CN110044789A - 一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法，该装置包括：微量平流泵、中间容器、压力传感器、监测模块、岩心夹持器、微量移液管及环压泵；其中：所述岩心夹持器用于夹持用于标定的非渗透性物体及待测岩心；所述微量移液管通过连接管与所述岩心夹持器另一端连接，用于观察所述待测岩心开始出液时间，以测量压力波传播速率；所述环压泵通过加压管道与所述岩心夹持器连接；所述监测模块与所述压力传感器电连接，用于分别实时监测所述岩心夹持器中夹持非渗透性物体及待测岩心时所述压力传感器的压力随时间变化关系，以测量所述最小启动压力。本发明可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

Description

一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及石油勘探开发领域，尤其是岩心参数测量技术，具体涉及一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法。

背景技术

致密和低渗油气藏在我国油气资源中所占的比重逐年升高，油气在致密和低渗透油气藏中渗流时呈现非线性特征，一个典型的特点就是存在最小启动压力。当前测量最小启动压力的方法分为稳态法和非稳态法，稳态法是通过测量不同稳定压差下的流量，然后将至外推到流量为零时对应的压差即为最小启动压力；非稳态法是岩心两端给定初始压差，随着流体在岩心中的流动，岩心两端压差逐渐减小直至稳定，该值对应的压力就是最小启动压力。稳态法和非稳态法都是一个动态到静态的测量过程，而最小启动压力顾名思义对应的是一个静态到动态的过程；两个状态之间并非可逆，综上所述，目前没有一种可以精确测量最小启动压力的测量装置及方法，进而也就没有可以精准测量流体压力波在岩心中的传播速率的装置及方法。

发明内容

本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法，可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

一方面，本发明实施例提供了一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，包括：微量平流泵、中间容器、压力传感器、监测模块、岩心夹持器、微量移液管及环压泵；其中：

岩心夹持器用于夹持用于标定的非渗透性物体及待测岩心；

微量平流泵通过第一管道与中间容器的一端连接，用于将液体以预设的流量注入中间容器内；

中间容器的另一端通过第二管道与岩心夹持器一端连接，用于向岩心夹持器中注入液体，压力传感器连接在中间容器与岩心夹持器之间的第二管道上；

微量移液管通过连接管与岩心夹持器另一端连接，用于观察待测岩心开始出液时间，以测量压力波传播速率；

环压泵通过加压管道与岩心夹持器连接；

监测模块与压力传感器电连接，用于分别实时监测岩心夹持器中夹持非渗透性物体及待测岩心时压力传感器的压力随时间变化关系，以测量最小启动压力。

一实施例中，中间容器沿竖直方向设置，其中，下端与微量平流泵连接，上端与岩心夹持器连通。

一实施例中，最小启动压力及压力波传播速率的测量装置还包括容器，容器通过第三管道连接在中间容器与岩心夹持器之间的第二管道上，用于容纳液体。

一实施例中，一实施例中，最小启动压力及压力波传播速率的测量装置还包括真空泵，真空泵通过第四管道连接第三管道。

一实施例中，最小启动压力及压力波传播速率的测量装置中，

第二管道上设置有阀门；

第三管道上设置有阀门；

第四管道上设置有阀门。

一实施例中，最小启动压力及压力波传播速率的测量装置还包括压力表，压力表设置在加压管道上。

另一方面，本发明实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，该方法包括：

将非渗透性物体装入岩心夹持器；

对岩心夹持器加围压至预设值后，开启微量平流泵，以设定的流量对中间容器进行充注至预设时间为止；

监测模块记录压力传感器的压力随时间的变化关系曲线，作为标定曲线；

将待测岩心装入岩心夹持器；

对岩心夹持器加围压至的预设值后，开启微量平流泵，以设定的流量对中间容器进行充注至预设时间为止；

监测模块记录压力传感器的压力随时间的变化关系，作为测量曲线；

通过微量移液管获取微量移液管中液面开始移动的时刻；

对比标定曲线及测量曲线，得到最小启动压力；

根据待测岩心长度、当待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻及微量移液管中液面开始移动的时刻，计算压力波传播速率。

一实施例中，在将非渗透性物体装入岩心夹持器以及将待测岩心装入岩心夹持器之前，还包括：开启真空泵，将中间容器及与中间容器连接的第二管道及第三管道抽真空，使容器中的液体进入到中间容器及与中间容器连接的第二管道及第三管道中。

一实施例中，监测模块记录压力传感器的压力随时间的变化关系曲线，包括：监测模块以预设采样时间间隔，记录压力传感器的压力随时间的变化关系曲线。

一实施例中，根据待测岩心长度、当待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻及微量移液管中液面开始移动的时刻，计算压力波传播速率，包括：

获取测量曲线偏离标定曲线所对应的时刻，作为当待测岩心中液体开始流动时所对应的时刻；

根据当待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻与微量移液管中液面开始移动的时刻之间的差值及待测岩心长度计算压力波传播速率。

从上述描述可知，本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置及方法，可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

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为本发明的实施例中的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的最小启动压力及压力波传播速率的测量方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的标定曲线及测量曲线对比示意图；

图4为本发明的最小启动压力及压力波传播速率的测量方法的具体应用实例的流程示意图。

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置具体实施方式，参见图1，最小启动压力及压力波传播速率的测量装置具体包括如下内容：

该测量装置包括：微量平流泵1、中间容器4、压力传感器11、监测模块12、岩心夹持器13、微量移液管22及环压泵15；其中：

岩心夹持器13用于夹持用于标定的非渗透性物体及待测岩心；

微量平流泵1通过第一管道16与中间容器4的一端连接，用于将液体21以预设的流量注入中间容器4内；

中间容器4的另一端通过第二管道17与岩心夹持器13一端连接，用于向岩心夹持器13中注入液体21，压力传感器11连接在中间容器4与岩心夹持器13之间的第二管道17上，用于监测非渗透性物体及待测岩心所受到的压力。

微量移液管通22过连接管23与岩心夹持器13另一端连接，用于观察待测岩心开始出液时间，并通过对比测量曲线及标定曲线获得液体开始注入待测岩心的时间，从而可以计算出液体在待测岩心中的压力波传播速率；

环压泵15通过加压管道20与岩心夹持器13连接；

监测模块12与压力传感器11连接，用于分别实时监测岩心夹持器13中夹持非渗透性物体及待测岩心时压力传感器11的压力随时间变化关系，以测量最小启动压力。

一实施例中，该测量装置中，中间容器4沿竖直方向设置，其中，下端与微量平流泵1连接，上端与岩心夹持器13连通。

一实施例中，该测量装置还包括容器6，容器6通过第三管道18连接在中间容器4与岩心夹持器13之间的第二管道17上，用于容纳液体21。

一实施例中，该测量装置还包括真空泵7，真空泵7通过第四管道19连接第三管道18。

一实施例中，该测量装置中，

第二管道17上设置有阀门9，当将中间容器4抽真空时，需要关闭阀门9；

第三管道18上设置有阀门5；当将中间容器4抽真空时，需要开启阀门5，以使容器6中的液体21进入到中间容器4；

第四管道19上设置有阀门8，当开启微量平流泵1，对中间容器4进行充注时，需要关闭阀门8。

一实施例中，该测量装置还包括压力表14，压力表14设置在加压管道20上。

从上述描述可知，本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法的具体实施方式，参见图2，该测量方法具体包括如下内容：

步骤100：将非渗透性物体装入岩心夹持器13；

可以理解的是，在测量临界充注压力工作开始之前，应当检查测量装置的密封性，具体为：开启微量平流泵1，将不锈钢柱体装入岩心夹持器13，开启监测模块12及压力传感器11，对测量装置进行加压至预设值，关闭微量平流泵1，通过压力传感器11及监测模块12检查压力有无衰减现象；

步骤200：对岩心夹持器13加围压至预设值后，开启微量平流泵1，以设定的流量对中间容器4进行充注至预设时间为止；

可以理解的是，对岩心夹持器13加围压，目的是为了模拟地下压力环境，预设值应当根据待测岩心所在地层压力保持一致，在一种具体的举例中，可以为25MPa。预设时间应当不小于6400s。

步骤300：监测模块12记录压力传感器11的压力随时间的变化关系曲线，作为标定曲线；

步骤400：将待测岩心装入岩心夹持器13；

可以理解的是，在步骤100以及步骤400之前，还包括：

开启真空泵7，将中间容器4及与中间容器4连接的第二管道17及第三管道18抽真空，使容器6中的液体21进入到中间容器4及与中间容器连接的第二管道17及第三管道18中。

根据待测岩心数量，可以依次将待测岩心装入岩心夹持器13，以测量多个待测岩心。

步骤500：对岩心夹持器13加围压至的预设值后，开启微量平流泵1，以设定的流量对中间容器4进行充注至预设时间为止；

步骤600：监测模块12记录压力传感器11的压力随时间的变化关系，作为测量曲线；

可以理解的是，监测模块12以预设采样时间间隔，记录压力传感器11的压力随时间的变化关系曲线，在一种具体的举例中，采样时间间隔可以为5s。

步骤700：通过微量移液管22获取微量移液管22中液面开始移动的时刻；

步骤800：对比标定曲线及测量曲线，得到最小启动压力；

在步骤800中，测量曲线偏离标定曲线的起始点所对应的压力就是最小启动压力，起始点所对应的时刻就是液体开始注入待测岩心时间。

步骤900：根据待测岩心长度、当待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻及微量移液管中液面开始移动的时刻，计算压力波传播速率。

在步骤900中，可以理解的是计算压力波传播速率的公式为：V＝L/(T₂-T₁)，其中，V为压力波传播速率，L为待测岩心长度，T₂为微量移液管中液面开始移动的时刻，即为液体开始流出待测岩心L所对应的时刻，T₁为液体开始注入待测岩心时间。

从上述描述可知，本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

为进一步地说明本方案，本发明还提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法的具体应用实例，参考图1、图3及图4。该测量方法的具体应用实例具体包括如下内容：

S0：开启微量平流泵1，将不锈钢柱体装入岩心夹持器13，开启监测模块12及压力传感器11，对测量装置进行加压至10MPa，停止微量平流泵1，通过压力传感器11及监测模块12检查压力有无衰减现象，检查完毕后，开启阀门10，卸载测量装置压力。

S1：开启真空泵7，开启阀门5、阀门8，关闭阀门10，将中间容器4及与中间容器4连接的第二管道17及第三管道18抽真空，使容器6中的液体21进入到中间容器4及与中间容器4连接的第二管道17及第三管道18中。

S2：关闭阀门3、阀门5、阀门8，开启阀门2和阀门9，对岩心夹持器13加围压至25MPa后，开启微量平流泵1，以0.02ml/min的流量对中间容器4进行充注至6400s为止；

S3：监测模块12以采样时间间隔5s，记录压力传感器11的压力随时间的变化关系曲线，作为标定曲线，开启阀门10，卸载测量装置压力；

S4：开启真空泵7，开启阀门5、阀门8，关闭阀门10，将中间容器4及与中间容器4连接的第二管道17及第三管道18抽真空，使容器6中的液体21进入到中间容器4及与中间容器4连接的第二管道17及第三管道18中。

S5：将待测岩心1装入岩心夹持器13，并关闭阀门10；

S6：岩心夹持器13加围压至25MPa后，开启微量平流泵1，以0.02ml/min的流量对中间容器进行充注至6400s为止；

S7：监测模块12以采样时间间隔5s，记录压力传感器11的压力随时间的变化关系，作为测量曲线；

S8：通过微量移液管获取微量移液管中液面开始移动的时刻；

在步骤S8中，观察微量移液管中液面开始移动的时刻，记录为T₂，参考图3。

S9：对比标定曲线及测量曲线，得到最小启动压力；

可以理解的是，测量曲线偏离标定曲线的起始点所对应的压力就是最小启动压力，起始点所对应的时刻就是液体开始注入待测岩心时间，参见图3中的T₁时刻。

S10：根据待测岩心长度、当待测岩心中液体开始注入时所对应的时刻及微量移液管中液面开始移动的时刻，计算压力波传播速率。

在步骤S10中，可以理解的是计算压力波传播速率的公式为：V＝L/(T₂-T₁)，其中，V为压力波传播速率，L为待测岩心长度，T₂为微量移液管中液面开始移动的时刻，T₁为液体开始注入待测岩心时间。

从上述描述可知，本发明的实施例提供一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，可以精确测量液体在岩心中的最小启动压力及压力波传播速率。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。

虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，包括：微量平流泵、中间容器、压力传感器、监测模块、岩心夹持器、微量移液管及环压泵；其中：

所述岩心夹持器用于夹持用于标定的非渗透性物体及待测岩心；

所述微量平流泵通过第一管道与所述中间容器的一端连接，用于将液体以预设的流量注入所述中间容器内；

所述中间容器的另一端通过第二管道与所述岩心夹持器一端连接，用于向所述岩心夹持器中注入所述液体，所述压力传感器连接在所述中间容器与所述岩心夹持器之间的所述第二管道上；

所述微量移液管通过连接管与所述岩心夹持器另一端连接，用于观察所述待测岩心开始出液时间，以测量压力波传播速率；

所述环压泵通过加压管道与所述岩心夹持器连接；

所述监测模块与所述压力传感器电连接，用于分别实时监测所述岩心夹持器中夹持非渗透性物体及待测岩心时所述压力传感器的压力随时间变化关系，以测量所述最小启动压力。

2.根据权利要求1所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，所述中间容器沿竖直方向设置，其中，下端与所述微量平流泵连接，上端与所述岩心夹持器连通。

3.根据权利要求1所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括容器，所述容器通过第三管道连接在所述中间容器与所述岩心夹持器之间的所述第二管道上，用于容纳所述液体。

4.根据权利要求3所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括真空泵，所述真空泵通过第四管道连接所述第三管道。

5.根据权利要求4所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，

所述第二管道上设置有阀门；

所述第三管道上设置有阀门；

所述第四管道上设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括压力表，所述压力表设置在所述加压管道上。

7.一种最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，应用于权利要求1-6任一项所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量装置，其特征在于，包括：

将所述非渗透性物体装入所述岩心夹持器；

对所述岩心夹持器加围压至预设值后，开启所述微量平流泵，以设定的流量对所述中间容器进行充注至预设时间为止；

所述监测模块记录所述压力传感器的压力随时间的变化关系曲线，作为标定曲线；

将所述待测岩心装入所述岩心夹持器；

对所述岩心夹持器加围压至所述的预设值后，开启所述微量平流泵，以所述设定的流量对所述中间容器进行充注至所述预设时间为止；

所述监测模块记录所述压力传感器的压力随时间的变化关系，作为测量曲线；

通过所述微量移液管获取所述微量移液管中液面开始移动的时刻；

对比所述标定曲线及所述测量曲线，得到所述最小启动压力；

根据所述待测岩心长度、当所述待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻及所述微量移液管中液面开始移动的时刻，计算所述压力波传播速率。

8.根据权利要求7所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，其特征在于，在将所述非渗透性物体装入所述岩心夹持器以及将所述待测岩心装入所述岩心夹持器之前，还包括：

开启真空泵，将所述中间容器及与所述中间容器连接的第二管道及第三管道抽真空，使所述容器中的所述液体进入到所述中间容器及与所述中间容器连接的所述第二管道及所述第三管道中。

9.根据权利要求7所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，其特征在于，所述监测模块记录所述压力传感器的压力随时间的变化关系曲线，包括：所述监测模块以预设采样时间间隔，记录所述压力传感器的压力随时间的变化关系曲线。

10.根据权利要求7所述的最小启动压力及压力波传播速率的测量方法，其特征在于，所述根据所述待测岩心长度、当所述待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻及所述微量移液管中液面开始移动的时刻，计算所述压力波传播速率，包括：

获取所述测量曲线偏离所述标定曲线所对应的时刻，作为当所述待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻；

根据当所述待测岩心中液体开始进入时所对应的时刻与所述微量移液管中液面开始移动的时刻之间的差值及所述待测岩心长度计算所述压力波传播速率。