低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)一種低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置包括：測(cè)量模塊，其包括巖心夾持器、環(huán)壓泵、高壓氣源；所述夾持器出氣口與流量計(jì)相通；所述巖心夾持器與所述高壓氣源之間設(shè)有第二壓力傳感器；所述巖心夾持器與所述流量計(jì)之間設(shè)有第一壓力傳感器；計(jì)算模塊，計(jì)算出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。通過(guò)本申請(qǐng)?zhí)峁┑牡蜐B透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，能夠測(cè)量出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置及測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及油氣田開(kāi)發(fā)巖心實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟 動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 致密氣藏分布廣泛并且儲(chǔ)有豐富的天然氣等可燃?xì)怏w，所以開(kāi)發(fā)致密氣藏是增儲(chǔ) 上產(chǎn)的重要舉措。20世紀(jì)70年代美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)將儲(chǔ)層滲透率小于0. 1*1(Γ3立方 微米的氣藏不含裂縫定義為致密氣藏，借鑒該標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的大氣田如蘇里格須家河氣田50% 以上巖心的常規(guī)空氣滲透率小于0. 1*10 3立方微米。致密氣藏由于其復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)和致 密性在流體滲流特征方面與常規(guī)氣藏儲(chǔ)層存在較大差異，搞清楚氣體在致密巖心中的流動(dòng) 特性及其影響因素可為類(lèi)似氣藏的有效開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。
[0003] 由于低滲透儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)和表面物理性質(zhì)極為復(fù)雜，所以低滲透巖石儲(chǔ)層中氣 體的滲流機(jī)理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律等都與一般中高滲透砂巖儲(chǔ)集層有很大不同。研究表明，低滲透儲(chǔ) 層的孔隙變尺度和微尺度效應(yīng)使得其中流體流動(dòng)更加復(fù)雜化，主要表現(xiàn)為非線性滲流特征 和存在啟動(dòng)壓力梯度。啟動(dòng)壓力梯度是控制低滲透儲(chǔ)層氣體滲流特征和影響采收率的重要 參數(shù)，它的存在將影響低滲透氣藏開(kāi)發(fā)方案編制、井網(wǎng)設(shè)計(jì)、開(kāi)采方式優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。 所以亟需一種能夠測(cè)量出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度的裝置，進(jìn)而通過(guò)所測(cè)量的氣 體滲流啟動(dòng)壓力梯度優(yōu)化低滲透氣藏的開(kāi)發(fā)方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)低滲透氣藏合理開(kāi)采。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝 置及測(cè)量方法，以能夠測(cè)量出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。
[0005] 本申請(qǐng)所提供的一種低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，包括：
[0006] 測(cè)量模塊，其包括巖心夾持器、環(huán)壓栗、高壓氣源，所述巖心夾持器具有夾持器進(jìn) 氣口、夾持器出氣口以及圍壓進(jìn)入口，其用于裝入巖心樣本；所述環(huán)壓泵與所述圍壓進(jìn)入口 相通，其用于向所述巖心樣本施加圍壓以模擬地層環(huán)境；所述高壓氣源與所述夾持器進(jìn)氣 口相通，其用于向所述巖心樣本的進(jìn)氣端注氣；所述夾持器出氣口與流量計(jì)相通，所述流量 計(jì)用于在所述巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述出氣端的氣體體積流量 Q;所述巖心夾持器與所述高壓氣源之間設(shè)有第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器用于在 所述巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的進(jìn)氣端的壓力Ρ 2;所述 巖心夾持器與所述流量計(jì)之間設(shè)有第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器用于在所述巖心 樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的出氣端的壓力Pi;
[0007] 計(jì)算模塊，其用于將所述測(cè)量模塊測(cè)得的所述進(jìn)氣端的壓力？2、所述出氣端的壓 力Pi以及所述出氣端的氣體體積流量Q代入氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式計(jì)算出低滲透 儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度，所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式為：
[0008] 2 - P' KA 一 L
[0009] 其中，λ為氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度，單位為兆帕每米；P2為所述進(jìn)氣端的壓力，單 位為兆帕；Pi為所述出氣端的壓力，單位為兆帕；Ps。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓力，單位為兆帕；L 為巖心樣本長(zhǎng)度，單位為米;A為巖心樣本橫截面面積，單位為平方米；Q為所述出氣端的氣 體體積流量，單位為立方米每秒；K為絕對(duì)滲透率，單位為毫達(dá)西；μ為氣體的粘度，單位為 毫帕斯卡秒。
[0010] 優(yōu)選的，所述高壓氣源與所述第二壓力傳感器之間設(shè)有調(diào)壓閥，以調(diào)節(jié)所述高壓 氣源向所述巖心樣本的進(jìn)氣端注氣的壓力大小。
[0011] 優(yōu)選的，所述流量計(jì)為皂膜流量計(jì)和/或氣體質(zhì)量流量計(jì)。
[0012] 優(yōu)選的，所述第一壓力傳感器與所述皂膜流量計(jì)之間設(shè)有第一閥門(mén)；所述第一壓 力傳感器與所述氣體質(zhì)量流量計(jì)之間設(shè)有第二閥門(mén)。
[0013] 優(yōu)選的，所述高壓氣源為空氣或者氮?dú)?，其注氣壓力不大?0兆帕。
[0014] 優(yōu)選的，所述環(huán)壓栗向所述巖心樣本施加的圍壓不大于70兆帕。
[0015] 本申請(qǐng)還提供一種采用如上所述低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置的 低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法，包括：
[0016] 向巖心樣本施加圍壓以模擬地層環(huán)境，所述巖心樣本具有進(jìn)氣端以及出氣端；
[0017] 向所述進(jìn)氣端注氣直至所述出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定，測(cè)量此時(shí)所述進(jìn)氣端的 壓力ρ2、所述出氣端的壓力Pi以及所述出氣端的氣體體積流量Q ;
[0018] 將所述進(jìn)氣端的壓力p2、所述出氣端的壓力Pl以及所述出氣端的氣體體積流量Q 代入所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式計(jì)算出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。
[0019] 優(yōu)選的，通過(guò)恒定壓力向所述進(jìn)氣端注氣。
[0020] 優(yōu)選的，所述恒定壓力不大于10兆帕。
[0021] 優(yōu)選的，所述巖心樣本的直徑為2. 4厘米至2. 6厘米、或3. 6厘米至4. 0厘米，所 述巖心樣本的長(zhǎng)度不小于所述巖心樣本直徑的1. 5倍。
[0022]通過(guò)以上所述，可以看出本申請(qǐng)所提供的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量 裝置包括測(cè)量模塊和計(jì)算模塊，首先由測(cè)量模塊測(cè)量計(jì)算低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯 度所需的參數(shù)，然后由所述計(jì)算模塊將所測(cè)得的參數(shù)代入所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá) 式進(jìn)而獲得低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度，所以本申請(qǐng)所提供的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流 啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置能夠測(cè)量出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根 據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式提供的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置 示意圖；
[0025] 圖2是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式中氣體單相滲流在巖心樣本中的壓力分布不意圖；
[0026] 圖3是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式所提供低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法 的流程圖；
[0027] 圖4是本申請(qǐng)一個(gè)具體實(shí)施例中四個(gè)巖心樣本的進(jìn)氣端壓力與擬出口壓力關(guān)系 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)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 例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保 護(hù)的范圍。
[0029] 請(qǐng)參考圖1，一種低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，包括：測(cè)量模塊， 其包括巖心夾持器1、環(huán)壓泵3、高壓氣源2,所述巖心夾持器1具有夾持器進(jìn)氣口、夾持器出 氣口以及圍壓進(jìn)入口，其用于裝入巖心樣本；所述環(huán)壓泵 3與所述圍壓進(jìn)入口相通，其用于 向所述巖心樣本施加圍壓以模擬地層環(huán)境；所述高壓氣源2與所述夾持器進(jìn)氣口相通，其 用于向所述巖心樣本的進(jìn)氣端注氣；所述夾持器出氣口與流量計(jì)相通，所述流量計(jì)用于在 所述巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述出氣端的氣體體積流量Q ;所述巖 心夾持器與所述高壓氣源2之間設(shè)有第二壓力傳感器7,所述第二壓力傳感器7用于在所述 巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的進(jìn)氣端的壓力p 2 ;所述巖心 夾持器1與所述流量計(jì)之間設(shè)有第一壓力傳感器6,所述第一壓力傳感器6用于在所述巖心 樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的出氣端的壓力Pi ;計(jì)算模塊13， 其用于將所述測(cè)量模塊測(cè)得的所述進(jìn)氣端的壓力P2、所述出氣端的壓力Pi以及所述出氣端 的氣體體積流量Q代入氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式計(jì)算出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓 力梯度。
[0030] 所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式為：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于，包括： 測(cè)量模塊，其包括巖心夾持器、環(huán)壓泵、高壓氣源；所述巖心夾持器具有夾持器進(jìn)氣口、 夾持器出氣口以及圍壓進(jìn)入口，其用于裝入巖心樣本；所述環(huán)壓泵與所述圍壓進(jìn)入口相通， 其用于向所述巖心樣本施加圍壓以模擬地層環(huán)境；所述高壓氣源與所述夾持器進(jìn)氣口相 通，其用于向所述巖心樣本的進(jìn)氣端注氣；所述夾持器出氣口與流量計(jì)相通，所述流量計(jì)用 于在所述巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述出氣端的氣體體積流量Q ;所 述巖心夾持器與所述高壓氣源之間設(shè)有第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器用于在所述 巖心樣本的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的進(jìn)氣端的壓力P 2 ;所述巖心 夾持器與所述流量計(jì)之間設(shè)有第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器用于在所述巖心樣本 的出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定時(shí)測(cè)量所述巖心樣本的出氣端的壓力Pi ; 計(jì)算模塊，其用于將所述測(cè)量模塊測(cè)得的所述進(jìn)氣端的壓力p2、所述出氣端的壓力Pl 以及所述出氣端的氣體體積流量Q代入氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式計(jì)算出低滲透儲(chǔ)層 氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度，所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式為： 2'? 2 λ_^2 ΚΑ ' _ L . ? 其中，λ為氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度，單位為兆帕每米；ρ2為所述進(jìn)氣端的壓力，單位為 兆帕；Pl為所述出氣端的壓力，單位為兆帕；PS。為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓力，單位為兆帕；L為巖 心樣本長(zhǎng)度，單位為米;A為巖心樣本橫截面面積，單位為平方米；Q為所述出氣端的氣體體 積流量，單位為立方米每秒；K為絕對(duì)滲透率，單位為毫達(dá)西；μ為氣體的粘度，單位為毫帕 斯卡秒。
2. 如權(quán)利要求1所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于：所 述高壓氣源與所述第二壓力傳感器之間設(shè)有調(diào)壓閥，以調(diào)節(jié)所述高壓氣源向所述巖心樣本 的進(jìn)氣端注氣的壓力大小。
3. 如權(quán)利要求1所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于：所 述流量計(jì)為皂膜流量計(jì)和/或氣體質(zhì)量流量計(jì)。
4. 如權(quán)利要求3所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于：所 述第一壓力傳感器與所述皂膜流量計(jì)之間設(shè)有第一閥門(mén)；所述第一壓力傳感器與所述氣體 質(zhì)量流量計(jì)之間設(shè)有第二閥門(mén)。
5. 如權(quán)利要求1所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于：所 述高壓氣源為空氣或者氮?dú)?，其注氣壓力不大?0兆帕。
6. 如權(quán)利要求1所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置，其特征在于：所 述環(huán)壓泵向所述巖心樣本施加的圍壓不大于70兆帕。
7. -種采用如權(quán)利要求1所述低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量裝置的低滲透 儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法，其特征在于，包括： 向巖心樣本施加圍壓以模擬地層環(huán)境，所述巖心樣本具有進(jìn)氣端以及出氣端； 向所述進(jìn)氣端注氣直至所述出氣端的氣體體積流量穩(wěn)定，測(cè)量此時(shí)所述進(jìn)氣端的壓力 Ρ2、所述出氣端的壓力Pl以及所述出氣端的氣體體積流量Q ; 將所述進(jìn)氣端的壓力P2、所述出氣端的壓力Ρι以及所述出氣端的氣體體積流量Q代入 所述氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度表達(dá)式計(jì)算出低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度。
8. 如權(quán)利要求7所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法，其特征在于：通 過(guò)恒定壓力向所述進(jìn)氣端注氣。
9. 如權(quán)利要求8所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法，其特征在于：所 述恒定壓力不大于10兆帕。
10. 如權(quán)利要求7所述的低滲透儲(chǔ)層氣體滲流啟動(dòng)壓力梯度測(cè)量方法，其特征在于：所 述巖心樣本的直徑為2. 4厘米至2. 6厘米、或3. 6厘米至4. 0厘米，所述巖心樣本的長(zhǎng)度不 小于所述巖心樣本直徑的1. 5倍。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104297126SQ201410553044
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】徐軒, 胡勇, 朱華銀, 王慶生, 田姍姍, 焦春艷, 黃偉崗, 姜燕東, 徐婷, 張玉豐, 沈偉軍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司