CN202882901U

CN202882901U - 岩心伤害评价实验装置

Info

Publication number: CN202882901U
Application number: CN201220502242.7U
Authority: CN
Inventors: 于雷; 张敬辉; 李公让; 乔军; 李海斌; 李斌; 张虹; 王莉萍
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Administration Bureau
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Oilfield Service Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-09-28

Abstract

本实用新型涉及一种油气田勘探开发用地层岩心伤害评价实验装置，主要由气源、高压减压阀、泥浆罐、泥浆泵、端面循环的多测点岩心夹持器、液体流量计、压力传感器、环压泵、回压控制器通过管线和阀门连接组成，数据采集器与所有带有电子感应或控制的部件和计算机连接，还包括一套由高压气源系统、气体加湿器、气体干燥器、气体流量计组成的岩心气相渗透率测定系统，该实验装置可模拟不同地层温度、压力条件进行岩心的气相渗透率测试实验、液相渗透率测试实验、钻井液循环污染实验，评价地层岩心的伤害程度，操作简单方便，数据自动采集，准确率高，可为油气田的勘探开发提供可靠的数据。

Description

岩心伤害评价实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种油气田勘探开发用地层岩心伤害评价实验装置，可模拟地层温度、压力条件进行岩心气相、液相渗透率测定及钻井液伤害评价测定，数据采集自动化，属油气层勘探开发中进行油气层保护效果评价的实验设备。

背景技术

地层伤害评价仪是石油开发行业中应用最广泛的一种油层保护评价实验设备。目前，国内外用于地层伤害评价的仪器主要有岩心流动实验仪、岩心动态损害系统及高温高压动态损害评价系统。岩心流动实验仪和岩心动态损害系统分别用来进行岩心的渗透率测定和岩心的动、静态损害，要完成岩心的伤害评价需对岩心进行两次拆卸，从而会影响实验结果的准确性，同时实验耗时较长，既不利于对实验结果做出快速判定，也与当前节能减排的大环境不相适应。

经检索发现中国专利数据库公开了一种《高温高压岩心动态损害评价试验仪》（专利号200420047524.8）。它由仪器箱体、气源、高压减压阀、高压液体罐、泥浆泵、流量计、电子天平、端面循环的多测点岩心夹持器、压力传感器、环压泵、回压控制器、平流泵、控制线、数据采集器及计算机等组成;高压液体罐、泥浆泵、环压泵及平流泵置于仪器箱体的下部，仪器箱体的上部装有端面循环的多测点岩心夹持器，端面循环的多测点岩心夹持器的左、右两侧各连接有一回压控制器和电子天平;气源、高压减压阀、数据采集器和计算机置于仪器箱体的外部，气源通过高压减压阀和加压管线连接端面循环的多测点岩心夹持器的左、右两侧的回压控制器以及高压液体罐的压盖，数据采集器与泥浆泵、电子天平、流量计、环压泵、压力传感器、平流泵和计算机通过控制线连接;其中，端面循环的多测点岩心夹持器从外至内由圆柱形的加热外套、夹持器不锈钢外筒和橡胶内套三层组成，左端制有一个液体通道和通过螺纹连接的带有中心孔的左堵头，右端有一通过螺纹连接的带有中心孔的右堵头，左端液体通道的上端通过加压管线和流量计连接高压液体罐底部，左端液体通道的下端通过加压管线连接泥浆泵，泥浆泵通过加压管线连接高压液体罐底部;端面循环的多测点岩心夹持器的左端通过带孔的左堵头连接回压控制器及电子天平，右端通过带孔的右堵头连接平流泵及回压控制器和电子天平;端面循环的多测点岩心夹持器的上部制有至少三个测压孔，测压孔内装有管道，管道的一端穿过橡胶内套与实验样品岩心相通，管道的另一端装有配备阀门的压力传感器;下部制有一环压孔，通过加压管线与环压泵连接。而且，高压液体罐的底部采用双层套管结构，与泥浆泵连接的外套管与高压液体罐底部连通并且平齐，与流量计连接的内套管在高压液体罐的底部下面置于外套管内，其出口端超过高压液体罐的底部3-5cm。

该实验仪器虽然集岩心渗透率测定和岩心的动态损害于一体，整个实验过程不需拆卸岩心，既节省了时间，又节约了能源，但高温高压动态损害评价系统只能进行液相渗透率的测定，而不能进行气相渗透率的测定，不能对气藏岩心（尤其是低渗致密气藏）进行连续评价，这不利于针对低渗致密气藏开展研究工作。因此，研制出能够模拟低渗致密岩心在井下高温、高压及流动工作条件下经过钻井液污染后对气藏损害程度和深度的室内评价仪器意义非常重大，以满足开采低渗致密气藏实际生产的需要。

发明内容

针对现有岩心伤害评价实验仪器存在的不足之处，本实用新型提供了一种集岩心渗透率测定和岩心伤害于一体的、既能进行气相渗透率测定又能进行液相渗透率测定的地层岩心伤害评价实验装置。

本实用新型的岩心伤害评价实验装置，它是在高温高压岩心动态损害评价试验仪的基础上，增加一套岩心气相渗透率测定系统，并进行优化设计。

其技术方案主要由气源、高压减压阀、泥浆罐、泥浆泵、端面循环的多测点岩心夹持器、液体流量计、气体流量计、压力传感器、环压泵、回压控制器通过管线和阀门连接组成，最后通过数据线连接到数据采集器和计算机。增加的岩心气相渗透率测定系统主要由高压气源系统、气体加湿器、气体流量计、气体干燥器组成，高压气源系统通过气体加湿器、阀门与端面循环的多测点岩心夹持器的两端相连接，气体流量计一端通过气体干燥器与岩心夹持器两端连接，另一端通过数据线与数据采集器和计算机连接。

上述方案进一步包括：所述高压气源系统主要由气瓶、气体增压容器、高压储气罐、气体增压泵、高压调压阀及低压调压阀通过管线和阀门连接组成。

本实用新型在借鉴《高温高压岩心动态损害评价试验仪》的基础上，将高压气源系统、气体流量计及液体计量系统组装在一台仪器上，利用高压气源系统提供高压气源，气体流量计计量通过岩心的气体流量可以进行岩心气相渗透率的测定。同时，利用恒流恒压泵提供恒定压力或恒定流量的液体，液体流量计计量通过岩心的液体流量可以进行岩心液相渗透率的测定。而且，岩心渗透率的测定和对岩心进行污染过程中不用对岩心进行拆卸，减小了实验误差，提高了工作效率。

高压气源系统将气瓶中的气体储存到气体增压容器中，通过气体增压泵对增压容器内的气体进行压缩可以得到高压气体，并将高压气体储存在高压储气罐中。高压气源系统最高可提供60MPa的压力，并且高压气源系统通过气体加湿器和岩心夹持器连接，可以实现对气体的加湿处理。

本实用新型的岩心伤害评价实验装置既可以进行岩心气相和液相渗透率的测定，同时又可以进行岩心的动态损害且整个过程不用对岩心进行拆卸，从而对地层岩心伤害程度进行评价，来评价钻井液体系的油层保护效果或优选具有良好油层保护效果的油层保护材料。

附图说明

图1为岩心伤害评价实验装置的示意图。图中：1端面循环的多测点岩心夹持器、2环压泵、3泥浆罐、4泥浆泵、5恒流恒压泵、6中间容器、7高压气源系统、8气体加湿器、9回压控制器、10干燥器、11气体流量计、12液体流量计、13数据采集器，14、15、16、17、18、19、20都是阀门。

图2为高压气源系统示意图。图中：21气体增压容器、22高压储气罐、23气体增压泵、24储液杯、25氮气瓶、26高压调压阀、27低压调压阀，28、29、30、31、32、33、34、35、36都是阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的描述。

参照附图1，岩心伤害评价实验装置，主要由端面循环的多测点岩心夹持器1、环压泵2、泥浆罐3、泥浆泵4、恒流恒压泵5、中间容器6、高压气源系统7、气体加湿器8、回压控制器9、干燥器10、气体流量计11、液体流量计12、数据采集器13、加热套组成。端面循环的多测点岩心夹持器1是整个仪器的核心部分。高压气源系统7和气体加湿器8、恒流恒压泵5和中间容器6分别通过阀14和阀15与端面循环的多测点岩心持器1两端相连，液体流量计12和气体流量计11分别通过阀16和阀17与岩心夹持器1两端相连；同时，泥浆罐3和泥浆泵4通过泥浆循环管道与岩心夹持器1右侧连接。岩心夹持器1中部与环压泵2连接；数据采集器13与泥浆泵4、恒流恒压泵5、高压气源系统7、液体流量计12、气体流量计11、回压控制器9、环压泵2及端面循环的多测点岩心持器1、加热套等所有带有电子感应或控制的部件连接。

参照附图2，高压气源系统主要由氮气瓶25通过阀门28、32连接高压储气罐22, 气体增压泵23和配套的储液杯24通过阀门连接后接入气体增压容器21，高压储气罐22和气体增压容器21分别接阀门33和31后再通过阀门34并接高压调压阀26，由高压调压阀26通过阀门35、低压调压阀27或直接通过阀门36接入气体加湿器8。

油藏岩心伤害评价实验按以下步骤实现：1、把预处理过的岩心装入岩心夹持器1中，通过环压泵2给岩心夹持器1施加一定的围压，模拟地层压力并固定岩心。

2、通过加热套给岩心升温，达到预定温度后，设定合适的驱替压力或流量，启动恒流恒压泵5，恒流恒压泵5出来的液体就会驱动中间容器6的活塞运动，顶替中间容器6里的测试液体流动，同时打开液体流量计12和数据采集器13记录流过岩心的液体流量，当实验结果稳定后，实验结束，关闭恒流恒压泵5，通过数据采集器13采集到的数据，计算机可以直接计算出伤害前岩心的油相渗透率。

3、将泥浆罐3中注入钻井液，并开始升温，当温度升高至预定温度后，给泥浆罐3施加预定的污染压力，启动泥浆泵4，打开反向阀16出口的同时，开始计时，同时数据采集器13开始自动记录，至预定时间后，关闭泥浆泵4和反向阀16，岩心循环污染实验结束。

4、在模拟地层温度下，设定合适的驱替压力或流量，启动恒流恒压泵5，恒流恒压泵5出来的液体就会驱动中间容器6的活塞运动，顶替中间容器6里的测试液体流动，同时打开液体流量计12和数据采集器13记录流过岩心的液体流量，当实验结果稳定后，实验结束，关闭恒流恒压泵5，通过数据采集器13采集到的数据，计算机可以直接计算出伤害后岩心的油相渗透率，同时，通过计算机自动计算出岩心伤害率。

气藏岩心伤害评价实验按以下步骤实现： 1、把预处理过的岩心装入岩心夹持器1中，通过环压泵2给岩心夹持器1施加一定的围压，模拟地层压力并固定岩心。

2、开启加热套，给岩心升温。

3、利用氮气瓶25向气体增压容器21中充满气体，打开气体增压泵23，气体增压容器21中的气体将被压缩，压力升高，达到一定压力后，关闭气体增压泵23，打开通过阀32，将高压气体储存于高压储气罐22中，打开通过阀30，气体增压容器21中的活塞会被压会底部，再打开气体增压泵23，气体增压容器21中的气体又将被压缩，压力升高，达到一定压力后，关闭气体增压泵23，再打开通过阀32，将更高压力的气体储存于高压储气罐22中，如此反复操作，可将高压储气罐22中的压力达到实验需要的压力。

4、当岩心夹持器1达到预定温度后，打开通过阀34，根据实际情况，用高压调压阀26或低压调压阀27调节气源压力至实验所需压力，同时根据实际情况施加一定的回压，打开气体流量计11和数据采集器13，开始记录实验数据，记录稳定后的实验数据为伤害前岩心的气相渗透率。

5、将泥浆罐3中注入钻井液，并开始升温，当温度升高至预定温度后，给泥浆罐3施加预定的污染压力，启动泥浆泵4，打开反向阀16出口的同时，开始计时，同时数据采集器13开始自动记录，至预定时间后，关闭泥浆泵4和反向阀16，岩心循环污染实验结束。

6、打开通过阀34，根据实际情况，用高压调压阀26或低压调压阀27调节气源压力至实验所需压力，同时根据实际情况施加一定的回压，打开气体流量计11和数据采集器13，开始记录实验数据，记录稳定后的实验数据为伤害后岩心的气相渗透率，同时，数据采集器13通过计算机自动计算出岩心伤害率。

Claims

1.一种岩心伤害评价实验装置，主要由气源、高压减压阀、泥浆罐、泥浆泵、端面循环的多测点岩心夹持器、液体流量计、压力传感器、环压泵、回压控制器通过管线和阀门连接组成，所有带有电子感应或控制的部件与数据采集器和计算机连接，其特征在于：所述实验装置还包括一套由高压气源系统、气体加湿器、气体干燥器、气体流量计组成的岩心气相渗透率测定系统，高压气源系统、气体加湿器通过管线和阀门与端面循环的多测点岩心夹持器两端相连接，气体流量计一端、气体干燥器、回压控制器通过管线和阀门与端面循环的多测点岩心夹持器的两端相连接，气体流量计的另一端与数据采集器和计算机连接。

2.根据权利要求1所述的岩心伤害评价实验装置，其特征在于：所述高压气源系统主要由气瓶、气体增压容器、高压储气罐、气体增压泵、高压调压阀及低压调压阀通过管线和阀门连接组成。