CN108444890A - 测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法 - Google Patents
测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法，该装置包括：标准容器、岩心夹持器、ISCO泵、压力传感器及接液管；其中，所述标准容器经由入口阀门通过管线与所述岩心夹持器的上游端入口相连，该岩心夹持器的出口经由出口阀门通过管线与所述接液管相连；所述岩心夹持器的上游端通过管线还连接有放空阀门；所述ISCO泵经由压力传感器通过管线与所述岩心夹持器的环空相连。本发明所提供的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法对实验硬件要求低，操作简单，实验结果精确可靠，实现了快速、有效、便捷、准确地测试中、高渗岩心液测渗透率的目的，所得测试结果可为中、高渗储层评价和产能研究提供基础数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法，属于油气田开发岩心实验分析技术领域。
背景技术
中、高渗岩心的渗流能力强，在测定其液测渗透率时，渗流速度较低，驱替压力小，压力可能处于压力传感器系统误差范围内或与之相当，测试结果可靠性差；而当渗流速度过快时，根据敏感性实验标准，可能发生速敏效应，进而影响到测试结果。目前，虽然形成了测试中、高渗岩心渗透率的“稳态滴定法”，但该方法要求液面恒定，容器入口流量与岩心出口流量一致，实验操作难度大，而且耗时长。
因此，提供一种可以快速、有效、便捷地测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置。
本发明的目的还在于提供一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置。
为达到上述目的，本发明提供一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置，其中，该装置包括：标准容器、岩心夹持器、ISCO泵、压力传感器及接液管；
所述标准容器经由入口阀门通过管线与所述岩心夹持器的上游端入口相连，该岩心夹持器的出口经由出口阀门通过管线与所述接液管相连；所述岩心夹持器的上游端通过管线还连接有放空阀门；所述ISCO泵经由压力传感器通过管线与所述岩心夹持器的环空相连。
在所述的装置中，优选地，所述标准容器为带有刻度的标准容器。
在所述的装置中，优选地，所述岩心夹持器为耐高压高温岩心夹持器，其耐压的最高压力为70MPa，耐温的最高温度为150℃。
在所述的装置中，优选地，所述ISCO泵所施加围压的最大压力为70MPa。该ISCO泵是计算机自动控制高压注射泵。
在所述的装置中，优选地，所述ISCO泵经由安全阀门、压力传感器通过管线与所述岩心夹持器的环空相连。
在所述的装置中，优选地，所述管线为耐高压空心管线。
在所述的装置中，标准容器用于盛放地层水，提供流体和较小的驱替压力，岩心夹持器用于夹持规则柱塞状岩心；ISCO泵用于给夹持规则柱塞状岩心的岩心夹持器加围压；压力传感器用于监测围压压力；接液管用于计量出口累计流量(用于岩心夹持器出口端接液)。本发明所用标准容器、岩心夹持器、ISCO泵、压力传感器及接液管均为本领域使用的常规设备，其均可以通过商购获得。
本发明还提供了一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定方法，该方法是采用所述的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置实现的，所述方法包括以下步骤：
(1)将已饱和地层水的规则柱塞状岩心放入岩心夹持器中，利用ISCO泵给该岩心夹持器施加围压；
(2)将标准容器中装满地层水，打开入口阀门及放空阀门，以将管线中的空气排尽；
(3)待管线中的空气排尽后，关闭放空阀门，打开出口阀门，记录出口有水流出的时间和此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离；待接液管中累计水量达到所用岩心孔隙体积2倍以上时，再记录一组时间及此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离；
(4)计算中、高渗岩心的液测渗透率。
在所述的方法中，优选地，所述围压大小与所述岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力一致。其中，所述岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力可以通过岩样所处地层深度计算得到。
在所述的方法中，优选地，所述地层水为根据所述岩心所在地区的地层水的矿化度和离子类型配置的盐水。
在所述的方法中，步骤(3)中所述岩心孔隙体积为本领域技术人员可以常规获得的岩心参数。
在所述的方法中，优选地，步骤(4)中所述计算中、高渗岩心的液测渗透率，包括：根据如下公式(1)计算该中、高渗岩心的液测渗透率：
公式(1)中：K为中、高渗岩心的液测渗透率，单位为mD；
Ar为标准容器的横截面积，单位为cm2；
μ为所用地层水的粘度，单位为mPa·s；
L为岩心的长度，单位为cm；
A为岩心的横截面积，单位为cm2；
ρ为所用地层水密度，单位为t/m3；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h1、h2分别为时刻t1、t2所对应标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离，单位为cm。
根据达西公式，岩心出口流量q表达式：
根据质量守恒原理，出口流量与标准容器流量相等，即出口流量q还可改写成如下形式：
式(2)与式(3)结合得：
式(4)定积分得：
整理得：
在所述的方法中，实验起、始时刻和实验持续时间等可以通过秒表进行记录。
本发明所提供的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置及方法对实验硬件要求低，操作简单，实验结果精确可靠，实现了快速、有效、便捷、准确地测试中、高渗岩心液测渗透率的目的，所得测试结果可为中、高渗储层评价和产能研究提供基础数据。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置的结构示意图；
图2为本发明实施例采用该测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定方法所得实验数据与采用本领域现有“稳态滴定法”所得实验数据之间的对比图。
主要附图标号说明：
1、标准容器；
2、岩心夹持器；
3、ISCO泵；
4、压力传感器；
5、接液管；
6、入口阀门；
7、出口阀门；
8、放空阀门；
9、安全阀门。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置，其结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，该装置包括：标准容器1、岩心夹持器2、ISCO泵3、压力传感器4及接液管5；
其中，所述标准容器1经由入口阀门6通过管线与所述岩心夹持器2的上游端入口相连，该岩心夹持器2的出口经由出口阀门7通过管线与所述接液管5相连；所述岩心夹持器2的上游端通过管线还连接有放空阀门8；所述ISCO泵3经由安全阀门9、压力传感器4通过管线与所述岩心夹持器2的环空相连；
所述标准容器1为透明材质的带有刻度的标准容器，其横截面面积为3cm2；
所述岩心夹持器2为耐高压高温岩心夹持器，其耐压的最高压力为70MPa，耐温的最高温度为150℃；
所述ISCO泵3所施加围压的最大压力为70MPa；
所述管线为耐高压空心管线。
实施例2
本实施例提供了一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定方法，其是采用实施例1提供的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置实现的，该方法包括以下步骤：
1)选择需要进行实验测试的规则柱塞状岩心，本实施例中所用岩心为新疆吉7井区梧桐沟组岩心，并对其进行烘干，抽空、饱和地层水，得到所述已饱和地层水的规则柱塞状岩心；
所述地层水(粘度为0.8mPa·s，密度为1.01t/m3)为根据岩心所在地区的地层水矿化度和离子类型配置的盐水。
2)将已饱和地层水的规则柱塞状岩心装入岩心夹持器，利用ISCO泵给该岩心夹持器施加围压，所施加的围压大小为20MPa。
3)将标准容器中装满地层水，打开入口阀门及放空阀门，以通过地层水将管线中的空气排尽；
4)待管线中的空气排尽后，关闭放空阀门，打开出口阀门，记录出口有水流出的时间和此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离，即为t1和h1，其中，t1＝0s，h1＝15cm；待接液管中累计水量达到所用岩心孔隙体积2倍以上时，再分别记录20组时间数据及此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离，即为t2和h2；20组实验的具体实验参数请见如下表1所示。
表1
5)根据所得实验数据，按照如下公式(1)计算中、高渗岩心的液测渗透率，所得实验数据如下表2所示；
公式(1)中：K为中、高渗岩心的液测渗透率，单位为mD；
Ar为标准容器的横截面积，单位为cm2；
μ为所用地层水的粘度，单位为mPa·s；
L为岩心的长度，单位为cm；
A为岩心的横截面积，单位为cm2；
ρ为所用地层水密度，单位为t/m3；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h1、h2分别为时刻t1、t2所对应标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离，单位为cm。
对比例
采用本领域现有“稳态滴定法”分别测试实施例2所用的20根新疆吉7井区梧桐沟组岩心的中、高渗岩心液测渗透率，所得数据如下表2所示；再将实施例2及对比例中所得液测渗透率数据绘制于同一图2中，以对比二者的差异。
表2
从表2及图2中可以看出，采用本发明所提供的非稳态滴定法测试得到的中、高渗岩心液测渗透率与采用本领域现有稳态滴定法测试得到的岩心液测渗透率基本一致，但是本发明所提供的该非稳态滴定法对测试要求较低，便于操作，且测试时间较短。
Claims (10)
1.一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置，其特征在于，该装置包括：标准容器、岩心夹持器、ISCO泵、压力传感器及接液管；
其中，所述标准容器经由入口阀门通过管线与所述岩心夹持器的上游端入口相连，该岩心夹持器的出口经由出口阀门通过管线与所述接液管相连；所述岩心夹持器的上游端通过管线还连接有放空阀门；所述ISCO泵经由压力传感器通过管线与所述岩心夹持器的环空相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标准容器为带有刻度的标准容器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述岩心夹持器为耐高压高温岩心夹持器，其耐压的最高压力为70MPa，耐温的最高温度为150℃。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ISCO泵所施加围压的最大压力为70MPa。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述ISCO泵经由安全阀门、压力传感器通过管线与所述岩心夹持器的环空相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述管线为耐高压空心管线。
7.一种测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定方法，该方法是采用权利要求1-6任一项所述的测试中、高渗岩心液测渗透率的非稳态滴定装置实现的，所述方法包括以下步骤：
(1)将已饱和地层水的规则柱塞状岩心放入岩心夹持器中，利用ISCO泵给该岩心夹持器施加围压；
(2)将标准容器中装满地层水，打开入口阀门及放空阀门，以将管线中的空气排尽；
(3)待管线中的空气排尽后，关闭放空阀门，打开出口阀门，记录出口有水流出的时间和此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离；待接液管中累计水量达到所用岩心孔隙体积2倍以上时，再记录一组时间及此时标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离；
(4)计算中、高渗岩心的液测渗透率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述围压大小与所述岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力一致。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述地层水为根据所述岩心所在地区的地层水的矿化度和离子类型配置的盐水。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述计算中、高渗岩心的液测渗透率，包括：根据如下公式(1)计算该中、高渗岩心的液测渗透率：
公式(1)中：K为中、高渗岩心的液测渗透率，单位为mD；
Ar为标准容器的横截面积，单位为cm2；
μ为所用地层水的粘度，单位为mPa·s；
L为岩心的长度，单位为cm；
A为岩心的横截面积，单位为cm2；
ρ为所用地层水密度，单位为t/m3；
g为重力加速度，单位为m/s2；
h1、h2分别为时刻t1、t2所对应标准容器液面与岩心轴线之间的垂直距离，单位为cm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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