一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法及實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法及實驗裝置，通過巖心制備、巖樣氣測滲透率及孔隙度、施加圍壓及巖樣氣驅(qū)水實驗步驟，使用非穩(wěn)態(tài)法測定了火山巖巖心含氣飽和度增加，含水飽和度減少時的相對滲透率曲線。
【專利說明】一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法及實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測定滲透率的實驗方法，尤其涉及一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法及實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]火山巖儲層屬于特低滲透氣藏，其儲集空間以孔隙為主，但與常規(guī)特低滲透儲層相比，火山巖通常具有較多的氣孔、裂縫發(fā)育，因此其火山巖氣藏具有較高的商業(yè)開采價值。近年來，我國相繼開發(fā)多處火山巖氣藏，并取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]氣、液相對滲透率曲線為氣藏開發(fā)動態(tài)分析及數(shù)值模擬中的重要參考資料，該曲線通常用氣藏的真實巖心在實驗室中用穩(wěn)定法測試而獲得，而對于火山巖儲層，由于其內(nèi)部的溶洞孔隙結(jié)構(gòu)，兩相流體混相注入時易產(chǎn)生突進(jìn)現(xiàn)象，造成混相，導(dǎo)致測量結(jié)果與實際存在較大偏差。由于火山巖樣品的特低滲透率，同時驅(qū)替壓差須小于圍壓，因此圍壓大小要適當(dāng):若圍壓過小，驅(qū)替壓差也將過小，則驅(qū)替速度極慢，且易產(chǎn)生水鎖現(xiàn)象，并將影響出口流體流量；若驅(qū)替壓差過大，則將使巖樣內(nèi)微裂縫堵塞，甚至造成巖樣斷裂。因此應(yīng)在合適范圍內(nèi)盡可能增大圍壓以保證有足夠的空間調(diào)節(jié)驅(qū)替壓差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提出一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對火山巖氣、水相對滲透率測量不夠精確的問題。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗裝置。
[0006]本發(fā)明實驗方法包括如下步驟:
[0007]步驟1，巖心制備:取火山巖巖心，巖心鉆取后用聚乙烯膜包好密封；
[0008]步驟2，巖樣氣測滲透率及孔隙度:巖樣在901烘干4小時后每半小時稱重一次，直至連續(xù)兩次質(zhì)量變化的相對誤差小于5%時，記錄此時巖樣質(zhì)量；將巖樣放入夾持器中，使用氮氣注入，記錄驅(qū)替壓差、出氣量，計算巖樣氣測滲透率；將巖心放入抽真空飽和裝置內(nèi)，將巖心飽和已抽真空的地層水，并稱重測量，從而計算出巖樣的孔隙體積及有效孔隙度；
[0009]步驟3，施加圍壓:將飽和模擬底層水后的巖樣裝入巖心夾持器，利用圍壓泵給巖心夾持器加圍壓，圍壓的取值應(yīng)在地層破壞壓力與啟動壓力之間；
[0010]步驟4，巖樣氣驅(qū)水實驗:打開氣體注入裝置的調(diào)壓閥，給巖心夾持器提上游壓力，并在給定的上游壓力下進(jìn)行氣驅(qū)水；初始壓差必須保證即能克服末端效應(yīng)又不產(chǎn)生紊流；記錄各個時刻的驅(qū)替時間、驅(qū)替壓差、累計流體產(chǎn)量、累計產(chǎn)水量和初始見氣點，并將數(shù)據(jù)填入原始數(shù)據(jù)表中；氣驅(qū)水達(dá)到束縛水狀態(tài)并進(jìn)行氣測滲透率后結(jié)束實驗；
[0011]氣、水相對滲透率的計算公式為:
[0012]= ^ (10.)
%
[0013]^ =務(wù) 4(…
[0014]式中:
IV.
[0015](12)
8 ^
[0016]% =--八/)(13)

//,
[0017]/,=-^-(⑷
[0018](15)
[0019]其中:
[0020]、-氣體相對滲透率，小數(shù)；
[0021〕——液體相對滲透率，小數(shù)；
[0022]-兩相流動時的氣體流量，1111/8
[0023]-單相流動時的氣體流量，此/^
[0024]\——累計出口水量，齓；
[0025]八V#-大氣壓力下測得某一時間間隔的氣增量，1111 ；
[0026]八V#——大氣壓力下測得某一時間間隔的水增量，1111；
[0027]八？-驅(qū)替壓差，1？8 ；
[0028]^-截面積，III2 ；
[0029]八七——時間間隔，8；
[0030]1(——氣測絕對滲透，III2
[0031]八V——大氣壓力下測得某一時間間隔的流體總增量，1111；
[0032]-含氣率，小數(shù)；
[0033]^——含水率，小數(shù)；
[0034]I； 8-注入氣體粘度8 ；
[0035]11雙——飽和巖樣的模擬地層水的粘度8。
[0036]所述的步驟1中，巖心鉆取直徑2.50^，長度不得低于直徑的2倍，不多于直徑的5倍。
[0037]本發(fā)明的實驗裝置結(jié)構(gòu)如下:
[0038]手搖泵連接巖心夾持器，手搖泵與巖心夾持器之間設(shè)有壓力表和圍壓兩通閥；氣瓶連通氣體注入裝置的一側(cè)，氣體加濕器的另一側(cè)連接巖心夾持器，氣瓶與氣體加濕器之間設(shè)有調(diào)壓閥，氣體加濕器與巖心夾持器之間設(shè)有壓力表和兩通閥；巖心夾持器連接氣液分離器的輸入端，氣液分離器的輸出端連接微量氣體流量計和量筒，量筒連接電子天平。
[0039]所述的氣體注入裝置為氣體加濕器。
[0040]所述的巖心夾持器通過帶刻度的微毛細(xì)管連接氣液分離器。
[0041]本發(fā)明的優(yōu)點效果如下:
[0042]使用簡單方便，同時能準(zhǔn)確的測量火山巖氣、水相對滲透率曲線。該方法對低滲氣藏開發(fā)的實驗研究具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0044]圖1為一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖中，1、氣瓶，2、調(diào)壓閥，3、氣體加濕器，4、壓力表，5、兩通閥，6、巖心夾持器，7、手搖泵，8、壓力表，9、圍壓兩通閥，10、帶刻度的微毛細(xì)管，11、氣液分離器，12、微量氣體流量計，13、量筒，14、電子天平。

【具體實施方式】
[0046]實施例
[0047]參照附圖1，本發(fā)明實驗裝置結(jié)構(gòu)為，圍壓手搖泵7連接巖心夾持器6，手搖泵7與巖心夾持器6之間設(shè)有壓力表8和圍壓兩通閥9 ；氣瓶1連通氣體加濕器3的一側(cè),氣體加濕器3的另一側(cè)連接巖心夾持器6，氣瓶1與氣體加濕器3之間設(shè)有調(diào)壓閥2，氣體加濕器3與巖心夾持器6之間設(shè)有壓力表4和兩通閥5 ；巖心夾持器6通過帶刻度的微毛細(xì)管10連接氣液分離器11的輸入端，氣液分離器11的輸出端連接微量氣體流量計12和量筒13，量筒13連接高精度電子天平14。
[0048]使用時，手搖泵7向巖心夾持器6提供圍壓，通過壓力表8讀出，并可在關(guān)閉圍壓兩通閥9以保持圍壓。氣體從氣瓶1流出，流經(jīng)調(diào)壓閥2，通過氣體加濕器3、兩通閥5注入巖心夾持器6，壓力表4可讀出入口壓力。氣體與液體通過巖心后從帶刻度的微毛細(xì)管10流出，流入氣液分離器11，氣體流入微量氣體流量計12，液體流入量筒13，同時，使用高精度電子天平14對進(jìn)行液體稱重。
[0049]本發(fā)明實驗方法包括如下步驟:
[0050]步驟1，巖心制備:取火山巖巖心，鉆取直徑2.50(3111，長度不得低于直徑的2倍，鉆取后用聚乙烯膜包好密封；
[0051]步驟2，巖樣氣測滲透率及孔隙度:巖樣在901烘干4小時后每半小時稱重一次，直至連續(xù)兩次質(zhì)量變化的相對誤差小于5%時，記錄此時巖樣質(zhì)量；將巖樣放入夾持器中，使用氮氣注入，記錄驅(qū)替壓差、出氣量，計算巖樣氣測滲透率；將巖心放入抽真空飽和裝置內(nèi)，將巖心飽和已抽真空的地層水，并稱重測量，從而計算出巖樣的孔隙體積及有效孔隙度；
[0052]步驟3，施加圍壓:將飽和模擬底層水后的巖樣裝入巖心夾持器，利用圍壓泵給巖心夾持器加圍壓，圍壓取值應(yīng)低于地層破壞壓力，對于特低滲透巖樣，其驅(qū)替壓差須高于啟動壓力，故圍壓的取值應(yīng)在地層破壞壓力與啟動壓力之間取值；
[0053]步驟4，巖樣氣驅(qū)水實驗:打開氣體注入裝置的調(diào)壓閥，給巖心夾持器提上游壓力，并在給定的上游壓力(如:5即幻下進(jìn)行氣驅(qū)水；初始壓差必須保證即能克服末端效應(yīng)又不產(chǎn)生紊流；記錄各個時刻的驅(qū)替時間、驅(qū)替壓差、累計流體產(chǎn)量、累計產(chǎn)水量和初始見氣點，并將數(shù)據(jù)填入原始數(shù)據(jù)表中；氣驅(qū)水達(dá)到束縛水狀態(tài)并進(jìn)行氣測滲透率后結(jié)束實驗；
[0054]氣、水相對滲透率的計算公式為:
[0055]^、丨0.)
%
[0056]=(11)
[0057]式中:
[0058]0.=^么(12)
81厶/
[0059]%二--八/)(13)
[0060]/,=^- (⑷
[0061]/^, ⑴)
[0062]其中:
[0063]、-氣體相對滲透率，小數(shù)；
[0064]——液體相對滲透率，小數(shù)；
[0065]-兩相流動時的氣體流量，1111/8
[0066]-單相流動時的氣體流量，此/^
[0067]\——累計出口水量，齓；
[0068]八V#-大氣壓力下測得某一時間間隔的氣增量，1111 ；
[0069]八V#——大氣壓力下測得某一時間間隔的水增量，1111；
[0070]八？-驅(qū)替壓差，1？8 ；
[0071]^-截面積，III2 ；
[0072]八七——時間間隔，8；
[0073]1(——氣測絕對滲透，III2
[0074]八V——大氣壓力下測得某一時間間隔的流體總增量，1111；
[0075]4——含氣率，小數(shù)；
[0076]^——含水率，小數(shù)；
[0077]9 8-注入氣體粘度8 ；
[0078]11雙——飽和巖樣的模擬地層水的粘度8。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1，巖心制備:取火山巖巖心，巖心鉆取后用聚乙烯膜包好密封； 步驟2，巖樣氣測滲透率及孔隙度:巖樣在90°C烘干4小時后每半小時稱重一次，直至連續(xù)兩次質(zhì)量變化的相對誤差小于5%時，記錄此時巖樣質(zhì)量；將巖樣放入夾持器中，使用氮氣注入，記錄驅(qū)替壓差、出氣量，計算巖樣氣測滲透率；將巖心放入抽真空飽和裝置內(nèi)，將巖心飽和已抽真空的地層水，并稱重測量，從而計算出巖樣的孔隙體積及有效孔隙度； 步驟3，施加圍壓:將飽和模擬底層水后的巖樣裝入巖心夾持器，利用圍壓泵給巖心夾持器加圍壓，圍壓的取值應(yīng)在地層破壞壓力與啟動壓力之間； 步驟4，巖樣氣驅(qū)水實驗:打開氣體注入裝置的調(diào)壓閥，給巖心夾持器提上游壓力，并在給定的上游壓力下進(jìn)行氣驅(qū)水；初始壓差必須保證即能克服末端效應(yīng)又不產(chǎn)生紊流；記錄各個時刻的驅(qū)替時間、驅(qū)替壓差、累計流體產(chǎn)量、累計產(chǎn)水量和初始見氣點，并將數(shù)據(jù)填入原始數(shù)據(jù)表中；氣驅(qū)水達(dá)到束縛水狀態(tài)并進(jìn)行氣測滲透率后結(jié)束實驗； 氣、水相對滲透率的計算公式為: 人=全C 10)-%(id
-fW /^w 式中:AF- ^1=-Tl(12)
8 At
KA (I,=--Δ/;(13)° P,AV.f =~^(14)g AV1 / =^-(15)w AV1 其中: Krg-氣體相對滲透率,小數(shù)； Krw——液體相對滲透率，小數(shù)； Qgi——兩相流動時的氣體流量，mL/s Qg-單相流動時的氣體流量，mL/s Vw——累計出口水量，mL ； AVg1-大氣壓力下測得某一時間間隔的氣增量，mL ； AVw1-大氣壓力下測得某一時間間隔的水增量，mL ； Δ P-驅(qū)替壓差，MPa ； A-截面積，Hl2 ; At-時間間隔，s ； K——氣測絕對滲透，μ Hi2 AV——大氣壓力下測得某一時間間隔的流體總增量，mL ； fg—含氣率，小數(shù)； fw—含水率，小數(shù)； U g-注入氣體粘度；mPa.s ； μ w——飽和巖樣的模擬地層水的粘度；mPa.S。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率的實驗方法，其特征在于所述的步驟I中，巖心鉆取直徑2.50cm,長度不得低于直徑的2倍，不多于直徑的5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率實驗方法的實驗裝置，其特征在于結(jié)構(gòu)如下:手搖泵(7)連接巖心夾持器(6)，手搖泵(7)與巖心夾持器(6)之間設(shè)有壓力表(8)和圍壓兩通閥(9);氣瓶(I)連通氣體注入裝置的一側(cè)，氣體加濕器(3)的另一側(cè)連接巖心夾持器出)，氣瓶(I)與氣體加濕器(3)之間設(shè)有調(diào)壓閥(2)，氣體加濕器(3)與巖心夾持器(6)之間設(shè)有壓力表(4)和兩通閥(5);巖心夾持器(6)連接氣液分離器(11)的輸入端，氣液分離器(11)的輸出端連接微量氣體流量計(12)和量筒(13)，量筒(13)連接電子天平(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率實驗方法的實驗裝置，其特征在于所述的氣體注入裝置為氣體加濕器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于測定火山巖氣、水相對滲透率實驗方法的實驗裝置，其特征在于所述的巖心夾持器(6)通過帶刻度的微毛細(xì)管(10)連接氣液分離器(11)。
【文檔編號】G01N15/08GK104316449SQ201410620541
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】潘一, 徐子健, 楊雙春 申請人:遼寧石油化工大學(xué)