CN109883922A - 一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法，涉及能源勘探技术领域。所述方法包括：CT扫描仪对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于岩心夹持器中同一位置的岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据；驱替液回收设备测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力；信号处理装置根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。本发明结合多尺度的表征手段，得到压裂改造液在压裂、焖井、返排与生产过程中在裂缝与致密岩石基质中的动态变化、微观分布与扩散规律。
Description
技术领域
本发明关于能源勘探技术领域，特别是关于油气田的开发技术，具体的讲是一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
致密储层是目前重要的能源接替者，通过储层改造可以获得工业油气流。通过酸化酸压措施对致密储层形成刻蚀或者溶蚀孔洞后，可有效提高储层产量。厘清刻蚀通道或溶蚀孔洞的形态分布可帮助理解酸液和储层的微观作用机理，进一步优化酸液配方和施工程序。大规模水平井分段压裂作业可提高致密储层的导流能力，同时大量压裂液进入储层可以补充地层能量，延长经济开采周期。改造工作液在致密油储层中的增能置换机理，在致密气藏中的水锁解除机理是致密油气行业研究的重点和难点。
在致密储层室物理模拟实验中，用高转速离心机实现不同初始地层水饱和度，之后，通过计算机断层扫描仪CT和在线低场核磁共振扫描仪NMR联动装置可以实时监测压裂过程中水侵、焖井和返排和生产过程中改造液在裂缝和基质中的动态变化和微观分布；利用CT扫描确定油水两相在不同时间(PV数)在孔隙内较为宏观的分布情况，然后装置通过共轨连接移入NMR，确定油水两相分别在大小孔隙中微观的分布情况及其渗流情况，再将排驱的液体通过表界面张力仪的测定，得到压裂液中表活成分的吸附损耗和扩散速率。
上述致密储层的室内物理模拟实验过程中存在对压裂液在致密油储层中的增能置换机理、致密气藏中的水锁解除机理的认识难度较大，认识手段单一的技术问题。
因此，如何研究和开发出一种新的方案，其能够提升致密岩心室内物理模拟实验的准确性是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明提供了一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法，通过多尺度的表征手段，能够有效观测到压裂改造液在岩心中的流动变化过程、油水两相的渗吸驱替过程、孔隙结构的变化过程，有效解决了致密储层压裂改造液流动室内实验的实时表征的问题。
本发明的目的是，提供一种致密岩心中压裂液的实时监测系统，包括在线驱替设备、岩心夹持器、激光定位器、计算机断层CT扫描仪、驱替液回收设备、导轨装置以及信号处理装置；
其中，所述岩心夹持器，用于夹持致密储层的岩心样品，通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述CT扫描仪；
所述在线驱替设备，用于向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境；
所述激光定位器，用于对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位；
所述CT扫描仪，用于对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于所述岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据；
所述驱替液回收设备，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力；
所述信号处理装置，用于根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
在本发明的优选实施方式中，所述在线驱替设备包括柱塞泵、与所述柱塞泵相连接的多个中间容器、与所述中间容器以及岩心夹持器相连接的第一压力表、分别与所述岩心夹持器相连接的第二压力表以及围压泵、与所述第二压力表相连接的回压阀；
其中，多个中间容器，用于放置溶液，所述溶液包括模拟原油、模拟地层水、压裂液以及含有表面活性剂的工作液；
所述柱塞泵，用于通过所述中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
所述第一压力表，用于测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
所述第二压力表，用于测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
所述围压泵，用于向所述岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品；
所述回压阀，用于设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
在本发明的优选实施方式中，所述驱替液回收设备包括天平和表界面张力仪，所述表界面张力仪，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与液体的表界面张力；
所述天平，用于对所述流出液进行收集。
在本发明的优选实施方式中，所述信号处理装置包括第一处理模块，用于根据所述CT扫描数据确定每一时刻下所述工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
在本发明的优选实施方式中，所述信号处理装置包括：第二处理模块，用于根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
在本发明的优选实施方式中，所述信号处理装置包括：压力梯度确定模块，用于根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
第三处理模块，用于根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。
在本发明的优选实施方式中，所述系统还包括低场核磁共振NMR扫描仪，所述岩心夹持器，还用于通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述NMR扫描仪；
所述NMR扫描仪，用于获取多个时间节点下所述岩心样品的T2谱，得到NMR扫描数据。
在本发明的优选实施方式中，所述信号处理装置包括第四处理模块，用于根据所述NMR扫描数据确定所述工作液在大小孔内的分布信息。
本发明的目的是，提供一种致密岩心中压裂液的实时监测方法，包括：
岩心夹持器通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述CT扫描仪；
在线驱替设备向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境；
激光定位器对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位；
CT扫描仪对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于所述岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据；
驱替液回收设备测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力；
信号处理装置根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
在本发明的优选实施方式中，所述在线驱替设备向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境包括：
所述柱塞泵通过所述中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
所述第一压力表测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
所述第二压力表测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
所述围压泵向所述岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品；
所述回压阀设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
在本发明的优选实施方式中，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据所述CT扫描数据确定每一时刻下所述工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
在本发明的优选实施方式中，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
在本发明的优选实施方式中，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。
在本发明的优选实施方式中，所述方法还包括所述岩心夹持器通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述NMR扫描仪；
所述NMR扫描仪获取多个时间节点下所述岩心样品的T2谱，得到NMR扫描数据。
在本发明的优选实施方式中，所述方法包括：
根据所述NMR扫描数据确定所述工作液在大小孔内的分布信息。
本发明的有益效果在于，提供了一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法，通过多尺度的表征手段，能够有效观测到压裂改造液在岩心中的流动变化过程、油水两相的渗吸驱替过程、孔隙结构的变化过程，有效解决了致密储层压裂改造液流动室内实验的实时表征的问题。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统中在线驱替设备的结构框图；
图3为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统中驱替液回收设备的结构框图；
图4为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统中信号处理装置的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测方法的流程图；
图6为图5中的步骤S102的具体流程图；
图7为本发明提供的具体实施例中基于CT与NMR联动的致密岩心中压裂改造液的实时监测系统的示意图；
图8(a)、图8(b)为本发明提供的具体实施例中实时监测系统所测的部分数据示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参考在附图中示出并在以下描述中详述的非限制性示例实施例，更加全面地说明本发明的示例实施例和它们的多种特征及有利细节。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。本发明省略了已知材料、组件和工艺技术的描述，从而不使本发明的示例实施例模糊。所给出的示例仅旨在有利于理解本发明示例实施例的实施，以及进一步使本领域技术人员能够实施示例实施例。因而，这些示例不应被理解为对本发明的实施例的范围的限制。
除非另外特别定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。此外，在本发明各个实施例中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
针对致密储层的室内物理模拟实验过程中对压裂改造液在致密油储层中的增能置换机理，致密气藏中的水锁解除机理的认识难度较大，认识手段单一的问题，本发明基于CT扫描和NMR及表界面张力，从多尺度技术构建了一个致密岩心中压裂改造液实时监测系统，能够有效观测到压裂改造液在岩心中的流动变化过程、油水两相的渗吸驱替过程、孔隙结构的变化过程。具体的，图1为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统的结构框图，请参阅图1，该系统在该实施方式中包括在线驱替设备200、岩心夹持器100、激光定位器500、计算机断层CT扫描仪600、驱替液回收设备300、导轨装置400以及信号处理装置700。
其中，所述岩心夹持器，用于夹持致密储层的岩心样品，通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述CT扫描仪。
在本发明的一种实施方式中，岩心夹持器为满足CT扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器，由特种工程材料(诸如PEEK)或陶瓷材料制成，可耐120℃与40MPa的测试环境。
所述在线驱替设备，用于向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境。图2为在线驱替设备的结构框图，请参阅图2，该在线驱替设备包括柱塞泵201、与所述柱塞泵相连接的多个中间容器202、与所述中间容器202以及岩心夹持器100相连接的第一压力表203、分别与所述岩心夹持器100相连接的第二压力表204以及围压泵206、与所述第二压力表204相连接的回压阀205。
其中，多个中间容器，用于放置溶液，所述溶液包括模拟原油、模拟地层水、压裂液以及含有表面活性剂的工作液。在本发明的一种实施方式中，每个中间容器中放置一种溶液。在图7所示的实施例中，中间容器的个数为3，诸如可分别放置模拟原油、压裂液以及含有表面活性剂的工作液。
所述柱塞泵，用于通过所述中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
所述第一压力表，用于测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
所述第二压力表，用于测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
所述围压泵，用于向所述岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品。在本发明的一种实施方式中，围压液可采用循环氟油，一方面可满足油浴加热条件，一方面可消除核磁中的基底信号。
所述回压阀，用于设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
请参阅图1，在致密岩心中压裂液的实时监测系统中：
所述激光定位器，用于对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位。在本发明的一种实施方式中，激光定位器可以设置为一个或多个。当CT扫描仪扫描时，激光定位器可以从X、Y、Z三个方向进行测量定位，方便多次CT扫描过程中定位方形的岩心夹持器。
所述CT扫描仪，用于对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于所述岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据。在岩心流动实验过程中，根据需要在多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下对岩心夹持器中的岩心样品进行扫描。
所述驱替液回收设备，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力。图3为驱替液回收设备的结构框图，请参阅图3，该驱替液回收设备包括天平和表界面张力仪。
表界面张力仪301，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与液体的表界面张力；
所述天平302，用于对所述流出液进行收集。在本发明的一种实施方式中，天平精确位数可达小数点后4位，其目的是为了精准测定PV数，通过驱替液回收测量设备能有效得到压裂改造液中表活剂的吸附损耗及其扩散速率。
在本发明的一种实施方式中，所述在线驱替设备还包括与所述回压阀以及所述天平相连接的第一阀门，与所述回压阀以及所述表界面张力仪相连接的第二阀门，通过控制第一阀门以及第二阀门的开关，以控制天平和表界面张力仪。
请参阅图1，在致密岩心中压裂液的实时监测系统中：
所述信号处理装置700，用于根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
图4为信号处理装置的结构框图，请参阅图4：
在本发明的一种实施方式中，信号处理装置包括第一处理模块701，用于根据所述CT扫描数据确定每一时刻下所述工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
在本发明的一种实施方式中，信号处理装置包括第二处理模块702，用于根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
在本发明的一种实施方式中，信号处理装置包括压力梯度确定模块703，用于根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
第三处理模块704，用于根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。在本发明的具体实现过程中，第三处理模块可根据所述压力梯度信息与泵入液体流量、粘度确定出油相渗透率。
在本发明的一种实施方式中，致密岩心中压裂液的实时监测系统还包括低场核磁共振NMR扫描仪。所述岩心夹持器，还用于通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述NMR扫描。在该实施方式中，岩心夹持器同时满足CT与NMR扫描需求，可耐120℃与40MPa的测试环境。
所述NMR扫描仪，用于获取多个时间节点下所述岩心样品的T2谱，得到NMR扫描数据。在本发明中，NMR扫描仪包括以下性能参数：
磁场强度：0.3±0.05T；磁场均匀性：<20ppm；频率源：脉冲频率范围1～30MHz；控制精度0.1Hz；最大采样带宽：2000KHz，最短回波时间60us；采样速率：50MHz，相位控制精度优于0.1度；工作压力：0-40MPa；控温范围：室温到120℃(±0.3℃)；样本尺寸：Φ25mm*60mm。
在该实施方式中，信号处理装置包括第四处理模块705，用于根据所述NMR扫描数据确定所述工作液在大小孔内的分布信息。
在本发明的一种实施方式中，信号处理装置还可同时包括第一处理模块、第二处理模块、压力梯度确定模块、第三处理模块以及第四处理模块中的一个或多个。
下面结合具体的实施例对本发明提供的致密岩心中压裂液的实时监测系统进行介绍。在该具体实施例中，基于CT与NMR联动的致密岩心中压裂改造液的实时监测系统如图7所示，该实验平台组件主要包括计算机断层扫描仪5(CT扫描仪)、低场核磁共振扫描仪8(NMR)、同时满足CT与NMR扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器7、电脑控制的CT扫描仪与NMR扫描仪联动导轨装置14、激光定位器4、柱塞泵1、与柱塞泵1相连接的多个中间容器2、与中间容器2以及岩心夹持器7相连接的第一压力表3、分别与岩心夹持器7相连接的第二压力表9以及围压泵6、与第二压力表相连接的回压阀10、精密天平11和表界面张力仪12。
在该实施例中，首先获取致密储层的样品岩心物性参数(诸如渗透率、孔隙度、孔径分布图)，并根据需要，利用高速离心机对岩心样品进行初始饱和度的预处理；然后对预处理之后的岩心样品放入同时满足CT与NMR扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器中，通过CT与NMR之间的联动装置，在岩心流动实验过程中，同时获得CT与NMR的扫描数据；其次根据实验需求，在不同时间节点，利用不同饱和度下或同一饱和度但不同扫描电压下的多次CT扫描结果，获得岩心内较为宏观的油气水三相的变化，利用激光定位器，准确记录方形岩心夹持器中岩心的位置，以便在不同时间节点下获取同一位置的CT扫描结果；再次利用联动导轨，在CT扫描结束之后，将岩心夹持器送入NMR，获得该时间节点下，岩心内较为微观的大小孔隙内的油水分布情况；最后利用驱替液回收测量系统，记录该时间节点下流出液与气/水的表/界面张力，得到压裂改造液在不同驱替体积(PV数)下，表活剂的吸附损耗及其扩散速率。
如上所述，即为本发明提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测系统，结合多尺度的表征手段，该系统能够得到压裂改造液在压裂、焖井、返排与生产过程中，在裂缝与致密岩石基质中的动态变化、微观分布与扩散规律。通过特制耐高温高压岩心夹持器中的驱替实验，利用CT在线扫描，得到不同扫描能量下致密岩心的孔隙度分布与平均孔隙度，并从宏观上确定压裂改造液作用下油水两相在孔隙内的分布与驱替情况；利用NMR在线扫描，得到油水两相在大小孔隙内的微观分布与扩散情况；同时，岩心夹持器出口端可分流出岩心排出液体，利用表界面张力仪，可以通过对不同驱替体积数(PV)下排出液体与储层油气的表界面张力值，得到压裂改造液中表活剂组分的吸附损耗及其扩散速率等重要参数。本发明的致密岩心中压裂改造液实时监测系统，宏观上借助CT扫描和表界面张力仪，微观上借助在线驱替的核磁设备多尺度有效的提升了致密岩心室内物理模拟实验的准确性。
此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。以上所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
在介绍了本发明示例性实施方式的分布式记账系统之后，接下来，参考附图对本发明示例性实施方式的方法进行介绍。该方法的实施可以参见上述整体的实施，重复之处不再赘述。
图5为本发明实施例提供的一种致密岩心中压裂液的实时监测方法的流程图，请参阅图5，该方法包括：
S101：岩心夹持器通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述CT扫描仪。
在本发明的一种实施方式中，岩心夹持器为满足CT扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器，由特种工程材料(诸如PEEK)或陶瓷材料制成，可耐120℃与40MPa的测试环境。
S102：在线驱替设备向岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境。图6为步骤S102的具体流程图，请参阅图6，该步骤包括：
S201：柱塞泵通过中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
S202：第一压力表测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
S203：第二压力表测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
S204：围压泵向所述岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品。在本发明的一种实施方式中，围压液可采用循环氟油，一方面可满足油浴加热条件，一方面可消除核磁中的基底信号。
S205：回压阀设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
请参阅图5，该方法还包括：
S103：激光定位器对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位。在本发明的一种实施方式中，激光定位器可以设置为一个或多个。当CT扫描仪扫描时，激光定位器可以从X、Y、Z三个方向进行测量定位，方便多次CT扫描过程中定位方形的岩心夹持器。
S104：CT扫描仪对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于所述岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据。在岩心流动实验过程中，根据需要在多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下对岩心夹持器中的岩心样品进行扫描。
S105：驱替液回收设备测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力。
S106：信号处理装置根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
在本发明的实施方式一中，步骤S106包括：根据所述CT扫描数据确定每一时刻下所述工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
在本发明的实施方式二中，步骤S106包括：根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
在本发明的实施方式三中，步骤S106包括：根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。在本发明的具体实现过程中，该步骤可根据所述压力梯度信息与泵入液体流量、粘度确定出油相渗透率。在本发明的实施方式四中，步骤S106包括：根据所述NMR扫描数据确定所述工作液在大小孔内的分布信息。
在本发明的实施方式五中，步骤S106可包括上述实施方式一至实施方式四的所有步骤中的一个或多个。
下面结合具体的岩心流动实验，对本发明提供的致密岩心中压裂液的实时监测方案进行介绍。在该具体实施例中，基于CT与NMR联动的致密岩心中压裂改造液的实时监测系统如图7所示，该实验平台组件主要包括计算机断层扫描仪5(CT扫描仪)、低场核磁共振扫描仪8(NMR)、同时满足CT与NMR扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器7、电脑控制的CT扫描仪与NMR扫描仪联动导轨装置14、激光定位器4、柱塞泵1、与柱塞泵1相连接的多个中间容器2、与中间容器2以及岩心夹持器7相连接的第一压力表3、分别与岩心夹持器7相连接的第二压力表9以及围压泵6、与第二压力表相连接的回压阀10、精密天平11和表界面张力仪12。图8(a)、图8(b)为该具体实施例中实时监测系统所测的部分数据示意图。在该岩心流动实验过程中：
1.将岩心清洗(利用索氏洗油仪)、烘干，并利用气体测量其渗透率与平均孔隙度。可根据需要利用高速离心机测量毛管力曲线，获取孔径分布图，并进一步获取一定初始含水饱和度的岩心样品供驱替实验使用。
2.将岩心装入满足CT与NMR扫描需求的耐高温高压的岩心夹持器中。在岩心夹持器内循环注入一定温度无核磁基底信号的围压液以模拟储层温度(≤120℃)，并用围压泵控制岩心围压以模拟地层闭合压力(≤40MPa)。岩心夹持器下游的回压阀用以设置一定的系统压力以模拟地层孔隙压力。岩心夹持器上下游的压力表提供岩心流动实验时的压力梯度，由计算机实时监控。
3.岩心夹持器通过导轨移入CT扫描仪，调整好扫描参数与扫描起止点后，用红外线定位器进行定位，作为后续所有CT扫描的初始位置。用ISCO柱塞泵以一定的恒定流量自上游通过中间容器泵入氟油，将系统管线与岩心内部的可动流体替换为无核磁信号的氟油。驱替达到稳定后(压差恒定后)，在两个扫描能量下(如80kV和140kV)，对岩心进行CT断层扫描，并记录于计算机内，后续可利用软件计算每一切片位置的每一体素点的岩石CT数与孔隙度，后者可与步骤1中测量的平均孔隙度比对。
4.岩心夹持器通过导轨移入NMR扫描仪，获取初始状态的岩心T2谱，记录于计算机。
5.用ISCO柱塞泵以一定的恒定流量自上游通过中间容器泵入工作液(如模拟地层水、压裂液或含表面活性剂的工作液等)。
6.每隔一定的时间间隔(如0.05PV)，用NMR扫描仪获取岩心的T2谱。然后通过导轨将岩心夹持器移入CT扫描仪，调至红外线定位器记录的初始位置，在两个扫描能量下(如80kV和140kV)，先后对岩心进行CT断层扫描，并记录于计算机内。同时，将下游的流出液导入表界面张力仪系统，获取扫描期间流出液与空气和所选油样(如煤油)的表界面张力，用以计算表面活性剂在岩心内的吸附率与扩散率。所有测量数据记录与计算机供后续分析。测量结束后，流出液导入精密天平的量桶，对流出液进行收集。
7.实验结束后，可以利用双能量CT扫描结果计算每一时刻下水相(工作液)在岩心内的驱替前缘、波及体积与波及区域内的残余油饱和度，可以利用NMR扫描结果计算该时刻下水相在大小孔内的分布情况，可以利用上下游压力表给出的压梯度计算该时刻下的油相渗透率。
结合该实时监测系统获取的多项数据，可以获取工作液在岩心内的动态变化与微观分布，从而评估其伤害程度与伤害机理，以及适用于工作液的表面活性剂组分的增产机理。
进而，结合步骤1所测的毛管力曲线与各时刻下的监测结果，可以利用油藏模拟软件进行历史拟合，进一步获取致密岩心难以测量的相对渗透率曲线。
综上所述，本发明提供了一种致密岩心中压裂液的实时监测系统以及实时监测方法，有效解决了致密储层压裂改造液流动室内实验的实时表征的问题，通过高速离心机有效对致密岩心进行造束缚水，饱和油样，本发明的研究成果能够可同时观察岩心中的微裂缝分布，储层流体在不同孔喉尺度的分布，研究压裂改造液的微观伤害机理与潜在的提产机理，测量岩心的束缚水饱和度，评价岩心的润湿性，准确测量岩心的孔隙度，同时测量出压裂改造液的表活吸附损耗和扩散速率，从宏观和微观的不同角度实时监测压裂改造液在致密储层岩心中的流动情况。其配备的耐高温耐高压的岩心夹持器也可以很好的在室内模拟油田现场地层高温高压的实际情况使得室内的物理模拟结果更具说服力。
此外，尽管在上文详细描述中提及了系统的若干单元模块，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。以上所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
虽然通过实施例描绘了本申请，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 (15)
1.一种致密岩心中压裂液的实时监测系统，其特征在于，所述系统包括在线驱替设备、岩心夹持器、激光定位器、计算机断层CT扫描仪、驱替液回收设备、导轨装置以及信号处理装置，
其中，所述岩心夹持器，用于夹持致密储层的岩心样品，通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述CT扫描仪；
所述在线驱替设备，用于向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境；
所述激光定位器，用于对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位；
所述CT扫描仪，用于对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于所述岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据；
所述驱替液回收设备，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力；
所述信号处理装置，用于根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线驱替设备包括柱塞泵、与所述柱塞泵相连接的多个中间容器、与所述中间容器以及岩心夹持器相连接的第一压力表、分别与所述岩心夹持器相连接的第二压力表以及围压泵、与所述第二压力表相连接的回压阀，
其中，多个中间容器，用于放置溶液，所述溶液包括模拟原油、模拟地层水、压裂液以及含有表面活性剂的工作液；
所述柱塞泵，用于通过所述中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
所述第一压力表，用于测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
所述第二压力表，用于测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
所述围压泵，用于向所述岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品；
所述回压阀，用于设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱替液回收设备包括天平和表界面张力仪，
所述表界面张力仪，用于测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与液体的表界面张力；
所述天平，用于对所述流出液进行收集。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：
第一处理模块，用于根据所述CT扫描数据确定每一时刻下所述工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：
第二处理模块，用于根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：
压力梯度确定模块，用于根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
第三处理模块，用于根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。
7.根据权利要求2或4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括低场核磁共振NMR扫描仪，
所述岩心夹持器，还用于通过所述导轨装置将所述岩心样品移入所述NMR扫描仪；
所述NMR扫描仪，用于获取多个时间节点下所述岩心样品的T2谱，得到NMR扫描数据。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述信号处理装置包括：
第四处理模块，用于根据所述NMR扫描数据确定所述工作液在大小孔内的分布信息。
9.一种通过权利要求1-8任意一项所述的致密岩心中压裂液的实时监测系统进行监测的方法，其特征在于，所述方法包括：
岩心夹持器通过导轨装置将岩心样品移入CT扫描仪；
在线驱替设备向岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境；
激光定位器对所述岩心夹持器中的岩心样品进行定位；
CT扫描仪对在岩心流动实验过程中的多个时间节点和/或多个饱和度和/或多个扫描电压下位于岩心夹持器中同一位置的所述岩心样品进行CT断层扫描，得到多个CT扫描数据；
驱替液回收设备测量岩心流动实验过程中的流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力；
信号处理装置根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在线驱替设备向所述岩心样品提供岩心流动实验中的测试环境包括：
柱塞泵通过中间容器向所述岩心夹持器注入溶液，当所述溶液为模拟原油时以替换所述岩心样品内部的可动流体；
第一压力表测量流入所述岩心夹持器的压力信息；
第二压力表测量流出所述岩心夹持器的压力信息；
围压泵向岩心夹持器注入围压液，以模拟地层闭合压力并加热所述岩心样品；
回压阀设置系统压力以模拟地层孔隙压力。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据所述CT扫描数据确定每一时刻下工作液在所述岩心样品内的驱替前缘、波及体积以及波及区域内的残余油饱和度。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据所述流出液与空气的表界面张力、流出液与模拟原油的表界面张力确定表面活性剂在所述岩心样品内的吸附率以及扩散率。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据CT扫描数据、流出液与空气的表界面张力以及流出液与模拟原油的表界面张力输出监测结果包括：
根据流入所述岩心夹持器的压力信息、流出所述岩心夹持器的压力信息以及所述岩心样品的长度确定压力梯度；
根据所述压力梯度信息确定油相渗透率。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
岩心夹持器通过所述导轨装置将所述岩心样品移入NMR扫描仪；
NMR扫描仪获取多个时间节点下所述岩心样品的T2谱，得到NMR扫描数据。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
根据所NMR扫描数据确定工作液在大小孔内的分布信息。
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