CN108956419A - 一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法 - Google Patents

一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法 Download PDF

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周吉成
刘潇
晁锦峰
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    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change

Abstract

本发明涉及一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置，包括包括高压气源、岩心夹持器和气体流量计，所述高压气源下游管路与岩心夹持器的入口连通，气体流量计与岩心夹持器的出口连通；它还包括激励电路、应力波发生器、应力波放大器、波导和围压泵，应力波发生器位于岩心夹持器的入口端，通过应力波放大器和波导与岩心轴向端面相连，所述围压泵与岩心夹持器连通。本发明的测试装置及测试方法实现了应力波脉冲作用下快速测定岩心渗透率，可模拟不同应力波脉冲频率和载荷下岩心渗透率的变化特性，实现了应力波脉冲对岩心渗流特性影响程度的评价；另外还有助于研究应力波脉冲对岩心渗流特性影响机理。

Description

一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法
技术领域
本发明涉及低渗透致密砂岩油气藏开发技术领域，特别是一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法。
背景技术
波场强化开采技术是一项重要的物理法强化开采技术。国内外实践经验表明波场激励方法具有明显的增油控水效应，而低频波场(如低频谐振波、低频脉冲波)相较于高频波场(如超声波)，其能量在地层中衰减较慢，有效作用范围可达200米以上。低频波场强化开采技术是将波场强化开采由近井处理向油藏整体激励延伸，发展成为提高原油采收率的最有前途的物理采油方法。该开采技术需要对油藏岩心渗透率进行测定，以便掌握相关试验数据指导实际生产。
目前，实验室在进行岩心渗透率测定一般根据储层岩石的渗透率特点，选用稳态法或压力脉冲衰减法。而对于岩心进行低频波场的加载往往借助振动台的作用，对岩心进行整体振动，现有的试验方法不能考察在应力波脉冲作用下岩心渗透率的变化情况，也无法为实际生产提供有参考价值的试验数据。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置，包括高压气源、岩心夹持器和气体流量计，所述高压气源下游管路与岩心夹持器的入口连通，气体流量计与岩心夹持器的出口连通；它还包括激励电路、应力波发生器、应力波放大器、波导和围压泵，应力波发生器位于岩心夹持器的入口端，通过应力波放大器和波导与岩心轴向端面相连，所述围压泵与岩心夹持器连通。
进一步地，还包括调压阀、流量调节阀、单向阀，所述高压气源与岩心夹持器的入口之间的下游管路依次连接调压阀、流量调节阀和单向阀，单向阀出口与岩心夹持器的入口连通。
更进一步地，还包括恒温箱，所述岩心夹持器设置于恒温箱内。
具体地，所述应力波发生器为电磁式发生器。
具体地，所述波导为固体或液体。
对应于上述在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置的测试方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、将测试岩心置于岩心夹持器内，打开围压泵，对岩心夹持器施加实验所要求的围压后，关闭围压泵；
S2、启动恒温箱，使岩心夹持器达到实验所需的指定温度，并在岩心渗透率测试过程中保持该温度；
S3、打开高压气源、调压阀、流量调节阀、单向阀，进行调压和流量调节；
S4、当岩心出口流量稳定后，记录岩心入口压力和流量，然后逐步改变进口入口压力，记录不同压力下对应的稳态流量；
S5、根据下式对流量计测得流量进行校正：
其中，Q为通过岩心的实际流量，cm3/s；Q0为流量计读数，cm3/min；P0为当时大气压(绝对)，MPa；t为室温，℃。
S6、根据下式计算应力波脉冲作用前的测试岩心基准渗透率k1：
其中：Q为通过岩心的流量，cm3/s；A为岩心的截面积，cm2；L为岩心的长度，cm；p1为岩心入口压力，10-1MPa；p2为岩心出口压力，10-1MPa；psc为标准大气压力，10-1MPa；μ为流体粘度，mPa.s。
S7、通过激励电路设置应力波发生器的功率和频率，重复步骤S3～S4，进行应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试，应力波脉冲作用下的测试岩心的渗漏率k2的计算公式为：
其中，Q为应力波脉冲作用下通过岩心的流量，cm3/s；p′1为应力波脉冲作用下岩心入口压力，10-1MPa；p′2为应力波脉冲作用下岩心出口压力，10-1MPa；
优选地，所述的测试岩心的直径为25mm，长度为25～50mm
本发明的一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置及方法，通过该测试装置实现了应力波脉冲作用下对岩心渗流特性评价，实验仪器操作简便，测试时间短；该测试装置产生的应力波能量大，且噪音小，设备损伤小。本发明的测试方法实现了应力波脉冲作用下快速测定岩心渗透率，可模拟不同应力波脉冲频率和载荷下岩心渗透率的变化特性，实现了应力波脉冲对岩心渗流特性影响程度的评价；另外还有助于研究应力波脉冲对岩心渗流特性影响机理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1-高压气瓶，2-调压阀，3-流量调节阀，4-单向阀，5-第一压力传感器，6-第一泄压阀，7-恒温箱，8-岩心夹持器，9-岩心，10-第三压力传感器，11-入口阀，12-气体流量计，13-第二泄压阀，14-围压泵，15-第二压力传感器，16-波导，17-应力波放大器，18-应力波发生器，19-激励电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，多属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置，它包括高压气源(1)、调压阀(2)、流量调节阀(3)、单向阀(4)、岩心夹持器(8)和气体流量计(12)，本实施例中高压气源(1)为高压气瓶(1)，所述高压气源(1)下游管路依次连接调压阀(2)、流量调节阀(3)和单向阀(4)，单向阀(4)出口与岩心夹持器(8)的入口连通，气体流量计(12)与岩心夹持器的出口连通；它还包括激励电路(19)、应力波发生器(18)、应力波放大器(17)、波导(16)和围压泵(14)，应力波发生器(18)位于岩心夹持器(8)的入口端，通过应力波放大器(17)和波导(16)与岩心(9)轴向端面相连，所述围压泵(14)与岩心夹持器(8)连通。所述岩心夹持器处于恒温箱(7)之中。所述应力波发生器为电磁式发生器。所述应力波发生器的作用频率为0～200Hz。所述应力波放大器输出载荷为0～200MPa。所述波导为固体或液体，本实施例中为液体波导，具体为一段充注有水的直管。本实施例中测试装置还包括第一压力传感器(5)，第一泄压阀(6)，第三压力传感器(10)，入口阀(11)，第二泄压阀(13)，第二压力传感器(15)。第一压力传感器(5)用于测量高压气瓶输送来的压力，第一泄压阀(6)用于泄压调节压力，第二压力传感器(15)用于测量围压泵(14)输送来的压力，第三压力传感器(10)用于测量岩心夹持器(8)内的压力，入口阀(11)用于向气体流量计(12)内气体输送的开关，第二泄压阀(13)用于泄压调节压力。
对应上述测试装置在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试方法，它包括以下步骤：
S1、将测试岩心置于岩心夹持器内，打开围压泵，对岩心夹持器施加实验所要求的围压后，关闭围压泵；
S2、启动恒温箱，使岩心夹持器达到实验所需的指定温度，并在岩心渗透率测试过程中保持该温度；
S3、打开高压气瓶、调压阀、流量调节阀，进行调压和流量调节，利用气体流量计记录岩心出口流量；
S4、当岩心出口流量稳定后，记录岩心入口压力和流量，然后逐步改变进口入口压力，记录不同压力下对应的稳态流量；
S5、根据下式对流量计测得流量进行校正：
其中，Q为通过岩心的实际流量，cm3/s；Q0为流量计读数，cm3/min；P0为当时大气压(绝对)，MPa；t为室温，℃。
S6、根据下式计算应力波脉冲作用前的测试岩心基准渗透率k1：
其中：Q为通过岩心的流量，cm3/s；A为岩心的截面积，cm2；L为岩心的长度，cm；p1为岩心入口压力，10-1MPa；p2为岩心出口压力，10-1MPa；psc为标准大气压力，10-1MPa；μ为流体粘度，mPa.s。
S7、通过激励电路设置应力波发生器的功率和频率，重复步骤S3～S4，进行应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试，应力波脉冲作用下的测试岩心的渗漏率k2的计算公式为：
其中，Q′为应力波脉冲作用下通过岩心的流量，cm3/s；p′1为应力波脉冲作用下岩心入口压力，10-1MPa；p′2为应力波脉冲作用下岩心出口压力，10-1MPa。
所述的测试岩心的直径为25mm，长度为25～50mm，本实施例中长度为37.5mm。

Claims (7)

1.一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试装置，其特征在于：包括高压气源(1)、岩心夹持器(8)和气体流量计(12)，所述高压气源(1)下游管路与岩心夹持器(8)的入口连通，气体流量计(12)与岩心夹持器的出口连通；它还包括激励电路(19)、应力波发生器(18)、应力波放大器(17)、波导(16)和围压泵(14)，应力波发生器(18)位于岩心夹持器(8)的入口端，通过应力波放大器(17)和波导(16)与岩心(9)轴向端面相连，所述围压泵(14)与岩心夹持器(8)连通。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于还包括调压阀(2)、流量调节阀(3)、单向阀(4)，所述高压气源(1)与岩心夹持器(8)的入口之间的下游管路依次连接调压阀(2)、流量调节阀(3)和单向阀(4)，单向阀(4)出口与岩心夹持器(8)的入口连通。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于还包括恒温箱(7)，所述岩心夹持器(8)设置于恒温箱(7)内。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于所述应力波发生器(18)为电磁式发生器。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于所述波导(16)为固体或液体。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的测试装置在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、将测试岩心(9)置于岩心夹持器(8)内，打开围压泵(14)，对岩心夹持器(8)施加实验所要求的围压后，关闭围压泵(14)；
S2、启动恒温箱(7)，使岩心夹持器(8)达到实验所需的指定温度，并在岩心(9)渗透率测试过程中保持该温度；
S3、打开高压气源(1)、调压阀(2)、流量调节阀(3)、单向阀(4)，进行调压和流量调节；
S4、当岩心(9)出口流量稳定后，记录岩心(9)入口压力和流量，然后逐步改变入口压力，记录不同压力下对应的稳态流量；
S5、根据下式对流量计测得流量进行校正：
其中，Q为通过岩心的实际流量，cm3/s；Q0为流量计读数，cm3/min；P0为当时大气压(绝对)，MPa；t为室温，℃。
S6、根据下式计算应力波脉冲作用前的测试岩心基准渗透率k1：
其中：Q为通过岩心的流量，cm3/s；A为岩心的截面积，cm2；L为岩心的长度，cm；p1为岩心入口压力，10-1MPa；p2为岩心出口压力，10-1MPa；psc为标准大气压力，10-1MPa；μ为流体粘度，mPa.s。
S7、通过激励电路(19)设置应力波发生器(18)的功率和频率，重复步骤S3～S4，进行应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试，应力波脉冲作用下的测试岩心的渗漏率k2的计算公式为：
其中，Q′为应力波脉冲作用下通过岩心的流量，cm3/s；p′1为应力波脉冲作用下岩心入口压力，10-1MPa；p′2为应力波脉冲作用下岩心出口压力，10-1MPa。
7.根据权利要求6所述的一种在应力波脉冲作用下的岩心渗透率测试方法，其特征在于：所述的测试岩心(9)的直径为25mm，长度为25～50mm。
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