CN110455694A - 一种岩样渗透率测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩样渗透率测定方法,属于油气开发领域。所述方法包括:通过管线依次连接的气源瓶、压力调节器、第一压力表、岩心夹持器、第二压力表以及流量计来进行上述方法的测定,上述方法包括:将岩样放置于岩心夹持器中,打开气源瓶,通过压力调节器调节岩心夹持器的入口端压力为P0,记录tn时刻岩心夹持器出口端压力通过流量计获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量根据公式获取岩心夹持器入口端的拟压力和tn时刻岩心夹持器出口端的拟压力根据公式获取岩样渗透率。本发明提供的岩样渗透率测定方法,适用于低渗和超低渗岩样渗透率的测定。
Description
技术领域
本发明涉及油气开发领域,特别涉及一种岩样渗透率测定方法。
背景技术
渗透率是储油岩或储气岩的物性基础,不论对油气运移聚集,还是油(气)田开发都是基础数据。通过测量岩样的渗透率,为保护油气层、提高油气采收率提供地质依据。
现有技术采用稳态法测定岩样渗透率,其主要适用于中高渗岩样渗透率测定。
发明人发现现有技术至少存在以下问题:
现有技术不能适用于低渗、超低渗岩样渗透率的测定。
发明内容
本发明实施例提供了一种岩样渗透率测定方法,可解决上述技术问题。具体技术方案如下:
一种岩样渗透率测定方法,通过管线依次连接的气源瓶、压力调节器、第一压力表、岩心夹持器、第二压力表以及流量计来进行所述方法的测定,所述方法包括:
S1、将岩样放置于所述岩心夹持器中,打开所述气源瓶,通过所述压力调节器调节所述岩心夹持器的入口端压力为P0,记录tn时刻所述岩心夹持器出口端压力
S2、通过所述流量计获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量其中n=1、2、3......;
S3、根据公式获取所述岩心夹持器入口端的拟压力和tn时刻所述岩心夹持器出口端的拟压力其中,P为常压,P0为初始时刻所述岩心夹持器入口端的压力,单位均为MPa;μg为气体粘度,单位为mPa·s;Z为天然气偏差因子;
S4、根据公式获取岩样渗透率;
其中,L为岩样长度,单位为cm;A为岩样横截面积,单位为cm2;Q0为初始时刻由流量计测得的流量,为tn时刻由流量计测得的流量,单位均为ml/min;Cg为气体压缩系数,单位为MPa-1。
在一种可能实现的方式中,所述气源瓶内充有氮气。
在一种可能实现的方式中,所述第一压力表和所述岩心夹持器之间的距离为0.1m-0.5m。
在一种可能实现的方式中,所述岩心夹持器和所述第二压力表之间的距离为0.1m-0.5m。
在一种可能实现的方式中,每相隔大于10秒的时间,对岩心夹持器入口端压力P0和出口端压力进行一次记录。
在一种可能实现的方式中,所述岩样的直径为2cm-5cm,长度为4cm-6cm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明提供的岩样渗透率测定方法,通过S1、将岩样放置于岩心夹持器4中,打开气源瓶1,通过压力调节器2调节岩心夹持器4的入口端压力为P0,记录tn时刻岩心夹持器4出口端压力通过调节夹持器4入口端的压力为P0,经过tn时刻使其保持稳定,以便流量计6中有稳定的流量输出,记录tn时刻岩心夹持器4出口端的压力通过S2、流量计6获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量通过获取初始时刻流量Q0、tn时刻气体的流量可以获取在0-tn时间内时间tn和流量Q0之间的函数关系;通过S3、根据公式获取岩心夹持器4入口端的拟压力和tn时刻岩心夹持器4出口端的拟压力通过S4、根据公式获取岩样渗透率;本发明提供的岩样渗透率测定方法,适用于低渗和超低渗岩样渗透率的测定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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是本发明实施例提供的岩样渗透率测定装置流程示意图。
附图标记分别表示:
1-气源瓶,
2-压力调节器,
3-第一压力表,
4-岩心夹持器,
5-第二压力表,
6-流量计。
具体实施方式
除非另有定义,本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种岩样渗透率测定方法,如附图1所示,通过管线依次连接的气源瓶1、压力调节器2、第一压力表3、岩心夹持器4、第二压力表5以及流量计6来进行上述方法的测定,上述方法包括:
S1、将岩样放置于岩心夹持器4中,打开气源瓶1,通过压力调节器2调节岩心夹持器4的入口端压力为P0,记录tn时刻岩心夹持器4出口端压力
S2、通过流量计6获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量其中n=1、2、3......;
S3、根据公式获取岩心夹持器4入口端的拟压力和tn时刻岩心夹持器4出口端的拟压力其中,P为常压,P0为初始时刻岩心夹持器4入口端的压力,单位均为MPa;μg为气体粘度,单位为mPa·s;Z为天然气偏差因子;
S4、根据公式获取岩样渗透率;
其中,L为岩样长度,单位为cm,A为岩样横截面积,单位为cm2;Q0为初始时刻由流量计6测得的流量,为tn时刻由流量计6测得的流量,单位均为ml/min;Cg为气体压缩系数,单位为MPa-1。
本发明提供的岩样渗透率测定方法,通过S1、将岩样放置于岩心夹持器4中,打开气源瓶1,通过压力调节器2调节岩心夹持器4的入口端压力为P0,记录tn时刻岩心夹持器4出口端压力
本发明适用于低渗和超低渗岩样渗透率的测定,需要岩心夹持器4中有稳定的气体流量通过,才能精确地测定其渗透率,因此,通过调节夹持器4入口端的压力为P0,经过tn时刻使其保持稳定,以便流量计6中有稳定的流量输出,为了保证岩心夹持器4两端的压力稳定,相隔一段时间记录tn时刻岩心夹持器4出口端的压力
通过S2、流量计6获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量其中n=1、2、3......;通过获取初始时刻流量Q0、tn时刻气体的流量可以获取在0-tn时间内时间tn和流量Q0之间的函数关系,用以观察实验过程中气体流量是否达到稳定,以及气体流量达到稳定的时间。
通过S3、根据公式获取岩心夹持器4入口端的拟压力和tn时刻岩心夹持器4出口端的拟压力其中P为常压,单位为MPa,P0为初始时刻岩心夹持器4入口端的压力;μg为气体粘度,单位为mPa·s;Z为天然气偏差因子;
由于气体在流动过程中,压力受到偏差因子和气体粘度的影响比较大,因此不能直接用压力表测得的压力来表示,需要通过上述公式来计算岩心夹持器4入口端和出口端的拟压力,以保证实验数据的精确性。
通过S4、根据公式获取岩样渗透率;在已知岩样的长度L、横截面积A、初始时刻通过岩心夹持器4的流量Q0、tn时刻通过岩心夹持器4的流量以及岩心夹持器4入口端的拟压力和tn时刻岩心夹持器4出口端的拟压力根据上述公式可以获取岩样的渗透率。
以下对上述测定方法分别进行概述:
对于S1来说,若系统中无第二压力表5或者第一压力表3和第二压力表5的读数时间间隔太短,数据产生量大,人工计量无法记录实时的tn和的函数关系,可通过在S1开始前先根据实验流程建立流量Q与压差Δp之间的函数关系。一方面,可以通过预先设定不同的压力值,示例的,如0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、1MPa、2MPa、3MPa等,在设定不同压力时,流量计6会有不同流量大小的气体通过,记录此压力下流量计的读数,通过上述方法获取流量Q和压差Δp之间的函数关系式再通过公式获取岩样渗透率;另一方面,也可以通过查找《全国通用通风管道计算表》(中国建筑工业出版社,1977年7月出版,3-5)得到流量Q与压差Δp之间的函数关系。具体过程参见:https://max.book118.com/html/2016/0119/33577218.shtm。
可以理解的是,上述的岩样指岩心样品。
对于S3来说,P为常压,单位为MPa,其中常压是指一个大气压,即大气层产生的气体压力,示例的,可以是100Kpa、105Kpa、110Kpa等;μg为气体粘度,单位为mPa·s,其中,气体粘度是指气体对流动所表现的阻力,当气体流动时,一部分气体在另一部分气体上面流动时,会受到阻力,气体粘度是气体内摩擦力性质描述的物理量。Z为天然气偏差因子,是指在相同的温度、压力下,真实气体所占体积与相同量理想气体所占体积的比值,其量纲为1。
其中,上述公式中压力P、温度T时的气体粘度μg可以通过查表(秦松林,氮气粘度计算程序与渗透率计算,《天然气工业》,1995年9月出版)得到,天然气偏差因子Z在已知气体组分的情况下可以通过查表(秦松林,氮气粘度计算程序与渗透率计算,《天然气工业》,1995年9月出版)或者“十一参数法”(参见《天然气工程》,李士伦等编著,北京,石油工业出版社,2000年出版,21-23))计算得到。
当时,的积分可以根据计算出,当n的取值趋向于无穷大时,可获取比较精确地计算结果,示例的,n取值可以是1、2、3...100...200...300......等。其中,i=1、2、3......。
在上述压力P、温度T时的气体粘度、μg天然气偏差因子Z不易通过查表得到,或者在查表获得之后在计算式中不易通过简明的算式表示时,上述的压力P、温度T时的气体粘度μg、天然气偏差因子Z也可通过下面公式获取:
其中
其中,l为1、2、3、......,当l为100时
令
A1=C1+C2T+C4p0+C6p0 2+C10p0 3
A2=C3+C5p0+C9p0 2
A3=C8p0
A4=C7其中,C为常数。
作为一种示例,上述气源瓶1内充有氮气。示例的,当测试气体为氮气时,上述常数C取值取值可以是:
对于S4来说,渗透率计算公式中的积分式可由下式计算得出,中p和的对应关系满足其中,气体压缩系数Cg≈1/P,P为常压。
为了使压力在通过一段距离后达到稳定,第一压力表3和岩心夹持器4之间的距离为0.1m-0.5m;岩心夹持器4和第二压力表5之间的距离为0.1m-0.5m;示例的,可以是0.1m、0.2m、0.5m等。具体长度根据实验流程需要可进行调节。
可以理解的是,为了获取具有显著变化的压力值,方便后续人工统计、计量,每相隔大于10秒的时间,对岩心夹持器4入口端压力P0和出口端压力ptn进行一次记录,示例的,可以是10秒、11秒、12秒、13秒、14秒、15秒等。
可以理解的是,根据岩心夹持器4的尺寸选择岩样的尺寸,上述岩样的直径为2cm-5cm,长度为4cm-6cm,示例的,岩样直径可以为2cm、2.530cm、2.6cm、3cm等;岩样的长度可以为4cm、4.254cm、4.5cm、5cm等。
利用本发明实施例提供的测定方法,使用仪器简单,节省成本,克服了现有技术稳态法渗透率测定耗时长的问题,利用稳态法的渗透率测定装置,利用本发明提供的实验数据,通过算法革新在岩样渗透流量未完全稳定前就测试出岩样的渗透率,使测试结果具有较高精确度,节省了实验时间,同时,本发明避免了使用价格昂贵的压力传感器,节省了实验成本。
以下通过具体实施例来进一步说明本发明:
实施例
本实施例提供了一种岩样渗透率测定方法,具体方法如下:
选取直径为2.530cm、长度为4.254cm的岩心样品,用现行国标《GB/T29172-2012岩心分析方法》中的稳态法测定,得到入口压力分别为3.08MPa、3.50MPa、4.03MPa的渗透率值分别为0.00962mD、0.00932mD、0.000899mD,平均渗透率为0.000931mD。运用本发明提供的方法分别在2.931MPa、3.634MPa、4.293MPa下的该样品数据如表1和表2所示,其中,表2是将表1经过处理,在岩样夹持器4入口压力稳定后的压力值下测定的渗透率。
表1测试原始数据
表2测试数据处理结果
采集时间 | 实验温度(℃) | 气体粘度(mPa·s) | 大气压(kPa) | 流量(sccm) | 入口压力(MPa) | K(mD) |
2018/02/12 09:32 | 20.5 | 0.01771 | 96.6 | 1.4 | 2.931 | 0.000992 |
2018/02/12 09:42 | 20.5 | 0.01774 | 96.6 | 2 | 3.634 | 0.000951 |
2018/02/12 09:45 | 20.5 | 0.01781 | 96.6 | 2.8 | 4.293 | 0.000943 |
本发明提供的方法得到的平均渗透率为0.000962mD,与国标《GB/T 29172-2012岩心分析方法》采用的方法测得的值误差在3.2%以内,满足精度要求,证明本发明提供的方法测试结果与常规稳态法高度一致,如表1时间所示,测试样品的时间为17分钟,相比稳态法40分钟的测试时间,提高了测试效率。
以上所述仅为本发明的说明性实施例,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种岩样渗透率测定方法,其特征在于,通过管线依次连接的气源瓶(1)、压力调节器(2)、第一压力表(3)、岩心夹持器(4)、第二压力表(5)以及流量计(6)来进行所述方法的测定,所述方法包括:
S1、将岩样放置于所述岩心夹持器(4)中,打开所述气源瓶(1),通过所述压力调节器(2)调节所述岩心夹持器(4)的入口端压力为P0,记录tn时刻所述岩心夹持器(4)出口端压力
S2、通过所述流量计(6)获取初始时刻气体的流量Q0、tn时刻气体的流量其中n=1、2、3......;
S3、根据公式获取所述岩心夹持器(4)入口端的拟压力和tn时刻所述岩心夹持器(4)出口端的拟压力其中,P为常压,P0为初始时刻所述岩心夹持器(4)入口端的压力,单位均为MPa;μg为气体粘度,单位为mPa·s;Z为天然气偏差因子;
S4、根据公式获取岩样渗透率;
其中,L为岩样长度,单位为cm;A为岩样横截面积,单位为cm2;Q0为初始时刻由流量计(6)测得的流量,为tn时刻由流量计(6)测得的流量,单位均为ml/min;Cg为气体压缩系数,单位为MPa-1。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述气源瓶(1)内充有氮气。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一压力表(3)和所述岩心夹持器(4)之间的距离为0.1m-0.5m。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述岩心夹持器(4)和所述第二压力表(5)之间的距离为0.1m-0.5m。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,每相隔大于10秒的时间,对岩心夹持器(4)入口端压力P0和出口端压力进行一次记录。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述岩样的直径为2cm-5cm,长度为4cm-6cm。
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