CN207280877U - 一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是低渗透油田开发领域评价储层应力敏感的测试装置。一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，包括通过管道依次连接的氮气瓶以及气体增压泵，所述气体增压泵之后还连接有三路岩心夹持器测试支路，所述任意一路岩心夹持器测试支路包括岩心夹持器；岩心夹持器入口端与气体增压泵连接，岩心夹持器与气体增压泵之间还连接有两路入口端活塞容器；出口端分别连接有出口端活塞容器以及流量计；且三路岩心夹持器共连接有一个围压追踪泵；其中，三路岩心夹持器以及两路入口端活塞容器均位于恒温箱内。本实用新型从根本上解决了现有应力敏感测试装置在研究低渗透储层应力敏感性时难以真实还原岩心地层所受的应力状态问题。

Description

一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置

技术领域

本实用新型涉及的是低渗透油田开发领域评价储层应力敏感的测试装置，具体涉及是通过该装置可以实现同时模拟同一区块标准岩心、方形岩心和全直径岩心随着地层压力的降低而渗透率的变化过程，为后续开发方案的设计提供重要的基础收据。

背景技术

低渗透储层随开发过程的进行，地层压力逐渐降低，进而储层有效应力相应增加，储层的多孔介质出现弹塑性变形，致使储层基础物性发生变化，此过程被定义为渗透率应力敏感性。

目前国内外实验室常用的测定储层应力敏感性的方法，主要有变围压（模拟储层的上覆岩石压力）定内压（模拟储层的地层压力）、定围压变内压。但是现有的实验装置不能模拟真实岩心所受应力状态同时测定标准岩心、方形岩心和全直径岩心的随地层压力降低而出现的渗透率变化过程，而是针对同一区块的不同岩心逐一测定，操作复杂，实验周期长，实验准备工作重复，测定效率低。同时，现有实验装置模拟地层压力变化过程中，很难实现地层高压环境，且压力稳定性不易控制，精度不够，误差大，达不到模拟的效果。因此，现有的实验装置不能准确地评价低渗透储层的应力敏感性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟地层高温高压条件，同时测定标准岩心、方形岩心和全直径岩心的应力敏感性的实验装置。该装置能够高效、准确地还原岩心所处原始应力状态，完成低渗透储层的应力敏感性评价，解决了现有装置实验周期长，准备工作重复，测定效率低的核心问题，同时也有效解决了地层压力稳定性不易控制，精度不够，误差大的问题。

本实用新型的技术方案在于：

一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，包括通过管道依次连接的氮气瓶以及气体增压泵，所述气体增压泵之后还连接有三路岩心夹持器测试支路，所述任意一路岩心夹持器测试支路包括岩心夹持器；岩心夹持器入口端与气体增压泵连接，岩心夹持器与气体增压泵之间还连接有两路入口端活塞容器，两路入口端活塞容器共连接有一个第一双杠驱替泵；出口端分别连接有出口端活塞容器以及流量计；所述岩心夹持器上均设有放空阀，且三路岩心夹持器共连接有一个围压追踪泵；所述三路岩心夹持器分别为全直径岩心夹持器、标准岩心夹持器以及方形岩心夹持器；其中，三路岩心夹持器以及两路入口端活塞容器均位于恒温箱内。

所述的方形岩心夹持器包括筒体以及包括穿过筒体的固定堵头，固定堵头中设有方形岩心；固定堵头外设有方形橡胶皮套，方形橡胶皮套中部内径小于外侧内径；筒体四周设有加压阀，筒体内壁与方形岩心四面相对处设有矩形承压腔体，筒体与矩形承压腔体之间通过加压阀连接；所述矩形承压腔体包括上腔体、下腔体以及连接上腔体与下腔体的橡胶皮套；所述固定堵头入口端设有可调活动堵头以及入口阀，固定堵头出口端设有出口阀。

所述的流量计包括大量程皂泡流量计以及小量程皂泡流量计，所述大量程皂泡流量计与全直径岩心夹持器连接，标准岩心夹持器以及方形岩心夹持器均连接有一个小量程皂泡流量计。

所述的大量程皂泡流量计量程为200ml，最小刻度为1ml，尺寸为Φ40×600mm；小量程皂泡流量计量程为50ml，最小刻度为0.1ml，尺寸为Φ13×580mm，大量程皂泡流量计以及小量程皂泡流量计的工作温度均为室温~40℃。

所述的全直径岩心夹持器所测全直径岩心尺寸为Φ100×150mm，标准岩心夹持器所测标准岩心尺寸为Φ25×100mm，方形岩心夹持器所测方形岩心尺寸为100×25×25mm；三路岩心夹持器最高耐压100MPa，最高耐温180℃。

所述的恒温箱为空气浴恒温箱，温度范围为室温~200℃，温度精度±0.1℃。

所述的第一双杠驱替泵以及第二双杠驱替泵均为恒速恒压双杠驱替泵；最高工作压力120MPa，恒流范围：0.00001～16ml/min，流量精度：0.5% ，压力精度：0.1% FS。

所述的加压阀包括水平加压阀以及垂直加压阀。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型采用四通阀控制全直径岩心夹持器、标准岩心夹持器以及方形岩心夹持器，同时模拟不同尺度和类型岩心夹持器的地层压力的变化过程，并通过流量计测定单位时间的流量；同时通过该装置可同时测定三块不同尺寸的岩心，减少每块岩心应力加载重复过程，大幅度提升了测试效率。优选地，提出运用方形岩心夹持器实现了给方形岩心加载四个方向不同围压，更精确还原岩心所处原始应力状态。从根本上解决了现有应力敏感测试装置在研究低渗透储层应力敏感性时难以真实还原岩心地层所受的应力状态问题，使室内实验分析结果对现场工程应用可参考性更大。

附图说明

图1本实用新型一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型方形岩心夹持器结构示意图。

图3为本实用新型方形岩心夹持器剖面图。

附图标记：1-氮气瓶，2-压控阀，3-压差表，4-气体增压泵，7-恒温箱，10-入口端活塞容器，11-第一双杠驱替泵，12-四通阀，15-围压追踪泵，16-第二双杠驱替泵，23-放空阀，24-全直径岩心夹持器，26-标准岩心夹持器，28-方形岩心夹持器，39-出口端活塞容器，45-大量程皂泡流量计，46-小量程皂泡流量计，50-入口阀，51-环形空间，52-垂直加压阀，53-筒体，54-堵头，55-出口阀，56-方形岩心，58-橡胶皮套，59-可调活动堵头，60-水平加压阀。

具体实施方式

如图1所示，一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，包括通过管道依次连接的氮气瓶1以及气体增压泵4，所述气体增压泵4之后还连接有三路岩心夹持器测试支路，所述任意一路岩心夹持器测试支路包括岩心夹持器；岩心夹持器入口端与气体增压泵4连接，岩心夹持器与气体增压泵4之间还连接有两路入口端活塞容器10，两路入口端活塞容器10共连接有一个第一双杠驱替泵11；出口端分别连接有出口端活塞容器39以及流量计；所述岩心夹持器上均设有放空阀23，且三路岩心夹持器共连接有一个围压追踪泵15；所述三路岩心夹持器分别为全直径岩心夹持器24、标准岩心夹持器26以及方形岩心夹持器28；其中，三路岩心夹持器以及两路入口端活塞容器10均位于恒温箱7内。

所述的方形岩心夹持器28包括筒体53以及包括穿过筒体53的固定堵头54，固定堵头54中设有方形岩心56；固定堵头54外设有方形橡胶皮套58，方形橡胶皮套58中部内径小于外侧内径；筒体53四周设有加压阀，筒体53内壁与方形岩心56四面相对处设有矩形承压腔体，筒体53与矩形承压腔体之间通过加压阀连接；所述矩形承压腔体包括上腔体、下腔体以及连接上腔体与下腔体的橡胶皮套；所述固定堵头54入口端设有可调活动堵头59以及入口阀50，固定堵头54出口端设有出口阀55。

所述的流量计包括大量程皂泡流量计45以及小量程皂泡流量计46，所述大量程皂泡流量计45与全直径岩心夹持器24连接，标准岩心夹持器26以及方形岩心夹持器28均连接有一个小量程皂泡流量计46。

所述的大量程皂泡流量计45量程为200ml，最小刻度为1ml，尺寸为Φ40×600mm；小量程皂泡流量计46量程为50ml，最小刻度为0.1ml，尺寸为Φ13×580mm，大量程皂泡流量计45以及小量程皂泡流量计46的工作温度均为室温~40℃。

所述的全直径岩心夹持器24所测全直径岩心尺寸为Φ100×150mm，标准岩心夹持器26所测标准岩心尺寸为Φ25×100mm，方形岩心夹持器28所测方形岩心56尺寸为100×25×25 mm；三路岩心夹持器最高耐压100MPa，最高耐温180℃。所述的恒温箱7为空气浴恒温箱7，温度范围为室温~200℃，温度精度±0.1℃。所述的加压阀包括水平加压阀60以及垂直加压阀52。

其中，所述的氮气瓶以及气体增压泵之间依次设有压控阀2以及压差表3，如图所示，气体增压泵与三路岩心夹持器之间、第二双杠驱替泵16与出口端活塞容器39之间、三路岩心夹持器与围压追踪泵15之间均通过四通阀连接。其余各支线管路上也如图设有压控阀以及压差表。

所述的第一双杠驱替泵11以及第二双杠驱替泵16均为恒速恒压双杠驱替泵；最高工作压力120MPa，恒流范围：0.00001～16ml/min，流量精度：0.5% ，压力精度：0.1% FS。恒速恒压双杠驱替泵设有恒速和恒压两种运行模式，采用蒸馏水为增压液体，不间断自动切换运行，能够长时间保证稳定且持续的增压。

所述的第一双杠驱替泵11与入口端活塞容器10组成驱替压力控制系统，首先氮气被气体增压泵4增压注入入口端活塞容器10的上端腔体，促使入口端活塞容器10的活塞推至底端，接着启动第一双杠驱替泵11的恒压模式向上驱动入口端活塞容器10的活塞提供稳定且持续的驱替压力。第二双杠驱替泵16与出口端活塞容器39组成出口端压力控制系统，首先将蒸馏水注入出口端活塞容器39的上端腔体，致使出口端活塞容器39的活塞推至底端，接着启动第二双杠驱替泵16的恒压模式向上驱动活塞提供稳定且高精度的出口压力。

本实用新型在进行低渗透储层岩石应力敏感实验时，主要包括以下步骤：

（1）准备工作：先测量不同尺度岩心直径、长度等基本参数，并将准备好的岩心分别装进三路岩心夹持器，连接好管线，并检查整个管线和各设备密封性；

（2）启动围压追踪泵15，将全直径岩心夹持器24、标准岩心夹持器26和方形岩心夹持器28四个方向的围压均设定为5MPa，并打开放空阀23，排除三个岩心夹持器环形空间51内的空气至放空阀23连续有水排出时，立刻关闭放空阀23。

（3）将围压追踪泵15的压力设定为储层上覆岩石压力。同时启动空气浴恒温箱7，将温度设定为真实地层温度，持续加热两小时。

（4）打开氮气瓶1，启动气体增压泵4，将高压气体注入入口端活塞容器10中，将第一双杠驱替泵11设定为恒压工作模式，压力设定为原始地层压力。

（5）紧接着将蒸馏水注入到出口端活塞容器39中，将第二双杠驱替泵16同样设定为恒压工作模式，保持三路岩心夹持器两端压差均为0.3MPa且稳定。

（6）将全直径岩心夹持器24、标准岩心夹持器26和方形岩心夹持器28在模拟地层环境下老化2小时后，开始重新设定第二双杠驱替泵16的压力，每次以5MPa为梯度来逐渐降低三路岩心夹持器出口端的压力，来模拟的油田衰竭式开发过程。

（7）打开三路岩心夹持器出口端的压控阀，待气量稳定后分别采用流量计计量单位时间的流量。

（8）重复步骤（6）和步骤（7），测量不同地层压力下的三路岩心夹持器出口端的单位时间的流量。

（9）实验结束，关闭氮气瓶1，关闭恒温箱7，放空围压追踪泵15内压力，并通过放空阀23放空整个实验装置管线中的残余高压气体。

Claims (8)

1.一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，包括通过管道依次连接的氮气瓶（1）以及气体增压泵（4），其特征在于：所述气体增压泵（4）之后还连接有三路岩心夹持器测试支路，所述任意一路岩心夹持器测试支路包括岩心夹持器；岩心夹持器入口端与气体增压泵（4）连接，岩心夹持器与气体增压泵（4）之间还连接有两路入口端活塞容器（10），两路入口端活塞容器（10）共连接有一个第一双杠驱替泵（11）；出口端分别连接有出口端活塞容器（39）以及流量计；所述岩心夹持器上均设有放空阀（23），且三路岩心夹持器共连接有一个围压追踪泵（15）；所述三路岩心夹持器分别为全直径岩心夹持器（24）、标准岩心夹持器（26）以及方形岩心夹持器（28）；其中，三路岩心夹持器以及两路入口端活塞容器（10）均位于恒温箱（7）内。

2.根据权利要求1所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的方形岩心夹持器（28）包括筒体（53）以及包括穿过筒体（53）的固定堵头（54），固定堵头（54）中设有方形岩心（56）；固定堵头（54）外设有方形橡胶皮套（58），方形橡胶皮套（58）中部内径小于外侧内径；筒体（53）四周设有加压阀，筒体（53）内壁与方形岩心（56）四面相对处设有矩形承压腔体，筒体（53）与矩形承压腔体之间通过加压阀连接；所述矩形承压腔体包括上腔体、下腔体以及连接上腔体与下腔体的橡胶皮套；所述固定堵头（54）入口端设有可调活动堵头（59）以及入口阀（50），固定堵头（54）出口端设有出口阀（55）。

3.根据权利要求2所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的流量计包括大量程皂泡流量计（45）以及小量程皂泡流量计（46），所述大量程皂泡流量计（45）与全直径岩心夹持器（24）连接，标准岩心夹持器（26）以及方形岩心夹持器（28）均连接有一个小量程皂泡流量计（46）。

4.根据权利要求3所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的大量程皂泡流量计（45）量程为200ml，最小刻度为1ml，尺寸为Φ40×600mm；小量程皂泡流量计（46）量程为50ml，最小刻度为0.1ml，尺寸为Φ13×580mm，大量程皂泡流量计（45）以及小量程皂泡流量计（46）的工作温度均为室温~40℃。

5.根据权利要求4所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的全直径岩心夹持器（24）所测全直径岩心尺寸为Φ100×150mm，标准岩心夹持器（26）所测标准岩心尺寸为Φ25×100mm，方形岩心夹持器（28）所测方形岩心（56）尺寸为100×25×25mm；三路岩心夹持器最高耐压100MPa，最高耐温180℃。

6.根据权利要求5所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的恒温箱（7）为空气浴恒温箱（7），温度范围为室温~200℃，温度精度±0.1℃。

7.根据权利要求6所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的第一双杠驱替泵（11）以及第二双杠驱替泵（16）均为恒速恒压双杠驱替泵；最高工作压力120MPa，恒流范围：0.00001～16ml/min，流量精度：0.5% ，压力精度：0.1% FS。

8.根据权利要求7所述的一种模拟低渗透储层应力敏感测试装置，其特征在于：所述的加压阀包括水平加压阀（60）以及垂直加压阀（52）。