CN114486674B - 一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，带有清洗功能并使用弧面探头对样品进行气体渗透率的测试，满足在钻井测井现场对岩心圆弧面原位清洗后快速开展渗透率测定的要求。为了在钻井测井现场对圆柱岩样快速展开渗透率测定，基于气体点式扩散原理，设计了一种测试方法。该方法可以直接对样品进行测量也可以先清洗后再开展测试。本发明所公开的方法，测试准确，重复性好，可以满足现场简陋条件下快速开展工作。
Description
技术领域
本发明属于油藏开发物性评价技术领域，尤其涉及一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法。
背景技术
渗透率是描述储层岩石物性的重要参数。它影响着油藏工程师对油田开采方案的制定。通常情况是将取芯井的柱塞样品带回实验室内进行清洗测定，但某些特殊场合需要就地快速进行渗透率测定，近些年国内有学者开始引入一些新的渗透率测试方法，但是这些方法或者仪器受到环境的限制，都不能很好地应用于室外的工作场合。因此有必要设计一种钻井测井现场快速测定渗透率测试方法，可以在现场快速开展测试。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，该方法带有清洗功能并使用弧面测试探头对样品进行气体渗透率的测试，满足在钻井测井现场对岩心圆弧面原位清洗后快速开展渗透率测定。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，所述方法包括对样品快速进行清洗的流程和使用弧面测试探头对样品进行气体渗透率测试的流程。
优选的，所述方法利用一种钻井测井现场快速测定渗透率的装置，该装置包括上盖、箱体，箱体内设置控制系统、供气系统、供电系统、流程系统装备和简易可折叠的操作平台，箱体内底部设置有工具海绵凹槽，各系统和部件嵌入相应的凹槽内并通过卡扣或者卡爪固定，操作平台与箱体的一侧壁顶端通过转轴连接，操作平台可折叠放进箱体内；
供气系统分为测试用的储气罐和清洗用的储气罐，各储气罐均配有安全放空阀，并配有户外充气泵；
流程系统装备包括清洗系统和测试系统，清洗系统包括有机溶剂储液罐、连接有机溶剂储液罐出口的管路、清洗喷头，测试系统包括带弧面探头的岩心夹持装置、对比室一、对比室二，弧面测试探头可与岩心夹持装置分离单独使用，可以手持弧面测试探头完成测试，夹持装置是为了测试方便，另外在现场岩心有时有油需要清洗，手持测试不方便，就可以放入岩心夹持装置中进行测试；
控制系统通过线路与供气系统、供电系统、流程系统装备连接，可以控制供气系统、流程系统装备的启动与关闭；控制系统还包括数据处理和分析系统，同时对测试收集到的数据进行分析和处理。
优选的，所述对样品快速进行清洗的流程包括以下步骤：
SP1.选取样品，做好测试准备，展开简易可折叠的操作平台，连接好管路和线路，清洗出气口连接清洗喷头；
SP2.启动清洗系统，利用动力驱动有机溶剂通过清洗喷头的出口注入目标测量区域，渗入圆柱岩心圆柱面的某一选定弧面区域，溶解并带出岩心中含有的流体；
SP3.利用高压干燥气体在同一区域快速吹干，在圆柱岩心的这一选定弧面区域清洗出一个测量区域来。
优选的，SP2中所用的有机溶剂为高挥发性有机溶剂，为丙酮、石油醚中的任意一种。
优选的，有机溶剂为丙酮。
优选的，使用弧面探头对样品进行气体渗透率测试的流程，具体包括以下步骤：
SP1.将清洗喷头更换为弧面测试探头，启动测试程序；
SP2.测试探头的弧面测试口与圆柱岩心选定的测试区域贴合压紧，测试用的储气罐内的一定压力和体积的气体由测试探头的弧面测试口向岩心内流动，在测试储气罐内会产生一个和岩心渗透率数学相关的压力降落过程，根据这一过程的压力降落曲线形态结合初始压力，求解结果；
SP3.通过进行一次充气，扩散的过程后，监测压力降落曲线的数据量是否足够，或者规定时间内压力是否下降到足够低；
二者为或的逻辑关系，满足其一立刻执行迭代计算；
其计算依据如下：
从校准了气体滑脱的Forchheimer方程入手，积分后形成如下形式的关系式：
式中，zr表示参考压力下的气体压缩因子，p1和p2分别表示岩心上下游压力，pm表示平均孔隙压力，b表示滑脱因子；fFo定义为Forchheimers作用系数，是一个无因次数；pr表示参考压力；qr表示参考压力下的气体流量；zm表示平均孔隙压力下的气体压缩因子；A1，A2表示回归系数；
代入压力降落数据，进行数据回归，可以得到包含渗透率的拟合系数C*,其代表迭代中前后两次偏差最小的情况；
之后，按照下式即可得出对应的渗透率K∞，
G0表示形状因子；μ表示气体粘度，K∞表示克氏渗透率；
如果迭代不收敛或者以上所述的两种条件均不满足，需要重新调整合理的对比室参与测试；
如果多次测试均无法计算得到渗透率结果，则给出超出渗透率测试范围的提示；
SP4.显示结果，或者超出测试范围，结束测试。
优选的，对比室二比对比室一体积小，对于新样品，初始默认采用对比室二进行测试。
优选的，测试过程全程自动化，控制系统的数据处理和分析系统预设数据处理程序，对测试收集到的数据进行分析和处理。控制系统可以是安装在电脑上的程序软件，启动电脑的程序软件，可以在电脑界面进行操控。
优选的，在SP4中，正常测试时，当压力降低到0.01MPa以下，或者采集数据超过50条，则实验结束，计算实验结果。
优选的，在SP4中，采集数据少于15条，表示压力下降过快，岩样为高渗岩心，重复试验直到测试结果，或者提示超出测试范围。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
该方法自动化程度高，适用于钻井测井现场快速测定渗透率，通过控制系统，可控制清洗流程、测试流程，然后数据处理好分析系统可计算出结果；
操作简单，适应性强，集成化程度比较高，更换测试探头，也可以适用于不规则的岩屑。
附图说明
图1为本发明公开的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法的清洗流程示意图；
图2为本发明公开的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法的测试流程示意图；
图3为本发明公开的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法的测试流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域的技术人员来说，附图中的某些公知结构及其说明可能省略；术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“长度”、“宽度”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接连接，也可以通过媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对应本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1
一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，该方法利用一种钻井测井现场快速测定渗透率的装置，该装置包括上盖、箱体，箱体内设置控制系统、供气系统、供电系统、流程系统装备和简易可折叠的操作平台，箱体内底部设置有工具海绵凹槽，各系统和部件嵌入相应的凹槽内并通过卡扣或者卡爪固定，操作平台与箱体的一侧壁顶端通过转轴连接，操作平台可折叠放进箱体内；
供气系统分为测试用的储气罐和清洗用的储气罐，测试储气罐和清洗储气罐均配有安全放空阀，并配有户外充气泵；
流程系统装备包括清洗系统和测试系统，清洗系统包括有机溶剂储液罐、连接有机溶剂储液罐出口的管路、清洗喷头，测试系统包括带弧面测试探头的岩心夹持装置、对比室一、对比室二，弧面测试探头与岩心夹持装置可分离；
控制系统通过线路与供气系统、供电系统、流程系统装备连接，可以控制供气系统、流程系统装备的启动与关闭；控制系统还包括数据处理和分析系统，同时对测试收集到的数据进行分析和处理；
所述方法包括对样品快速进行清洗的流程和使用弧面探头对样品进行气体渗透率测试的流程。
控制系统可以是安装在电脑上的程序软件，启动电脑的程序软件，可以在电脑界面进行操控。计算公式等也是导入数据处理和分析系统的。
如图1所示，是清洗流程示意图。气体从注气口进入，清洗系统包括两个储气罐，储气罐可以互为备用，清洗气源可以监测和控制进入管路的气体压力，储气罐出口处有安全放空阀，储气罐通过管路依次连接阀1、减压器、单向阀，之后分成两条管路，一条连接阀2、装有机溶剂的储液罐、阀4，另一条连接阀3，在清洗出气口处合成一条管路。对样品快速进行清洗的流程包括以下步骤：
SP1.选取样品，做好测试准备，展开简易可折叠的操作平台，连接好管路和线路，清洗出气口连接清洗喷头；
SP2.启动控制系统上的“清洗”按钮，进行清洗操作。如图1所示，当阀1、2、4开启时，从清洗注气口这边，气源流经阀1、单向阀、阀2、储液罐、阀4流向清洗出气口，利用气源动力驱动储液罐中的有机溶剂通过清洗喷头的出口注入目标测量区域，渗入圆柱岩心圆柱面的某一选定弧面区域，溶解并带出岩心中含有的流体；
SP3.调整阀1、2、3开启，储气罐中的高压干燥气体经阀1、阀2、阀3，从清洗出气口出来，在同一区域快速吹干，在圆柱岩心的这一选定弧面区域清洗出一个测量区域来。
在清洗过程中，如果有突发情况，迅速点击“清洗急停”按钮，会将所有的清洗气路阀门关闭。“清洗急停”设置在控制系统的控制面板上。
清洗过程中所用的有机溶剂为高挥发性有机溶剂，为丙酮、石油醚中的任意一种。优选的有机溶剂为丙酮。
如图2为测试系统示意图，气体从测试注气口进入管路，气源压力表可以监测和控制进入管路的气体压力，连接测试用的储气罐，储气罐口设有安全阀，储气罐连接阀7，然后连接定值器、对比室一、对比室二，定值器可以确定需要的气体压力，对比室一、对比室二出口处分别设置阀6、阀5，对比室一和对比室二可由储气罐充气，关闭阀5，对比室二关闭，关闭阀6，对比室一关闭，在对比室一、对比室二处有测压计，可以测试气体压力值，之后连接阀8、测试出气口。
如图3所示，使用弧面测试探头对样品进行气体渗透率测试的流程，具体包括以下步骤：
SP1.将清洗喷头更换为弧面测试探头，启动测试程序；
SP2.如图2中，开启阀门6、7，阀5、8关闭，对比室一充气至测试压力后，阀8开启，气体从弧面测试探头与样品接触点进入样品开始半球状扩散。如果降压曲线太过于陡峭会导致计算模型无法收敛，控制系统自动切换为阀5，6均开启，对比室一、对比室二都充气至测试压力，重复进行一次测试过程。弧面测试探头的弧面测试口与圆柱岩心选定的测试区域贴合压紧，测试储气罐内的一定压力和体积的气体由测试探头的弧面测试口向岩心内流动，在测试储气罐内会产生一个和岩心渗透率数学相关的压力降落过程，根据这一过程的压力降落曲线形态结合初始压力，求解结果。
SP3.通过进行一次充气，扩散的过程后，监测压力降落曲线的数据量是否足够，或者规定时间内压力是否下降到足够低；
二者为或的逻辑关系，满足其一立刻执行迭代计算；
其计算依据如下：
从校准了气体滑脱的Forchheimer方程入手，积分后形成如下形式的关系式：
式中，zr表示参考压力下的气体压缩因子，p1和p2分别表示岩心上下游压力，pm表示平均孔隙压力，b表示滑脱因子；fFo定义为Forchheimers作用系数，是一个无因次数；pr表示参考压力；qr表示参考压力下的气体流量；zm表示平均孔隙压力下的气体压缩因子；A1，A2表示回归系数；
代入压力降落数据，进行数据回归，可以得到包含渗透率的拟合系数C*,其代表迭代中前后两次偏差最小的情况；
之后，按照下式即可得出对应的渗透率。
G0表示形状因子；μ表示气体粘度，k∞表示克氏渗透率；
如果迭代不收敛或者以上所述的两种条件均不满足，需要重新调整合理的对比室参与测试；
如果多次测试均无法计算得到渗透率结果，则给出超出渗透率测试范围的提示。渗透率计算公式是提前导入软件的数据处理和分析系统，输入测试的值，可以计算出结果。
SP4.显示结果，或者超出测试范围，结束测试。
对比室二比对比室一体积小，对于新样品，初始默认采用对比室二进行测试。
测试过程全程自动化，控制系统的数据处理和分析系统预设数据处理程序，对测试收集到的数据进行分析和处理。正常测试时，当压力降低到0.01MPa以下，或者采集数据超过50条，则实验结束，计算实验结果。采集数据少于15条，表示压力下降过快，岩样为高渗岩心，重复试验直到测试结果，或者提示超出测试范围。
实施例2
对样品快速进行清洗的方法同实施例1。当样品油污比较多，清洗不干净时，可将样品放入岩心夹持装置中进行测试。
该岩心夹持装置包括弧面测试探头、压板、V型定位块和固定支座；弧面测试探头位于该夹持装置的最上部，弧面测试探头顶端采用弧形触头，左侧上方设有锁止开关，锁止开关下方设有入口接头；弧面测试探头下方连接压板，压板下方连接固定支座；固定支座中间设有与V型定位块相适配的凹槽，V型定位块正好放置在固定支座的凹槽内，V型定位块的下方安装压紧弹簧，可使V型定位块上下运动；V型定位块顶部开设V型开口，可与压板、固定支座共同形成一个定位固定空间，弧面测试探头中心设有阀芯，阀芯连通锁止开关、入口接头，并探头延伸至压板、固定支座、V型定位块形成的定位固定空间内，阀芯上设有密封圈，各部件连接的部位也设有密封的结构，可使定位固定空间密封。测试步骤如下：
1.将弧面测试探头连接到岩心夹持装置上面，通过锁紧螺钉使之牢牢固定；
2.打开压板，将样品放入岩心夹持装置的定位固定空间内，然后盖合、固定；
3.按压弧面测试探头上弧形触头，推动阀芯上的密封圈与测试样品的圆柱面接触，通过锁止开关固定阀芯位置；
4.在压紧弹簧的作用下，V型定位块带动测试样品与阀芯密封圈紧密贴合并密封；
5.通过入口接头连接测试管路。
其他测试步骤同实施例1，测试完成后按压锁止开关使阀芯弹起，与测试样品脱离密封，取出测试样品。
本申请应用了具体实施例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
当然，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，所述方法包括对样品快速进行清洗的流程和使用弧面测试探头对样品进行气体渗透率测试的流程；
该方法利用一种钻井测井现场快速测定渗透率的装置进行测试，该装置包括上盖、箱体，箱体内设置控制系统、供气系统、供电系统、流程系统装备和简易可折叠的操作平台，箱体内底部设置有工具海绵凹槽，各系统和部件嵌入相应的凹槽内并通过卡扣或者卡爪固定，操作平台与箱体的一侧壁顶端通过转轴连接，操作平台可折叠放进箱体内；
供气系统分为测试用的储气罐和清洗用的储气罐，各储气罐均配有安全放空阀，并配有户外充气泵；
流程系统装备包括清洗系统和测试系统，清洗系统包括装有机溶剂的储液罐、连接装有机溶剂的储液罐出口的管路、清洗喷头，测试系统包括带弧面测试探头的岩心夹持装置、对比室一、对比室二，弧面测试探头可与岩心夹持装置分离；
控制系统通过线路与供气系统、供电系统、流程系统装备连接，可以控制供气系统、流程系统装备的启动与关闭；控制系统还包括数据处理和分析系统，同时对测试收集到的数据进行分析和处理；
使用弧面测试探头对样品进行气体渗透率测试的流程，具体包括以下步骤：
SP1.将清洗喷头更换为弧面测试探头，启动测试程序；
SP2. 测试探头的弧面测试口与圆柱岩心选定的测试区域贴合压紧，测试用的储气罐内的一定压力和体积的气体由测试探头的弧面测试口向岩心内流动，在测试储气罐内会产生一个和岩心渗透率数学相关的压力降落过程，根据这一过程的压力降落曲线形态结合初始压力，求解结果；
SP3. 通过进行一次充气，扩散的过程后，监测压力降落曲线的数据量是否足够，或者规定时间内压力是否下降到足够低；
二者为或的逻辑关系，满足其一立刻执行迭代计算；
其计算依据如下：
从校准了气体滑脱的Forchheimer方程入手，积分后形成如下形式的关系式：
式中，表示参考压力下的气体压缩因子，/>和/>分别表示岩心上下游压力，/>表示平均孔隙压力，/>表示滑脱因子； />定义为Forchheimers作用系数，是一个无因次数；/>表示参考压力；/>表示参考压力下的气体流量；/>表示平均孔隙压力下的气体压缩因子；/>，表示回归系数；
代入压力降落数据，进行数据回归，可以得到包含渗透率的拟合系数,其代表迭代中前后两次偏差最小的情况；
之后，按照下式即可得出对应的渗透率，
表示形状因子；/>表示气体粘度，/>表示克氏渗透率；
如果迭代不收敛或者以上两种条件均不满足，需要重新调整合理的对比室参与测试；
如果多次测试均无法计算得到渗透率结果，则给出超出渗透率测试范围的提示；
SP4.显示结果，或者超出测试范围，结束测试。
2.根据权利要求1所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，所述对样品快速进行清洗的流程包括以下步骤：
SP1.选取样品，做好测试准备，展开简易可折叠的操作平台，连接好管路和线路，清洗出气口连接清洗喷头；
SP2.启动清洗系统，利用动力驱动有机溶剂通过清洗喷头的出口注入目标测量区域，渗入圆柱岩心圆柱面的某一选定弧面区域，溶解并带出岩心中含有的流体；
SP3.利用高压干燥气体在同一区域快速吹干，在圆柱岩心的这一选定弧面区域清洗出一个测量区域来。
3.根据权利要求2所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，对样品快速进行清洗流程的SP2中所用的有机溶剂为高挥发性有机溶剂，为丙酮、石油醚中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，有机溶剂为丙酮。
5.根据权利要求1所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，对比室二比对比室一体积小，对于新样品，初始默认采用对比室二进行测试。
6.根据权利要求1所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，测试过程全程自动化，控制系统的数据处理和分析系统预设数据处理程序，对测试收集到的数据进行分析和处理。
7.根据权利要求1所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，在SP4中，正常测试时，当压力降低到0.01MPa以下，或者采集数据超过50条，则实验结束，计算实验结果。
8.根据权利要求1所述的一种钻井测井现场快速测定渗透率的方法，其特征在于，在SP4中，采集数据少于15条，表示压力下降过快，岩样为高渗岩心，重复试验直到测试结果，或者提示超出测试范围。
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