以包括以下步骤：

S101：对岩芯夹持器13的密封性能进行检测。

将一定尺度的岩芯，例如长度约10cm，直径约2.5cm，水平置于岩芯夹持器13中，并通过相关旋钮密封岩芯夹持器13。岩芯夹持器13的一端与第四阀门11、真空压力表22连接，岩芯夹持器13的另一端与第五阀门15、真空压力泵23连接，岩芯夹持器13的侧壁与第二压力表19、第六阀门20相连接，第六阀门20和第二压力装置21连接。关闭第四阀门11，关闭第五阀门15，打开第六阀门20，打开第二压力装置21并施加10MPa的围压，静置一段时间，观察围压是否变化，以此确定岩芯夹持器13密封性能是否良好。

S102：将真空压力泵23与岩芯夹持器13连接，通过真空压力泵23对装载岩芯的岩芯夹持器13进行抽真空操作，通过CT扫描仪14对处于真空状态的岩芯夹持器13进行扫描以获得岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果。

在本步骤中，打开第四阀门11，打开第五阀门15，打开真空压力泵23，持续抽真空4至5小时，其间可以查看真空压力表22压力变化情况。当真空压力表22所示真空度达到0.09MPa并可维持5分钟以上时，关闭真空压力泵23，关闭第四阀门11和第五阀门15，打开CT扫描仪14，通过CT扫描仪14对处于真空状态的岩芯夹持器13进行扫描以获得岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果。

CT扫描仪14扫描过程中，岩芯夹持器13固定在CT扫描仪14的扫描腔正中央，岩芯夹持器13垂直运动方向锁定，即只能通过计算机控制进行水平方向移动。扫描从岩芯夹持器13的一端开始，平均每隔6mm扫描一个点，共扫描11个点，平均扫描厚度为5mm。扫描过程中，x射线束穿过水平放置的岩芯，由于不同物质对x射线的吸收能力不同，从另一端透过岩芯的x射线量也不同。对透过岩芯的x射线量数字化之后，得到该处岩芯对x射线的吸收量，并构成512×512的图像存储数字矩阵，然后将该数字矩阵经过模拟转换到阴极射线管，显示该处扫描图像。

S103：通过第二压力装置21向岩芯夹持器13施加围压，通过第一压力装置1将存储罐单元中第一浓度下的第一液体以第一预设速度注入至岩芯夹持器13的一端，当第一流量装置和第二流量装置的流量相等时，停止第一液体的注入，通过CT扫描仪14对具有第一液体的岩芯夹持器13进行扫描以获得岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果。

在本步骤中，打开第六阀门20，打开第二压力装置21向岩芯夹持器13施加围压10MPa。将第一浓度为2％质量浓度的NaCl溶液注入第一液体储存罐，打开四通阀2通往第一液体储存罐方向开关，打开第一阀门4，打开三通阀9通往岩芯夹持器13方向开关，打开第四阀门11，打开第五阀门15。第一压力表12分别与岩芯夹持器13的两端相连接。

打开第一压力装置1，通过四通阀2、第一液体储存罐、第一阀门4、三通阀9、第一流量计10、第四阀门11、岩芯夹持器13、第五阀门15、第二流量计16、回压阀17、流体收集器18，以第一预设速度为1mL/min的注入速度，向岩芯夹持器13内的岩芯注入3PV至5PV的2％质量浓度的NaCl盐水。当第一流量计10和第二流量计16显示流量相同，且第一压力表12内显示压力不再发生较大变化后，停止盐水注入过程，此时，岩芯内处于100％饱和NaCl盐水状态。打开CT扫描仪14，通过CT扫描仪14对具有第一液体的岩芯夹持器13进行扫描以获得岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果。

S104：根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果校正CT扫描仪14。

在本步骤中，以岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和NaCl盐水下的CT扫描结果作为基线，校正CT扫描仪14。同时根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果得到岩芯的孔隙度分布，其具体公式如下：

其中，φ(x,y,z)表示岩芯在(x,y,z)点处的孔隙度，无因次；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT_d(x,y,z)表示岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

S105：通过第二压力装置21向岩芯夹持器13施加围压，通过第一压力装置1将存储罐单元中的第二液体以第二预设速度注入至岩芯夹持器13的一端以清洗岩芯。

在本步骤中，将异丙醇注入第二液体储存罐，打开四通阀2通往第二液体储存罐方向开关，打开第二阀门6，打开三通阀9通往岩芯夹持器13方向开关，打开第四阀门11，打开第五阀门15，设置回压阀17的回压为2MPa；打开第六阀门20，打开第二压力装置21，向岩芯夹持器13施加围压10MPa。

打开第一压力装置1，通过四通阀2、第二液体储存罐、第二阀门6、三通阀9、第一流量计10、第四阀门11、岩芯夹持器13、第五阀门15、第二流量计16、回压阀17、流体收集器18，以第二预设速度为1mL/min的注入速度，向岩芯夹持器13内的岩芯注入5PV至10PV的异丙醇，通过异丙醇与盐水形成混相，从而清洗岩芯。该清洗过程须注入过量的异丙醇，当第一流量计10与第二流量计16流量显示相同时，继续注入2PV以上，以彻底清洗岩芯。

S106：通过第一压力装置1将存储罐单元中的第三液体以第三预设速度注入至岩芯夹持器13的一端，通过CT扫描仪14扫描注入过程中的岩芯以获取不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果。

在本步骤中，将煤油注入第三液体储存罐，打开四通阀2通往第三液体储存罐方向开关，打开第三阀门8，打开三通阀9通往岩芯夹持器13方向开关，打开第四阀门11，打开第五阀门15，连接第一压力表12，设置回压阀17回压为2MPa。打开第六阀门20，打开第二压力装置21，向岩芯夹持器13施加围压10MPa。

打开第一压力泵装置，通过四通阀2、第三液体储存罐、第三阀门8、三通阀9、第一流量计10、第四阀门11、岩芯夹持器13、第五阀门15、第二流量计16、回压阀17、流体收集器18，以第三预设速度为1mL/min的注入速度，注入3PV至5PV的煤油。注入过程开始后，即打开CT扫描，不断扫描岩芯，通过CT扫描仪14扫描注入过程中的岩芯以获取不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果。

S107：当第一流量装置和第二流量装置的流量相等且第一压力表12不再变化时，停止第三液体的注入，通过CT扫描仪14对具有第三液体的岩芯夹持器13进行扫描以获取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果。

在本步骤中，注入过程中，观察第一流量计10和第二流量计16内流量变化，以及第一压力表12所示压力变化，当第一流量计10和第二流量计16显示流量相同且第一压力表12显示压力不再变化时，表明岩芯夹持器13中的岩芯完全被煤油饱和，此时可停止注入煤油。打开CT扫描，通过CT扫描仪14对具有第三液体的岩芯夹持器13进行扫描以获取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果

S108：根据岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果、取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果、不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果获取实时含水饱和度前缘分布。

在本步骤中，以岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果、岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果作为基线，基于不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果获取实时含水饱和度前缘分布计算实时含水饱和度前缘分布，其具体公式如下：

其中，Sw(x,y,z,t)表示t时刻岩芯(x,y,z)点处的前缘饱和度分布，无因次；CT(x,y,z,t)表示不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果中在t时刻岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT0(x,y,z)表示岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

本发明中的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验系统和方法通过将CT扫描仪14与常规岩芯驱替系统相结合，以干燥岩芯、处于饱和第一液体下的岩芯、处于饱和第三液体下的岩芯三种状态下的CT扫描结果作为标定，实时测量岩芯不同位置处的x射线衰减值，并转化为实时含水饱和度数值，从而获得岩芯驱替过程中实时含水饱和度前缘分布，也就获得了岩芯驱替过程中的实时驱替前缘位置，进而可以有效判别驱替液在岩芯中是否均匀驱替亦或是否发生了指进等。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，实验系统包括：

岩芯夹持器，真空压力泵，第一压力装置，存储罐单元，第一流量计，第一压力表，第二流量计，CT扫描仪，第二压力装置；所述岩芯夹持器用于装载岩芯；所述真空压力泵能与所述岩芯夹持器相连通以对所述岩芯夹持器进行抽真空；所述第一流量计能与所述岩芯夹持器的一端相连通；所述存储罐单元与所述第一流量计相连通，其能够向所述岩芯夹持器输送不同种类的液体；所述第一压力装置与所述存储罐单元相连通；所述CT扫描仪仅用于对所述岩芯夹持器进行扫描，其沿着所述岩芯夹持器的延伸方向移动；所述第二压力装置与所述岩芯夹持器的侧壁相连接；第二流量计与所述岩芯夹持器的另一端相连通；所述第一压力表分别与所述岩芯夹持器的两端相连通；

所述实验方法包括：

将所述真空压力泵与所述岩芯夹持器连接，通过所述真空压力泵对装载岩芯的所述岩芯夹持器进行抽真空操作，通过所述CT扫描仪对处于真空状态的所述岩芯夹持器进行扫描以获得岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果；在扫描过程中，扫描从所述岩芯夹持器的一端开始，平均每隔6mm扫描一个点，共扫描11个点，平均扫描厚度为5mm，从而构成512×512的图像存储数字矩阵，然后将该数字矩阵经过模拟转换到阴极射线管，进而显示该处扫描图像；

通过所述第二压力装置向所述岩芯夹持器施加围压，通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中第一浓度下的第一液体以第一预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端，当所述第一流量计和所述第二流量计的流量相等时，停止所述第一液体的注入，通过所述CT扫描仪对具有第一液体的所述岩芯夹持器进行扫描以获得岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果，根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果得到岩芯的孔隙度分布；

根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果校正所述CT扫描仪；

通过所述第二压力装置向所述岩芯夹持器施加围压，通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中的第二液体以第二预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端以清洗岩芯；

通过所述第一压力装置将所述存储罐单元中的第三液体以第三预设速度注入至所述岩芯夹持器的一端，通过CT扫描仪扫描注入过程中的岩芯以获取不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果；

当所述第一流量计和所述第二流量计的流量相等且第一压力表不再变化时，停止所述第三液体的注入，通过所述CT扫描仪对具有第三液体的岩芯夹持器进行扫描以获取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果；

根据岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果、取岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果、不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果获取实时含水饱和度前缘分布，其具体公式如下：

其中，Sw(x,y,z,t)表示t时刻岩芯(x,y,z)点处的前缘饱和度分布，无因次；CT(x,y,z,t)表示不同时刻下煤油注入过程中岩芯的CT扫描结果中在t时刻岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT0(x,y,z)表示岩芯处于饱和第三液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

2.根据权利要求1所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，所述存储罐单元包括并联设置的第一液体存储罐、第二液体存储罐、第三液体存储罐。

3.根据权利要求2所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，所述第一液体用于获得岩芯处于水相下的CT扫描结果；所述第二液体用于清洗岩芯；所述第三液体用于获得岩芯处于油相下的CT扫描结果。

4.根据权利要求1所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，还包括：

与所述第二流量计相连通的回压阀；

与所述回压阀相连通的流体收集器。

5.根据权利要求1所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，所述岩芯夹持器的侧壁上连接有第二压力表。

6.根据权利要求1所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，还包括：真空压力表，所述真空压力表能与所述岩芯夹持器相连通。

7.根据权利要求1所述的实时测量岩芯驱替过程饱和度前缘的实验方法，其特征在于，根据岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果和岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果得到岩芯的孔隙度分布，其具体公式如下：

其中，φ(x,y,z)表示岩芯在(x,y,z)点处的孔隙度，无因次；CTw(x,y,z)表示岩芯处于饱和第一液体下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏；CT_d(x,y,z)表示岩芯处于干燥状态下的CT扫描结果中岩芯(x,y,z)点处的x射线衰减值，单位为亨氏。

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