CN116929982A - 一种高压水驱气效率测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压水驱气效率测试装置及方法，测试装置包括ISCO泵，岩心夹持器，中间容器，压力传感器和记录装置；其中，ISCO泵一端与岩心夹持器连接，ISCO泵和所述岩心夹持器的另一端分别与中间容器连接；岩心夹持器分为岩心夹持器一和岩心夹持器二，岩心夹持器一夹持测试岩心，岩心夹持器二夹持对比岩心；岩心夹持器一和岩心夹持器二内侧以及两端分别连接有压力传感器；记录装置与压力传感器连接，并记录压力传感器的数据。本发明能够支撑水驱气藏采收率评价及提高采收率对策的制定，同时实验水驱过程与气藏水驱过程一致，极大地提高了水驱气藏水驱效率测试精度和效率，适合现场、大批量的岩心水驱气效率测试，为气藏开发方案设计提供基础数据。
Description
技术领域
本发明涉及岩心实验分析技术领域，尤其涉及一种高压水驱气效率测试装置及方法。
背景技术
水驱气效率是水驱气藏关键参数，定义为水驱气饱和度变化值与原始含气饱和度的比值，是水驱气藏采收率评价的关键参数。目前，水驱气藏水驱气效率主要通过岩心水驱气实验测定获得。如易敏，郭平，孙良田等.非稳态法水驱气相对渗透率曲线实验[J].天然气工业,2017,34(10)。将岩心放置夹持器中，通过出口端加回压阀，模拟气藏高压水驱气过程，获取水驱气效率。现有的方法涉及的实验水驱过程与气藏水驱过程不一致，实验岩心两端压力基本恒定，而实际气藏压力逐渐下降；另外一方面，实验岩心孔隙体积小，回压阀空腔体积大，饱和度和水驱气效率的测量精度低，且高压卸载时会出现气携带出岩心中的水，影响饱和度和水驱气效率的测量。现有的方法在气藏水驱效率测试方面存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在实验室进行的高压水驱气效率测试装置及方法，支撑水驱气藏采收率评价及提高采收率对策的制定。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压水驱气效率测试装置，所述测试装置包括ISCO泵，岩心夹持器，中间容器，压力传感器和记录装置；其中，
所述ISCO泵一端与岩心夹持器连接，所述ISCO泵和所述岩心夹持器的另一端分别与中间容器连接；
所述岩心夹持器分为岩心夹持器一和岩心夹持器二，其中，
所述岩心夹持器一夹持测试岩心，岩心夹持器二夹持对比岩心；
所述岩心夹持器一和岩心夹持器二内侧以及两端分别连接有压力传感器；
所述记录装置与所述压力传感器连接，并记录所述压力传感器的数据。
优选地，所述对比岩心渗透率比测试岩心渗透率低一个数量级。
优选地，所述记录装置为电脑，所述电脑与所述压力传感器电连接。
优选地，所述压力传感器设置为多个，多个压力传感器之间彼此独立，并分别接到所述记录装置后端的接线口上。
优选地，所述中间容器分为中间容器一和中间容器二，其中，
所述ISCO泵一端与中间容器一连接，所述中间容器一另一端与中间容器二连接。
优选地，所述中间容器一内部盛装模拟地层水，中间容器二内部盛装高压氮气；其中，
中间容器一和中间容器二可选择性流向岩心夹持器。
优选地，所述测试装置内部设置有多个阀门；其中，
所述ISCO泵、岩心夹持器、中间容器之间分别设置有一个或多个阀门。
本发明还提供了一种高压水驱气效率测试方法，所述方法采用上述任一所述的测试装置，所述方法包括以下步骤：
将待测岩心放入岩心夹持器一，测试岩心含水饱和度记为Swi,对比岩心放入岩心夹持器二；
ISCO泵给岩心夹持器同步加围压，待围压加到500atm时，停止加压过程；
向测试岩心和对比岩心充入饱和气体，待饱和压力到达300atm时，关闭阀门；
给模拟地层水加压至300atm；打开阀门，模拟气藏压力逐渐下降过程，并记录岩心夹持器两端压力下降过程；
待压力降到1个标准大气压时，缓慢卸载岩心夹持器上围压，直至压力降到1个标准大气压，取出待测岩心；
给待测岩心称重，重量记为m2，计算水侵后含水饱和度Sw和水驱气效率ER值。
优选地，所述围压通过压力传感器监测，所述饱和压力的大小通过压力传感器监测。
优选地，所述计算水侵后含水饱和度Sw包括：
所述计算水驱气效率ER值为：
式中：Vp-测试岩心孔隙体积，mL；Swi-测试岩心束缚水饱和度，f；Sw-测试岩心实验结束后的含水饱和度，f；ρ-模拟地层水密度，g/mL；m1-测试岩心实验前重量，g；m2-测试岩心实验结束后的重量，g；ER-水驱气效率,f。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过保持实验压力、水驱过程与气藏压力、水驱过程一致，压力逐渐降至废弃压力；通过渗透率低一量级的对比岩心，实现测试岩心加回压的目的，无需价格昂贵的高精度回压阀，器材相对简单；由于对比岩心渗透率比测试岩心渗透率小一数量级，这样确保测试岩心两端压差始终相对较小，消除水驱压缩气体对饱和度的影响；低压下取出测试岩心避免泄压过程中氮气带出模拟地层水的影响，饱和度和水驱气效率测量精度更精确。总的来说，构成装置的实验器材多为常规器材，操作过程简单，实验水驱过程与气藏水驱过程一致，极大地提高了水驱气藏水驱效率测试精度和效率，适合现场、大批量的岩心水驱气效率测试，为气藏开发方案设计提供基础数据。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明的高压水驱气效率测试装置结构示意图；
图2为本发明的岩心夹持器两端压力逐渐下降过程曲线图。
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。
为解决现有技术的不足，本发明公开了一种高压水驱气效率测试装置，所述测试装置包括ISCO泵，岩心夹持器，中间容器，压力传感器和记录装置；其中，
所述岩心夹持器分为岩心夹持器一和岩心夹持器二，其中，
所述岩心夹持器一夹持测试岩心，岩心夹持器二夹持对比岩心；
所述岩心夹持器一和岩心夹持器二内侧以及两端分别连接有压力传感器；
所述记录装置与所述压力传感器连接，并记录所述压力传感器的数据。
在本实施例中，所述记录装置为电脑。
所述对比岩心渗透率比测试岩心渗透率低一个数量级。
具体地，所述压力传感器设置为多个，且多个传感器之间彼此独立，并分别接到所述记录装置后端的接线口上，在图1中，压力传感器上横线为压力传感器与电脑的连接线。
具体地，所述中间容器分为中间容器一和中间容器二，其中，
所述ISCO泵一端与中间容器一连接，所述中间容器一另一端与岩心夹持器一连接。所述中间容器一内部盛装模拟地层水，中间容器二内部盛装高压氮气，也与岩心夹持器一连接；其中，中间容器一和中间容器二内溶液或气体通过阀门1和阀门2控制，可选择性流向岩心夹持器一。
具体地，所述测试装置内部设置有多个阀门；其中，
所述ISCO泵、岩心夹持器、中间容器之间分别设置有一个或多个阀门。
值得说明的是，在本实施例中，本装置主要由ISCO泵、2个岩心夹持器、2个中间容器，4个压力传感器、5个阀门和1台电脑组成；
所述ISCO泵主要用于给岩心加围压和中间容器一模拟地层水加压；
所述岩心夹持夹持器一用于夹持测试岩心，岩心夹持器二用于夹持对比岩心，对比岩心长度、直径与测试岩心相当，对比岩心渗透率比测试岩心渗透率低一个数量级，这样能够确保测试岩心两端压差相对较小，克服水驱压缩岩心中气体；根据岩心尺寸，岩心夹持器分为直径2.5cm岩心夹持夹持器、直径3.8cm岩心夹持夹持器和直径10cm岩心夹持器；
所述中间容器1主要用来盛装模拟地层水，中间容器2用来盛装高压氮气；
在本实施例中，压力传感器分为压力传感器1，压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4和压力传感器5；其中，压力传感器1、压力传感器3和压力传感器5用来监测岩心夹持器两端压力；压力传感器2、压力传感器4主要用来监测岩心夹持器上部围压；电脑主要用于记录压力数据采集。
具体如图1所示，ISCO泵一端连接有阀门3，阀门3另一端与中间容器一连接，在中间容器一的另一端与阀门1连接，阀门2与中间容器二相连。其中，中间容器一和中间容器二分别与岩心夹持器一连接，在中间容器一和中间容器二与岩心夹持器一连接的支路上分别设置有阀门1和阀门2，通过控制阀门1或阀门2的开闭可选择性控制中间容器一和中间容器二内的溶液或气体流向岩心夹持器。
岩心夹持器分为岩心夹持器一和岩心夹持器二，其中，所述岩心夹持器一夹持测试岩心，岩心夹持器二夹持对比岩心，在岩心夹持器一的顶端有压力传感器2，在岩心夹持器二的顶端设置有压力传感器4，压力传感器2和压力传感器4分别用来监测岩心夹持器上部围压；在岩心夹持器一和岩心夹持器二连接支路上设置有压力传感器3，所述岩心夹持器一远离岩心夹持器二的一端设置有压力传感器1，所述岩心夹持器二远离岩心夹持器一的一端设置有压力传感器5，压力传感器1、压力传感器3和压力传感器5用来记录岩心夹持器两端压力下降过程；在压力传感器5的一端还设置有阀门5；其中，压力传感器分为压力传感器1，压力传感器2、压力传感器3、压力传感器4和压力传感器5之间采用串联连接。
ISCO泵另一端分别与与岩心夹持器一和岩心夹持器二连接，在ISCO泵另与与岩心夹持器一和岩心夹持器二连接的干路上还设置有阀门4；其中，电脑用于各压力传感器的压力数据采集。
同时，本发明还公开了一种高压水驱气效率测试方法，所述测试方法应用于上述的测试装置中，其中，所述测试方法包括以下步骤：
将待测岩心放入岩心夹持器一，测试岩心含水饱和度记为Swi,对比岩心放入岩心夹持器二；
ISCO泵给岩心夹持器同步加围压，待围压加到Pc时，停止加压过程；
向测试岩心和对比岩心充入饱和气体，待饱和压力到达Pi时，关闭阀门；
给模拟地层水加压至Pi；打开阀门，模拟气藏压力逐渐下降过程，并记录岩心夹持器两端压力下降过程；
待压力降到1个标准大气压时，缓慢卸载岩心夹持器上围压，直至压力降到1个标准大气压，取出待测岩心；
给待测岩心称重，重量记为m2，计算水侵后含水饱和度Sw和水驱气效率ER值。
值得说明的是，Pc根据测试岩心所在地层埋深和装置确定，在本实施例中，Pc为500atm；
Pi根据岩心所在地层地层压力和装置耐压综合确定，在本实施例中，Pi为300atm；
具体地，所述围压通过压力传感器2和压力传感器4监测，所述饱和压力的大小通过压力传感器1、压力传感器3和压力传感器1监测。
具体地，所述计算水侵后含水饱和度Sw包括：
所述计算水驱气效率ER值为：
式中：Vp-测试岩心孔隙体积，mL；Swi-测试岩心束缚水饱和度，f；Sw-测试岩心实验结束后的含水饱和度，f；ρ-模拟地层水密度，g/mL；m1-测试岩心实验前重量，g；m2-测试岩心实验结束后的重量，g；ER-水驱气效率,f。
本发明通过保持实验压力、水驱过程与气藏压力、水驱过程一致，压力逐渐降至废弃压力；通过渗透率低一量级的对比岩心，实现测试岩心加回压的目的，同时由于对比岩心渗透率比测试岩心渗透率小一数量级，这样确保测试岩心两端压差始终相对较小，消除水驱压缩气体对饱和度的影响；低压下取出测试岩心避免泄压过程中氮气带出模拟地层水的影响，饱和度和水驱气效率测量精度更精确。
本测试方法具体操作步骤如下：本测试装置主要由ISCO泵、中间容器、压力传感器、岩心夹持器和电脑组成；
第一步：将已知重量m1、孔隙度φ、渗透率K、长度L、直径D和原始含水饱和度Swi的待测岩心放入岩心夹持器1，此时测试岩心含水饱和度记为Swi,对比岩心放入岩心夹持器2，并连接好实验测试装置，并关闭所有阀门；
第二步：打开阀门4，启动ISCO泵，利用ISCO给岩心夹持器1和岩心夹持器2同步加围压，最终围压值Pc的大小根据测试岩心埋深确定，围压大小通过压力传感器2和压力传感器4监测，待围压加到500atm时，关闭阀门4，关停ISCO泵；
第三步：打开阀门2，利用中间容器2中的高压氮气，向岩心夹持器中测试岩心和对比岩心饱和气体，饱和压力的大小通过压力传感器1、压力传感器3和压力传感器5监测，待饱和压力到达300atm时，关闭阀门2；
第四步：打开阀门3，启动ISCO泵，给中间容器1中的模拟地层水加压至Pi，关停ISCO泵，关闭阀门3；
第五步：同时打开阀门1和阀门5，模拟气藏压力逐渐下降的过程，同时利用压力传感器1、压力传感器3和压力传感器5记录岩心夹持器两端压力下降过程；
第六步：待压力传感器1显示的压力降到1个标准大气压时，启动ISCO泵，打开阀门4，缓慢卸载岩心夹持器上围压，直至压力传感器2和压力传感器4显示的压力降到1个标准大气压，取出待测岩心；
第七步：待测岩心称重，重量记为m2，并根据公式(1)计算水侵后含水饱和度Sw和公式(2)计算水驱气效率ER。
其中，本发明中测试岩心水侵后含水饱和度公式如下：
测试岩心水驱气效率公式如下：
式中：Vp-测试岩心孔隙体积，mL；Swi-测试岩心束缚水饱和度，f；Sw-测试岩心实验结束后的含水饱和度,f；ρ-模拟地层水密度，g/mL；m1-测试岩心实验前重量，g；m2-测试岩心实验结束后的重量，g；ER-水驱气效率,f。
根据式(1)和公式(2)计算测试岩心水驱效率。
其中，水驱气效率ER参考如下表1所示。
表1岩心水驱效率测定结果
在本实施例中，参考如图2所示，在阀门5打开时，压力传感器1、压力传感器3压力传感器5的压力值为300atm，当打开120min压力值降为1atm，在下降的过程，压力传感器1和压力传感器3随着时间的变化而缓慢下降，且在下降的过程中，压力传感器3的压力值始终大于压力传感器1的值，压力传感器5呈现陡然下降的趋势。
综上所述，本发明提供了一种可在实验室进行的高压水驱气效率测试简易的、精确的测量装置及方法，本技术方案能够支撑水驱气藏采收率评价及提高采收率对策的制定。本发明实验水驱过程与气藏水驱过程一致，极大地提高了水驱气藏水驱效率测试精度和效率，适合现场、大批量的岩心水驱气效率测试，为气藏开发方案设计提供基础数据。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)
1.一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述测试装置包括ISCO泵，岩心夹持器，中间容器，压力传感器和记录装置；其中，
所述ISCO泵一端与岩心夹持器连接，所述ISCO泵和所述岩心夹持器的另一端分别与中间容器连接；
所述岩心夹持器分为岩心夹持器一和岩心夹持器二，其中，
所述岩心夹持器一夹持测试岩心，岩心夹持器二夹持对比岩心；
所述岩心夹持器一和岩心夹持器二内侧以及两端分别连接有压力传感器；
所述记录装置与所述压力传感器连接，并记录所述压力传感器的数据。
2.根据权利要求1所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述对比岩心渗透率比测试岩心渗透率低一个数量级。
3.根据权利要求1所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述记录装置为电脑，所述电脑与所述压力传感器电连接。
4.根据权利要求1所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述压力传感器设置为多个，多个压力传感器之间彼此独立，并分别接到所述记录装置后端的接线口上。
5.根据权利要求1所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述中间容器分为中间容器一和中间容器二，其中，
所述ISCO泵一端与中间容器一连接，所述中间容器一另一端与中间容器二连接。
6.根据权利要求5所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述中间容器一内部盛装模拟地层水，中间容器二内部盛装高压氮气；其中，
中间容器一和中间容器二可选择性流向岩心夹持器。
7.根据权利要求1所述的一种高压水驱气效率测试装置，其特征在于，所述测试装置内部设置有多个阀门；其中，
所述ISCO泵、岩心夹持器、中间容器之间分别设置有一个或多个阀门。
8.一种高压水驱气效率测试方法，所述方法采用权利要求1-7任一所述的测试装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将待测岩心放入岩心夹持器一，测试岩心含水饱和度记为Swi,对比岩心放入岩心夹持器二；
ISCO泵给岩心夹持器同步加围压，待围压加到500atm时，停止加压过程；
向测试岩心和对比岩心充入饱和气体，待饱和压力到达300atm时，关闭阀门；
给模拟地层水加压至300atm；打开阀门，模拟气藏压力逐渐下降过程，并记录岩心夹持器两端压力下降过程；
待压力降到1个标准大气压时，缓慢卸载岩心夹持器上围压，直至压力降到1个标准大气压，取出待测岩心；
给待测岩心称重，重量记为m2，计算水侵后含水饱和度Sw和水驱气效率ER值。
9.根据权利要求8所述的一种高压水驱气效率测试方法，其特征在于，
所述围压通过压力传感器监测，所述饱和压力的大小通过压力传感器监测。
10.根据权利要求8所述的一种高压水驱气效率测试方法，其特征在于，
所述计算水侵后含水饱和度Sw包括：
所述计算水驱气效率ER值为：
式中：Vp-测试岩心孔隙体积，mL；Swi-测试岩心束缚水饱和度，f；Sw-测试岩心实验结束后的含水饱和度，f；ρ-模拟地层水密度，g/mL；m1-测试岩心实验前重量，g；m2-测试岩心实验结束后的重量，g；ER-水驱气效率,f。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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