CN112098300A - 一种全直径岩心径向流渗透率测试装置和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全直径岩心径向流渗透率测试装置和测试方法，应用范围广，测试精度更高。一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，包括：筒体；顶盖，与筒体上端螺纹连接，所述顶盖上设有进气口，底盖，与筒体下端螺纹连接，所述底盖上设有液压油进口；活塞，配合于筒体内，所述活塞、顶盖之间形成岩心容纳腔，所述筒体上沿径向设有出气口，所述出气口与岩心容纳腔连通，所述活塞、底盖之间形成液压油腔，液压油腔、液压油进口连通。
Description
技术领域
本发明涉及油气开发技术领域，特别是涉及一种全直径岩心径向流渗透率测试装置和测试方法。
背景技术
全直径岩心渗透率测试是油气藏实验室评价认识油气藏常做的重要的工作，现有的全直径岩心渗透率测试方法主要有两种。一种是在全直径岩心夹持器左右两端设置进气口和出气口，让测试气体从一侧流入，另一侧流出，气体线性流过全直径岩心，该方法不能反映从中心向四周流的径向流态，与实际地层相差较大，模拟效果不佳。另一种是通过在全直径岩心的岩心柱中心钻孔，通过柱塞加压、结合弹簧、支撑球和橡皮垫来密封岩心的两个端面，气体从岩心柱的最外侧径向流入岩心中心孔内，该装置和测试方法是一个反向的径向流过程，正向的径向流过程无法模拟；此外，这种机械加压的密封方式易导致端面受压变化过快，端面受压不均，容易破坏岩心，也容易出现密封不严，端面漏气的现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全直径岩心径向流渗透率测试装置和测试方法，应用范围广，测试精度更高。
本发明的目的是这样实现的：
一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，包括：
筒体；
顶盖，与筒体上端螺纹连接，所述顶盖上设有进气口，
底盖，与筒体下端螺纹连接，所述底盖上设有液压油进口；
活塞，配合于筒体内，所述活塞、顶盖之间形成岩心容纳腔，所述筒体上沿径向设有出气口，所述出气口与岩心容纳腔连通，所述活塞、底盖之间形成液压油腔，液压油腔、液压油进口连通。
优选地，所述筒体的两端分别通过外螺纹与顶盖、底盖螺纹配合。
优选地，所述筒体与顶盖/底盖之间设有顶盖密封垫/底盖密封垫，顶盖密封垫/底盖密封垫上设置过孔，供气/液压油通过；所述活塞的上端设置岩心密封垫，用于密封岩心底面。
优选地，所述岩心容纳腔的上端/下端设有岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸，用于密封缓冲，岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸上设置过孔，供气/液压油通过。
优选地，所述活塞上沿周向设有环形凹槽，并嵌入橡胶密封圈，橡胶密封圈与筒体内壁贴合，形成密封。
优选地，所述进气口与进气管线相连，用于使气体进入岩心的轴向通道；所述液压油进口与进油管线相连，用于使液压油进入液压油腔的通道；所述出气口与出气管线相连，用于输出气体。
优选地，所述进气管线、出气管线、进油管线上分别设有压力表。
一种全直径岩心径向流渗透率测试方法，包括以下步骤：
S1、准备带轴向通道的全直径岩心，记录全直径岩心的高度h，外径de，内径dw；
S2、将全直径岩心装入测试装置，全直径岩心的轴向通道与进气口同心；
S3、进气管线依次与进气阀、减压阀、气源相连，出气管线依次与出气阀、气体流量计相连，进油管线依次与恒速恒压泵、液压油箱相连；
S4、开展岩心径向流渗透率测试，包括：
S41、启动恒速恒压泵，使液压油腔压力值稳定在一个压力值；
S42、关闭出气阀，打开进气阀，使进气口、出气口压力值不变为止；
S43、打开出气阀，待进气口、出气口压力值稳定后，记录进气口压力p1和出气口压力p2；
利用气体流量计记录一段时间内通过岩心的气体流量，折算出单位时间内的流量Q0；
S44、改变出气阀的开度，待进气口、出气口压力值再次稳定后，重复步骤S43至少一次；
S45、计算岩心径向流渗透率
利用单相气体径向流公式(1)计算每一次测得的岩心渗透率；
式中K—岩心径向流渗透率，10-3μm2；
Q0—在大气压下通过岩样的气体流量，cm3/s；
h—全直径岩心的高度，cm；
μ—流过岩心的流体粘度，mPa·s；
de—全直径岩心的外径，cm；
dw—全直径岩心的内径，cm；
p0—实验室大气压力，MPa；
p1—进气口压力，MPa；
p2—出气口压力，MPa；
将多次测得的岩心渗透率求加权平均值，得到岩心的平均渗透率，即为最终的岩心径向流渗透率。
优选地，所述全直径岩心的外周面与筒体内壁之间保持不小于1mm的间距。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
针对现有的全直径岩心径向流渗透率测试装置的不足，本发明主要解决3个问题，第一，发明一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，通过在全直径岩心柱中心钻孔，岩心柱外围高压筒体(夹持器)侧部设置出气口，模拟流体从中心孔流向岩心外围，以及从岩心外围流向中心孔的正反径向流过程，对应模拟地层流体的流入和流出过程，测试内容更加丰富。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记
附图中，1：进口压力表；2：进气口；3：进气管线；4：顶盖；5：筒体；6、7：密封圈；8：底盖；9：液压油进口；10：进油管线；11：液压油压力表；12：底盖密封垫(带过孔)；13：液压油腔；14：活塞；15：岩心密封垫；16：岩心底端滤纸(带过孔)；17：出气口；18：出气管线；19：出气阀；20：出口压力表；21：全直径岩心；22：轴向通道；23：岩心顶端滤纸(带过孔)；24：顶盖密封垫(带过孔)；25：进气阀。
具体实施方式
参见图1，一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，包括：筒体；顶盖，与筒体上端螺纹连接，所述顶盖的中心部位设有进气口，作用是气体进入岩心的通道；底盖，与筒体下端螺纹连接，所述底盖的中心部位设有液压油进口；活塞，配合于筒体内，所述活塞、顶盖之间形成岩心容纳腔，所述筒体上沿径向设有出气口，所述出气口与岩心容纳腔连通，所述活塞、底盖之间形成液压油腔，液压油腔、液压油进口连通，液压油进口作用是液压油进入液压油腔的通道。
所述筒体的两端分别通过外螺纹与顶盖、底盖螺纹配合。顶盖与底盖形状、结构和尺寸完全相同，筒体、活塞、顶盖、顶盖均采用不锈钢材料。所述筒体与顶盖/底盖之间设有顶盖密封垫/底盖密封垫，顶盖密封垫/底盖密封垫上设置过孔，供气/液压油通过；所述活塞的上端设置岩心密封垫，用于密封岩心底面，使气体不沿底端面窜流。所述岩心容纳腔的上端/下端设有岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸，用于密封缓冲，岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸上设置过孔，供气/液压油通过。密封件均采用弹性橡胶材料。
活塞上下面平整，端部倒角45度，所述活塞上沿周向设有两条环形凹槽，凹槽的横截面为半圆形，并嵌入橡胶密封圈(嵌入一半)，橡胶密封圈与筒体内壁贴合，形成密封。活塞的作用是维持岩心两端的轴向压力，避免气体沿着端部从岩心中孔流向外壁的环形空间。
所述进气口与进气管线相连，用于使气体进入岩心的轴向通道；所述液压油进口与进油管线相连，用于使液压油进入液压油腔的通道；所述出气口与出气管线相连，用于输出气体。
所述进气管线、出气管线、进油管线上分别设有压力表。其中，进口压力表1用于监测入口端注入气体压力；出口压力表20用于监测出口端注入气体压力；液压油压力表11用于监测液压油腔体内压力。
一种全直径岩心径向流渗透率测试方法，包括以下步骤：
S1、准备带轴向通道的全直径岩心，记录全直径岩心的高度h，外径de，内径dw；
S2、将全直径岩心装入测试装置，全直径岩心的轴向通道与进气口同心；所述全直径岩心的外周面与筒体内壁之间保持不小于1mm的间距。
S3、进气管线依次与进气阀、减压阀、气源(一般为氮气，低渗岩心可采用氦气)相连，出气管线依次与出气阀、气体流量计相连，进油管线依次与恒速恒压泵、液压油箱相连；
S4、开展岩心径向流渗透率测试，包括：
S41、启动恒速恒压泵，使液压油腔压力值稳定在一个压力值(1～2MPa)；
S42、关闭出气阀，打开进气阀，使进气口、出气口压力值不变为止；
S43、打开出气阀，待进气口、出气口压力值稳定后，记录进气口压力p1和出气口压力p2；
利用气体流量计记录一段时间(1～2分钟)内通过岩心的气体流量，折算出单位时间内的流量Q0；
S44、改变出气阀的开度，待进气口、出气口压力值再次稳定后，重复步骤S43至少一次；
S45、计算岩心径向流渗透率
利用单相气体径向流公式(1)计算每一次测得的岩心渗透率；
式中K—岩心径向流渗透率，10-3μm2；
Q0—在大气压下通过岩样的气体流量，cm3/s；
h—全直径岩心的高度，cm；
μ—流过岩心的流体粘度(流体指气源气体)，mPa·s；
de—全直径岩心的外径，cm；
dw—全直径岩心的内径，cm；
p0—实验室大气压力，MPa；
p1—进气口压力，MPa；
p2—出气口压力，MPa；
将多次测得的岩心渗透率求加权平均值，得到岩心的平均渗透率，即为最终的岩心径向流渗透率。
本发明中，进气口和出气口、进气阀和出气阀功能可以互换，可以分别测试从岩心中心流向四周的渗透率和从岩心四周流向中心的渗透率。
本发明中，岩心柱中心钻孔为模拟井筒，该装置可用于酸化、微生物驱、化学驱等实验中储层渗透率变化效果评价。
实施例
某全直径岩心，长h＝21cn，岩样外径de＝9.4cm，岩样中心孔直径dw＝0.5cm，通过岩样氮气粘度μ＝0.02mPa.s，大气压p0＝0.101MPa。实验测试5组数据见表1，将5组实验数据分别代入公式1中，可计算出每一组实验的渗透率，实验结果显示，5组实验的所测渗透率相近，该岩心的渗透率为0.65×10-3μm2。
表1岩心径向流实验测试数据
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于，包括：
筒体；
顶盖，与筒体上端螺纹连接，所述顶盖上设有进气口，
底盖，与筒体下端螺纹连接，所述底盖上设有液压油进口；
活塞，配合于筒体内，所述活塞、顶盖之间形成岩心容纳腔，所述筒体上沿径向设有出气口，所述出气口与岩心容纳腔连通，所述活塞、底盖之间形成液压油腔，液压油腔、液压油进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述筒体的两端分别通过外螺纹与顶盖、底盖螺纹配合。
3.根据权利要求1所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述筒体与顶盖/底盖之间设有顶盖密封垫/底盖密封垫，顶盖密封垫/底盖密封垫上设置过孔，供气/液压油通过；所述活塞的上端设置岩心密封垫，用于密封岩心底面。
4.根据权利要求3所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述岩心容纳腔的上端/下端设有岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸，用于密封缓冲，岩心顶端滤纸/岩心底端滤纸上设置过孔，供气/液压油通过。
5.根据权利要求1所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述活塞上沿周向设有环形凹槽，并嵌入橡胶密封圈，橡胶密封圈与筒体内壁贴合，形成密封。
6.根据权利要求1所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述进气口与进气管线相连，用于使气体进入岩心的轴向通道；所述液压油进口与进油管线相连，用于使液压油进入液压油腔的通道；所述出气口与出气管线相连，用于输出气体。
7.根据权利要求6所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试装置，其特征在于：所述进气管线、出气管线、进油管线上分别设有压力表。
8.一种全直径岩心径向流渗透率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备带轴向通道的全直径岩心，记录全直径岩心的高度h，外径de，内径dw；
S2、将全直径岩心装入测试装置，全直径岩心的轴向通道与进气口同心；
S3、进气管线依次与进气阀、减压阀、气源相连，出气管线依次与出气阀、气体流量计相连，进油管线依次与恒速恒压泵、液压油箱相连；
S4、开展岩心径向流渗透率测试，包括：
S41、启动恒速恒压泵，使液压油腔压力值稳定在一个压力值；
S42、关闭出气阀，打开进气阀，使进气口、出气口压力值不变为止；
S43、打开出气阀，待进气口、出气口压力值稳定后，记录进气口压力p1和出气口压力p2；
利用气体流量计记录一段时间内通过岩心的气体流量，折算出单位时间内的流量Q0；
S44、改变出气阀的开度，待进气口、出气口压力值再次稳定后，重复步骤S43至少一次；
S45、计算岩心径向流渗透率
利用单相气体径向流公式(1)计算每一次测得的岩心渗透率；
式中K—岩心径向流渗透率，10-3μm2；
Q0—在大气压下通过岩样的气体流量，cm3/s；
h—全直径岩心的高度，cm；
μ—流过岩心的流体粘度，mPa·s；
de—全直径岩心的外径，cm；
dw—全直径岩心的内径，cm；
p0—实验室大气压力，MPa；
p1—进气口压力，MPa；
p2—出气口压力，MPa；
将多次测得的岩心渗透率求加权平均值，得到岩心的平均渗透率，即为最终的岩心径向流渗透率。
9.根据权利要求8所述的一种全直径岩心径向流渗透率测试方法，其特征在于：所述全直径岩心的外周面与筒体内壁之间保持不小于1mm的间距。
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| 李爱芬等: "《油层物理学 第3版》", 31 October 2011, 中国石油大学出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112903566A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-04 | 东北石油大学 | 全直径岩心径向渗透率测试工具 |
| CN113358480A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-09-07 | 太原理工大学 | 一种煤岩力学试验装置及试验方法 |
| CN113358480B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-08-05 | 太原理工大学 | 一种煤岩力学试验装置及试验方法 |
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