巖石滲透率測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種巖石滲透率測試裝置，所述巖石滲透率測試裝置包括測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括：巖心夾持器，其內(nèi)夾設(shè)有巖心，所述巖心夾持器具有入口端和出口端，所述入口端連接有氣缸；加壓裝置，其與所述巖心夾持器相連；第一腔體，其一端與所述巖心夾持器的出口端相連，其另一端連接有第二腔體。本發(fā)明的巖石滲透率測試裝置，可測量任何滲透率巖石的滲透率，其測試范圍廣。
【專利說明】巖石滲透率測試裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種測試裝置，尤其有關(guān)于一種石油與天然氣勘探開發(fā)【技術(shù)領(lǐng)域】的巖石滲透率測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]滲透率是表征土或巖石傳導(dǎo)氣體能力的參數(shù)。在石油及天然氣勘探領(lǐng)域，滲透率是用來評價含有石油或天然氣的地層優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 [0003]現(xiàn)有常用的滲透率測試方法主要為穩(wěn)態(tài)法和脈沖衰減法。其中，穩(wěn)態(tài)法測試巖心滲漏率的過程為:讓砂巖巖心的上下游端處于穩(wěn)定的壓差下，氣體通過巖心時可以形成穩(wěn)定的流速，在一定時間內(nèi)計量氣體通過巖心的體積，進(jìn)一步計算便可以得出滲透率。由于頁巖、煤和致密砂巖等致密巖石中納米級孔隙發(fā)育、孔隙度和滲透率極低，難以在穩(wěn)定的壓差下形成穩(wěn)定的流速，因此，穩(wěn)態(tài)法不適用于致密巖石的滲透率測試。
[0004]脈沖衰減法測試巖心滲漏率的過程為:將巖心采用夾持器固定，在夾持器的上游端和下游端分別連接一個體積固定的腔體，然后向夾持器內(nèi)注入氣體以達(dá)到夾持器上游端和下游端的壓力平衡，此時，在夾持器上游端的腔體中增加一定的壓力，在夾持器下游端的腔體中減少一定的壓力，夾持器上游端腔體中的氣體開始向巖心中擴(kuò)散，其腔體內(nèi)壓力下降，巖心中的氣體向夾持器下游端的腔體中擴(kuò)散，夾持器下游端腔體內(nèi)壓力上升，此時，根據(jù)夾持器下游端腔體內(nèi)壓力的上升與下降，可以計算出巖石的滲透率。為了滿足最廣泛的測量需要，夾持器下游端腔體的體積往往較大，在測量普通巖石的滲透率時，夾持器上游端的氣體能夠相對較快的通過巖心，使得夾持器下游端腔體內(nèi)的壓力會發(fā)生變化，然而針對滲透率較低的巖石，夾持器下游端腔體的壓力變化較微小難以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而難以準(zhǔn)確測得滲透率。
[0005]因此，有必要提供一種新的滲透率測試裝置，來克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種巖石滲透率測試裝置，其可測量任何滲透率巖石的滲透率，其測試范圍廣。
[0007]本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明提供一種巖石滲透率測試裝置，所述巖石滲透率測試裝置包括測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括:巖心夾持器，其內(nèi)夾設(shè)有巖心，所述巖心夾持器具有入口端和出口端，所述入口端連接有氣缸；加壓裝置，其與所述巖心夾持器相連；第一腔體，其一端與所述巖心夾持器的出口端相連，其另一端連接有第二腔體。
[0009]優(yōu)選地，所述第一腔體的體積小于所述第二腔體的體積。
[0010]優(yōu)選地，所述第一腔體的體積為50~100毫升，所述第二腔體的體積為500~1000毫升。
[0011]優(yōu)選地，所述第一腔體和所述第二腔體之間設(shè)置有第一閥門。[0012]優(yōu)選地，所述巖心夾持器上并聯(lián)連接有第二閥門。
[0013]優(yōu)選地，所述氣缸與所述巖心夾持器的入口端之間連接有第三閥門。
[0014]優(yōu)選地，所述巖心夾持器的出口端與所述第一腔體之間連接有第四閥門。
[0015]優(yōu)選地，所述加壓裝置與所述巖心夾持器之間、所述第一腔體與所述巖心夾持器之間、以及所述氣缸與所述巖心夾持器之間分別設(shè)置有壓力傳感器。
[0016]優(yōu)選地，所述巖石滲透率測試裝置還包括供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括氣瓶，所述氣瓶與所述巖心夾持器的入口端相連。
[0017]優(yōu)選地，所述巖石滲透率測試裝置還包括數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括計算機(jī)，所述計算機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸線與所述測試系統(tǒng)相連。
[0018]本發(fā)明的巖石滲透率測試裝置的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是:該巖石滲透率測試裝置設(shè)置了第一腔體和第二腔體，在測量低滲透率的巖心的滲透率時，僅使用小體積的第一腔體，由于第一腔體的體積較小，其內(nèi)部壓力隨氣體的體積變化比較明顯，使得第一腔體的壓力變化容易被發(fā)現(xiàn)，以使測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在測量高滲透率巖心的滲透率時，可以采用大體積的第二腔體進(jìn)行測試，能夠滿足普通巖心的測試使用；另外，通過關(guān)閉設(shè)置在巖心夾持器與第一腔體之間的第四閥門，可測試滲透率極低的巖心滲漏率。本發(fā)明的該巖石滲透率測試裝置，可以有效解決高滲透率巖石、低滲透率巖石、以及極低滲透率巖石的滲透率測試問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明的巖石滲透率測試裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供一種巖石滲透率測試裝置，其用于測試巖心的滲透率。巖心滲透率測試裝置包括測試系統(tǒng)110。測試系統(tǒng)110包括巖心夾持器20，其內(nèi)夾設(shè)有巖心10，巖心夾持器20具有入口端21和出口端23，入口端21連接有氣缸30 ;加壓裝置40，其與巖心夾持器20相連；第一腔體50,其一端與巖心夾持器20的出口端23相連，其另一端連接有第二腔體60。
[0023]具體是，巖心夾持器20內(nèi)夾設(shè)有柱塞狀樣品巖心10,巖心夾持器20的入口端21和出口端23相連通。外部氣體從巖心夾持器20的入口端21進(jìn)入經(jīng)其內(nèi)夾設(shè)的巖心10后從巖心夾持器20的出口端23流出。
[0024]加壓裝置40與巖心夾持器20相連,其用于對巖心夾持器20內(nèi)的巖心10施加一定的圍壓，以模擬巖心10處于地層中的壓力狀態(tài)。在本發(fā)明中，加壓裝置40內(nèi)設(shè)置有圍壓液，通過該圍壓液實(shí)現(xiàn)向巖心夾持器20內(nèi)的巖心10施加圍壓的目的。在本實(shí)施例中，加壓裝置40與巖心夾持器20之間設(shè)置有壓力傳感器27，該壓力傳感器27用于監(jiān)測加壓裝置40所施加圍壓的大小。
[0025]氣缸30與巖心夾持器20相連，其包括缸體31和活塞33，其中，缸體31與巖心夾持器20的入口端21相連，活塞33可移動地設(shè)置在缸體31內(nèi)，根據(jù)活塞33在缸體31內(nèi)的軸向移動，缸體31內(nèi)的氣體從巖心夾持器20入口端21進(jìn)入，經(jīng)巖心10滲透后，部分氣體從巖心夾持器20的出口端23排出。當(dāng)然，在其他的實(shí)施例中，該氣缸30也可替換為例如存儲有高壓氣體的器具等，通過打開該高壓氣體器具實(shí)現(xiàn)將其內(nèi)的高壓氣體注入巖心夾持器20內(nèi)的目的，在此不作限制。在本實(shí)施例中，氣缸30與巖心夾持器20的入口端21之間連接有第三閥門35，該第三閥門35可開啟或關(guān)閉氣缸30，以實(shí)現(xiàn)控制向巖心夾持器20內(nèi)通氣的目的。當(dāng)氣缸30向巖心夾持器20施加壓力時，可以采用維持穩(wěn)定的壓力的方式，也即使氣缸30的活塞33在缸體31內(nèi)勻速運(yùn)動；當(dāng)然，也可以采用瞬間增大或減小壓力產(chǎn)生壓力脈沖的方式，也即瞬間增大或減小氣缸30內(nèi)活塞33在缸體31內(nèi)的運(yùn)動速度。進(jìn)一步的，在氣缸30與巖心夾持器20之間還設(shè)置有壓力傳感器24,該壓力傳感器24用于感測巖心夾持器20的入口端21的壓力。
[0026]第一腔體50的一端與巖心夾持器20的出口端23連接，其另一端連接有第二腔體60，在本發(fā)明中，第一腔體50的體積小于第二腔體60的體積。這樣設(shè)計的好處是，由于氣體不容易穿過滲透率低的巖心，例如滲透率為0.01毫達(dá)西巖心，在一定時間內(nèi)穿過低滲透率巖心的氣體流量很小，將第一腔體50設(shè)計為小體積腔體，在流入少量氣體時，第一腔體50內(nèi)的壓力就會發(fā)生明顯變化，由此來監(jiān)測氣體壓力的變化情況，為準(zhǔn)確測得相應(yīng)數(shù)據(jù)提供保障；第二腔體60設(shè)計為大體積腔體，其需要增加一定體積的氣體后才能發(fā)生壓力變化，適用于高滲透率巖心，例如滲透率為大于10毫達(dá)西的巖心的滲透率測試。在本實(shí)施例中，第一腔體50的體積為50?100毫升，其特別適用于測試滲透率為0.001?10毫達(dá)西的巖石；第二腔體的體積為500?1000毫升，其用于測試滲透率高于10毫達(dá)西的巖石。
[0027]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一腔體50和第二腔體60之間設(shè)置有第一閥門70，該第一閥門70用于開啟或關(guān)閉第一腔體50與第二腔體60之間的通路。當(dāng)?shù)谝婚y門70關(guān)閉時，從巖心夾持器20的出口端23流出的氣體僅進(jìn)入第一腔體50中，而無法進(jìn)入第二腔體60內(nèi)，此時僅使用第一腔體50測試巖心的滲透率，這種方式適用于測試低滲透率的巖心。當(dāng)?shù)谝婚y門70打開時，第一腔體50與第二腔體60連通，此時從巖心夾持器20出口端23流出的氣體經(jīng)第一腔體50流入第二腔體60內(nèi)，這種方式適用于更廣泛的巖心滲漏率測試。
[0028]在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一腔體50與巖心夾持器20之間設(shè)置有第四閥門29，該第四閥門29用于開啟或關(guān)閉巖心夾持器20與第一腔體50之間的通路。當(dāng)?shù)谒拈y門29關(guān)閉時，從巖心夾持器20的出口端23流出的氣體僅能夠到達(dá)出口端23與第四閥門29之間的管線內(nèi)，在本實(shí)施例中，所述管線的體積小于5毫升，其特別適用于測試極低滲透率的巖石，例如滲透率低于0.001毫達(dá)西的巖心。
[0029]進(jìn)一步的，在第四閥門29與巖心夾持器20之間設(shè)置有壓力傳感器25，該壓力傳感器25用于感測巖心夾持器20的出口端23的壓力。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，巖心夾持器20上并聯(lián)連接有第二閥門22，該第二閥門22的兩端分別與巖心夾持器20的入口端21和巖心夾持器20的出口端23連接。當(dāng)?shù)诙y門22打開時，巖心夾持器20入口端21和巖心夾持器20出口端23直接連通，實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)110的壓力平衡。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該巖石滲透率測試裝置還包括供氣系統(tǒng)120和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)130。
[0032]該供氣系統(tǒng)120包括氣瓶80、第五閥門81和壓力傳感器83。其中，氣瓶80內(nèi)部存儲有高壓氣體，其與巖心夾持器20的入口端21相連，氣瓶80用于向測試系統(tǒng)110內(nèi)注入氣體，并使測試系統(tǒng)110內(nèi)的氣體達(dá)到一定的壓力，為進(jìn)一步進(jìn)行測試創(chuàng)造環(huán)境條件。第五閥門81設(shè)置在氣瓶80與巖心夾持器20的入口端21之間，當(dāng)?shù)谖彘y門81打開時，氣瓶80內(nèi)的氣體能夠進(jìn)入測試系統(tǒng)110，當(dāng)?shù)谖彘y門81關(guān)閉時，氣瓶80內(nèi)的氣體無法進(jìn)入測試系統(tǒng)110。壓力傳感器83設(shè)置在氣瓶80與第五閥門81之間，其用于感測自氣瓶80輸入巖心夾持器20內(nèi)的氣體壓力。
[0033]該數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)130包括計算機(jī)119，計算機(jī)119通過數(shù)據(jù)線與測試系統(tǒng)110的壓力傳感器24和壓力傳感器25連接。該計算機(jī)119能夠根據(jù)壓力傳感器24和壓力傳感器25提供的壓力數(shù)據(jù)，計算得出巖心10的滲透率值。
[0034]本發(fā)明的巖石滲透率測試裝置的工作過程如下，首先將巖心10裝入巖心夾持器20內(nèi)，通過加壓裝置40對巖心夾持器20內(nèi)的巖心10施加一定的圍壓。當(dāng)需要測試高滲透率巖心時，打開第一閥門70、第二閥門22、第三閥門35、第四閥門29和第五閥門81，此時，供氣系統(tǒng)120氣瓶80內(nèi)的氣體將注入測試系統(tǒng)110中，使測試系統(tǒng)110達(dá)到一定的壓力，該壓力始終小于加壓裝置40施加在巖心10上的圍壓壓力；待一段時間過后，測試系統(tǒng)110的壓力達(dá)到平衡狀態(tài)，也即壓力傳感器24和壓力傳感器25感測到的壓力相同時，關(guān)閉第五閥門81和第二閥門22，利用氣缸30的活塞33相對于缸體31運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)改變注入巖心夾持器20內(nèi)的氣體壓力，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)送壓力脈沖信號的目的，該壓力信號經(jīng)過巖心10后，壓力傳感器25可以在第二腔體60處監(jiān)測到一個相應(yīng)的壓力脈沖信號，此時數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)130通過數(shù)據(jù)傳輸線利用計算機(jī)119對壓力傳感器24和壓力傳感器25感測到的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，由于連接在巖心夾持器20下游端的第二腔體60的體積是固定的，隨著氣缸30產(chǎn)生的壓力脈沖，氣體壓力通過巖心10會產(chǎn)生相應(yīng)的壓力脈沖，通過對比氣缸30與第二腔體60內(nèi)的壓力脈沖波形形態(tài)的差異、以及結(jié)合壓力傳感器24和壓力傳感器25感測到的壓力數(shù)據(jù)，以計算得出巖心10的滲透率值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開第二閥門22，然后緩慢打開連接在第二腔體60末端的閥門61將氣體排放,最后取出巖心10。
[0035]當(dāng)需要測試低滲漏率巖心的滲透率時，其與測試高滲透率巖心的工作過程類似，所不同的是，在實(shí)驗(yàn)開始時，將第一閥門70關(guān)閉，測試過程僅利用第一腔體50來工作，通過對比氣缸30與第一腔體50內(nèi)的壓力脈沖波形形態(tài)的差異、以及結(jié)合壓力傳感器24和壓力傳感器25感測到的壓力數(shù)據(jù)，計算得出巖心10的滲透率值。當(dāng)需要測試極低滲透率巖心的滲透率時，其與前述描述的工作過程類似，所不同的是，在實(shí)驗(yàn)開始時，將第四閥門29和第一閥門70關(guān)閉，測試過程僅利用巖心夾持器20與第四閥門29之間的管線工作，通過對比氣缸30與管線內(nèi)的壓力脈沖波形形態(tài)的差異、以及結(jié)合壓力傳感器24和壓力傳感器25感測到的壓力數(shù)據(jù)，計算得出巖心10的滲透率值。
[0036]本發(fā)明的巖石滲透率測試裝置，設(shè)置了第一腔體50和第二腔體60，在測量低滲透率的巖心的滲透率時，僅使用小體積的第一腔體50，由于第一腔體50的體積較小，其內(nèi)部壓力隨氣體的體積變化比較明顯，使得第一腔體50的壓力變化容易被發(fā)現(xiàn)，以使測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在測量高滲透率巖心的滲透率時，可以采用大體積的第二腔體60進(jìn)行測試，能夠滿足高滲透率巖心的測試使用；另外，通過關(guān)閉設(shè)置在巖心夾持器20與第一腔體50之間的第四閥門29，可測試滲透率極低的巖心滲漏率。本發(fā)明的該巖石滲透率測試裝置，可以有效解決高滲透率巖石、低滲透率巖石、以及極低滲透率巖石的滲透率測試問題。
[0037]以上僅為本發(fā)明的幾個實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的內(nèi)容可以對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述巖石滲透率測試裝置包括測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括:巖心夾持器，其內(nèi)夾設(shè)有巖心，所述巖心夾持器具有入口端和出口端，所述入口端連接有氣缸；加壓裝置，其與所述巖心夾持器相連；第一腔體，其一端與所述巖心夾持器的出口端相連，其另一端連接有第二腔體。
2.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述第一腔體的體積小于所述第二腔體的體積。
3.如權(quán)利要求2所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述第一腔體的體積為50?100暈升，所述第二腔體的體積為500?1000暈升。
4.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述第一腔體和所述第二腔體之間設(shè)置有第一閥門。
5.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述巖心夾持器上并聯(lián)連接有第二閥門。
6.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述氣缸與所述巖心夾持器的入口端之間連接有第三閥門。
7.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述巖心夾持器的出口端與所述第一腔體之間連接有第四閥門。
8.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述加壓裝置與所述巖心夾持器之間、所述第一腔體與所述巖心夾持器之間、以及所述氣缸與所述巖心夾持器之間分別設(shè)置有壓力傳感器。
9.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述巖石滲透率測試裝置還包括供氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括氣瓶，所述氣瓶與所述巖心夾持器的入口端相連。
10.如權(quán)利要求1所述的巖石滲透率測試裝置，其特征在于，所述巖石滲透率測試裝置還包括數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)包括計算機(jī)，所述計算機(jī)通過數(shù)據(jù)傳輸線與所述測試系統(tǒng)相連。
【文檔編號】G01N15/08GK103743661SQ201410014390
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】薛華慶, 王紅巖, 劉洪林, 閆剛 申請人:中國石油天然氣股份有限公司