本發(fā)明涉及油氣田勘探、開發(fā)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置及方法。

背景技術(shù)：

在室內(nèi)進(jìn)行致密巖石滲透率的測(cè)試方法可分為穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。其中穩(wěn)態(tài)法采用達(dá)西滲流定律，當(dāng)流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)測(cè)量巖心兩端的壓差、流量并結(jié)合其他參數(shù)計(jì)算滲透率。該方法原理簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)流程易于組建，可采用氣體或液體作為流動(dòng)介質(zhì)，是其他滲透率測(cè)試方法的標(biāo)定方法。穩(wěn)態(tài)法已有50余年的應(yīng)用歷史，在中高滲巖心滲透率測(cè)試方面發(fā)揮了重要的作用，然而進(jìn)行致密巖石滲透率測(cè)試時(shí)，微流量計(jì)量困難、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題制約了該方法的應(yīng)用。目前液體微流量的計(jì)量方法通常有體積法、天平稱重法、毛細(xì)管壓差法。體積法使用量筒、量杯等收集流出液體，用秒表計(jì)時(shí)，然后計(jì)算某一時(shí)間段內(nèi)的平均流量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是誤差可能較大，并且無(wú)法給出瞬時(shí)流量。天平稱重法計(jì)量精度取決于天平精度，缺點(diǎn)是人工計(jì)量時(shí)耗費(fèi)人力，而當(dāng)自動(dòng)采集時(shí)，如果滴與滴之間的間隔時(shí)間與設(shè)定的采樣周期不同步的話，即時(shí)流量將會(huì)出現(xiàn)很大的波動(dòng)，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量。毛細(xì)管壓差法是將已知參數(shù)的不銹鋼毛細(xì)管接入實(shí)驗(yàn)流程，使用差壓傳感器計(jì)量毛細(xì)管兩端的壓差，然后用毛細(xì)管滲流公式計(jì)算液體流量，由于流量微小需要配備高精度的差壓傳感器及采集軟件，而且該方法對(duì)毛細(xì)管內(nèi)壁處理及參數(shù)標(biāo)定精度要求較高。

但是，通過(guò)上述分析可知，雖然穩(wěn)態(tài)法滲透率測(cè)試原理簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)流程易于組建，是其他滲透率測(cè)試方法的標(biāo)定方法，但在致密巖石滲透率測(cè)試方面存在穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定狀態(tài)難以判斷及微流量計(jì)量困難等問(wèn)題。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置及方法，穩(wěn)定時(shí)間短，穩(wěn)定狀態(tài)判定簡(jiǎn)單，微流量計(jì)量容易。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置，包括：恒溫箱；第一活塞容器和第二活塞容器，第一活塞容器和第二活塞容器處于恒溫箱內(nèi)，第一活塞容器和第二活塞容器用來(lái)盛放試驗(yàn)用流體；巖心夾持器，其設(shè)置在恒溫箱內(nèi)，巖心夾持器的內(nèi)部用來(lái)夾持巖心樣品，巖心夾持器的兩端分別與第一活塞容器和第二活塞容器的出液端連接；圍壓泵，其用來(lái)對(duì)所述巖心夾持器內(nèi)的巖心樣品加圍壓，該圍壓泵具有跟蹤模式和定值模式，在所述跟蹤模式下，所述圍壓泵跟蹤所述巖心夾持器的入口壓力，進(jìn)而獲得所需的圍壓大小，在定值模式下，所述圍壓泵輸出定值的壓力；真空泵，其用來(lái)對(duì)巖心夾持器內(nèi)的巖心樣品的兩側(cè)抽真空；注入泵，其泵壓力可調(diào)節(jié)，注入泵與第一活塞容器接通，注入泵能夠?qū)⒌谝换钊萜鲀?nèi)的試驗(yàn)用流體注入巖心夾持器內(nèi)的巖心樣品的一側(cè)；以及回壓泵，其泵壓力可調(diào)節(jié)，回壓泵與第二活塞容器接通，回壓泵能夠?qū)⒌诙钊萜鲀?nèi)的試驗(yàn)用流體注入巖心夾持器內(nèi)的巖心樣品的另一側(cè)。

優(yōu)選地，巖心夾持器的兩端并聯(lián)截止閥，真空泵與巖心夾持器的一端連通，當(dāng)真空泵抽真空時(shí)，截止閥處于打開狀態(tài)。

優(yōu)選地，巖心夾持器的兩端接入壓力傳感器。

本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定方法，其包括以下步驟：(1)選擇實(shí)驗(yàn)用巖心樣品并將所述巖心樣品裝入巖心夾持器；(2)利用圍壓泵對(duì)所述巖心樣品加圍壓至3MPa；(3)利用真空泵對(duì)所述巖心樣品的兩側(cè)進(jìn)行抽真空；(4)利用流量泵對(duì)所述巖心樣品的兩側(cè)施加相同 的壓力，同時(shí)將圍壓泵設(shè)置為跟蹤模式，使得加載的圍壓始終大于流體壓力3MPa，此時(shí)，利用試驗(yàn)用流體對(duì)所述巖心樣品進(jìn)行流體飽和；(5)增大對(duì)所述巖心樣品的兩側(cè)施加的壓力至儲(chǔ)層壓力，重復(fù)步驟(4)中的流體飽和步驟，將圍壓泵設(shè)置為定值模式且加載圍壓至實(shí)際儲(chǔ)層上覆壓力值；(6)改變對(duì)所述巖心樣品的兩側(cè)施加的壓力，使得所述巖心樣品的兩側(cè)產(chǎn)生壓差，進(jìn)而使得所述試驗(yàn)用流體開始流動(dòng)；以及(7)當(dāng)流量泵流速穩(wěn)定時(shí)，流體流動(dòng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，記錄此時(shí)的流量，進(jìn)而根據(jù)達(dá)西公式計(jì)算待測(cè)致密巖石的滲透率。

優(yōu)選地，所述所述巖心樣品處于恒溫環(huán)境。

優(yōu)選地，所述步驟(3)的中的真空度為133Pa，且抽真空時(shí)間大于18小時(shí)。

優(yōu)選地，所述巖心夾持器的兩端分別連接有注入泵和回壓泵，所述注入泵和所述回壓泵的泵壓可調(diào)節(jié)，所述注入泵對(duì)所述巖心樣品的進(jìn)口側(cè)加壓，所述回壓泵對(duì)所述巖心樣品的出口側(cè)加壓。

優(yōu)選地，所述注入泵和所述回壓泵與所述巖心夾持器的兩端之間分別接入活塞容器，所述活塞容器內(nèi)盛裝有試驗(yàn)用流體，所述注入泵和所述回壓泵驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的活塞容器來(lái)對(duì)所述巖心樣品進(jìn)行流體飽和。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：通過(guò)在巖心樣品的出口端采用壓力泵(回壓泵)設(shè)計(jì)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)流體計(jì)量、回壓控制以及流體狀態(tài)判定等功能，不需要另外配備流量計(jì)量裝置及回壓控制。同時(shí)，通過(guò)恒壓差測(cè)流速的方法可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層條件下巖石液體滲透率的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果更為可靠，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置的示意圖。

主要附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-真空泵，2-注入泵，3-圍壓泵，4-回壓泵，5-恒溫箱，6-巖心夾持器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

實(shí)施例1

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置，包括恒溫箱5、第一活塞容器17、第二活塞容器18、巖心夾持器6、圍壓泵3、真空泵1、注入泵2及回壓泵4。其中第一活塞容器17和第二活塞容器18處于恒溫箱5內(nèi)，第一活塞容器17和第二活塞容器18用來(lái)盛放試驗(yàn)用流體。巖心夾持器6也設(shè)置在恒溫箱5內(nèi)，巖心夾持器6的內(nèi)部用來(lái)夾持巖心樣品，巖心夾持器6的兩端分別與第一活塞容器17和第二活塞容器18的出液端連接。本實(shí)施例的恒溫箱5的溫度可設(shè)定，在具體測(cè)定時(shí)，保證巖心夾持器6內(nèi)的巖心樣品和第一活塞容器17和第二活塞容器18內(nèi)的試驗(yàn)用流體處于恒溫狀態(tài)。另外，圍壓泵3具有跟蹤模式和定值模式，圍壓泵3用來(lái)對(duì)巖心夾持器6內(nèi)的巖心樣品加圍壓，通過(guò)圍壓泵3跟蹤入口壓力，進(jìn)而獲得所需的圍壓大小，能夠保證巖心樣品所受的凈圍壓為定值。真空泵1用來(lái)對(duì)巖心夾持器6內(nèi)的巖心樣品的兩側(cè)抽真空，為接下來(lái)巖心樣品飽和流體做準(zhǔn)備。注入泵2的泵壓力可調(diào)節(jié)，注入泵2與第一活塞容器17接通，注入泵2能夠?qū)⒌谝换钊萜?7內(nèi)的試驗(yàn)用流體注入巖心夾持器6內(nèi)的巖心樣品的一側(cè)。還有，回壓泵4的泵壓力可調(diào)節(jié)，回壓泵4與第二活塞容器18接通，回壓泵4能夠?qū)⒌诙钊萜?8內(nèi)的試驗(yàn)用流體注入巖心夾持器6內(nèi)的巖心樣品的另一側(cè)，通過(guò)設(shè)置回壓泵4的壓力，可獲得不同的出口壓力，同時(shí)具有流動(dòng)狀態(tài)判斷及微流量計(jì)量功能。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，巖心夾持器6的兩端并聯(lián)截止閥，此時(shí)，真空泵1與巖心夾持器6的一端連通即可，當(dāng)真空泵1抽真空時(shí)，截止閥處于打開狀 態(tài)。這樣，真空泵1可以對(duì)巖心夾持器6的兩端同時(shí)進(jìn)行抽真空。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，為了測(cè)定巖心夾持器6兩端的壓力大小，在巖心夾持器6的兩端分別接入壓力傳感器14和壓力傳感器15，壓力傳感器14和壓力傳感器15用來(lái)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

另外，本實(shí)施例的儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置還包括一些閥門，由于圍壓泵3、真空泵1、注入泵2及回壓泵4需要獨(dú)立工作，需要設(shè)置相應(yīng)的閥門，具體地，真空泵1與巖心夾持器6之間接入閥門7，第一活塞容器17與巖心夾持器6之間接入閥門9，第二活塞容器18與巖心夾持器6之間接入閥門10，圍壓泵3與巖心夾持器6之間接入閥門12，同時(shí)接入壓力傳感器16，注入泵2與第一活塞容器17之間接入閥門11，回壓泵4與第二活塞容器18之間接入閥門13。

以下為一種優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)定裝置的具體測(cè)試過(guò)程說(shuō)明如下：

1)將待測(cè)巖心樣品放入巖心夾持器6中，通過(guò)圍壓泵3對(duì)巖心樣品加載3MPa圍壓(初始值)，然后調(diào)節(jié)恒溫箱5溫度到設(shè)定溫度。

2)關(guān)閉閥門9、10，打開閥門7、8，真空泵1對(duì)巖心樣品進(jìn)行抽真空，真空度達(dá)到133Pa時(shí)抽空18小時(shí)以上。

3)抽真空結(jié)束后，關(guān)閉閥門7，設(shè)置注入泵2及回壓泵4的壓力為相同值，打開閥門9、10，開始向巖心樣品內(nèi)飽和流體，同時(shí)將圍壓泵3設(shè)置為跟蹤模式，使圍壓始終大于初始值3MPa。當(dāng)注入泵2或回壓泵4的流量為0時(shí)，表明巖心樣品在此壓力下已充分飽和流體，然后增大注入泵2及回壓泵4的壓力值到下一數(shù)值。

4)重復(fù)步驟3，直到巖心樣品孔隙壓力達(dá)到儲(chǔ)層壓力，此時(shí)巖心樣品內(nèi)流體加壓飽和結(jié)束，巖心樣品兩端壓力相同且為儲(chǔ)層壓力值。將圍壓泵3設(shè)置為定值模式，然后加載圍壓到實(shí)際儲(chǔ)層上覆壓力值。

5)將回壓泵4的壓力設(shè)置為一個(gè)較低值，使巖心樣品上下游產(chǎn)生某一壓差，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)流體開始流動(dòng)，注入泵2內(nèi)的活塞向前推進(jìn)，回壓泵4內(nèi)的活塞后退。采集軟件實(shí)時(shí)記錄上下游壓力、泵排量及相應(yīng)時(shí)間。

6)當(dāng)退泵速度恒定時(shí)流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定，記錄該流速，進(jìn)而根據(jù)達(dá)西公式計(jì)算巖石滲透率。

實(shí)施例2

根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施方式的一種儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定方法，包括如下步驟(結(jié)合圖1進(jìn)行說(shuō)明)：

(1)選擇實(shí)驗(yàn)用巖心樣品并將巖心樣品裝入巖心夾持器6；

(2)利用圍壓泵3對(duì)巖心樣品加圍壓至初始值；

(3)利用真空泵1對(duì)巖心樣品的兩側(cè)進(jìn)行抽真空；

(4)利用流量泵對(duì)巖心樣品的兩側(cè)施加相同的壓力，同時(shí)將圍壓泵3設(shè)置為跟蹤模式，使得加載的圍壓始終比流體壓力大3MPa，此時(shí)，利用試驗(yàn)用流體對(duì)巖心樣品進(jìn)行流體飽和；

(5)增大對(duì)巖心樣品的兩側(cè)施加的壓力至儲(chǔ)層壓力，重復(fù)步驟(4)中的流體飽和步驟，將圍壓泵3設(shè)置為定值模式且加載圍壓至實(shí)際儲(chǔ)層上覆壓力值；

(6)改變對(duì)巖心樣品的兩側(cè)施加的壓力，使得巖心樣品的兩側(cè)產(chǎn)生壓差，進(jìn)而使得試驗(yàn)用流體開始流動(dòng)；以及

(7)當(dāng)試驗(yàn)用流體的流動(dòng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，記錄在穩(wěn)定階段的流量泵的泵排量的差值和相應(yīng)的時(shí)間，根據(jù)泵排量的差值和相應(yīng)的時(shí)間計(jì)算流體流量，進(jìn)而根據(jù)達(dá)西公式計(jì)算待測(cè)致密巖石的滲透率。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，巖心樣品處于恒溫環(huán)境。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，步驟(3)的中的真空度為133Pa，且抽真空時(shí)間大于18小時(shí)。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，巖心夾持器6的兩端分別連接有注入泵2和回壓泵4，注入泵2和回壓泵4的泵壓可調(diào)節(jié)，注入泵2對(duì)巖心樣品的進(jìn)口側(cè)加壓，回壓泵4對(duì)巖心樣品的出口側(cè)加壓。

作為一種優(yōu)選實(shí)施例，注入泵2和回壓泵4與巖心夾持器6的兩端之間 分別接入活塞容器，活塞容器內(nèi)盛裝有試驗(yàn)用流體，注入泵2和回壓泵4驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的活塞容器來(lái)對(duì)巖心樣品進(jìn)行流體飽和。具體地，注入泵2與巖心夾持器6之間可以接入第一活塞容器17，回壓泵4與巖心夾持器6之間可以接入第二活塞容器18。

需要說(shuō)明的是，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄泵缸內(nèi)的活塞運(yùn)移與時(shí)間的關(guān)系，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)變成線性關(guān)系時(shí)判定流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定并計(jì)算流量，然后根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算滲透率。另外，通過(guò)電腦軟件自動(dòng)采集注入泵2、回壓泵4、圍壓泵3及壓力傳感器的各項(xiàng)輸出參數(shù)。實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)時(shí)，在巖心樣品的出口設(shè)置回壓泵4，回壓泵4為精密壓力泵，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)微流量計(jì)量以及回壓控制等功能，不需要另外配備流量計(jì)量裝置及回壓控制，采用恒壓差測(cè)流速的方法可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層條件下致密巖石液體滲透率的測(cè)試。

綜上，本實(shí)施例的儲(chǔ)層條件下致密巖石的液體滲透率的測(cè)定裝置及方法，通過(guò)在巖心樣品的出口端采用壓力泵(回壓泵)設(shè)計(jì)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)流體計(jì)量、回壓控制以及流體狀態(tài)判定等功能，不需要另外配備流量計(jì)量裝置及回壓控制。同時(shí)，通過(guò)恒壓差測(cè)流速的方法可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層條件下巖石液體滲透率的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果更為可靠，具有良好的應(yīng)用前景。

前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說(shuō)明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。