低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置及測定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置。該裝置包括氣驅(qū)單元、液驅(qū)單元、第一六通閥、圍壓泵、巖心夾持器、第二六通閥、液體測量單元和氣體測量單元；氣體測量單元包括干燥器、精密電子秤和氣體質(zhì)量流量計，干燥器的出口端與氣體質(zhì)量流量計相連通，干燥器設(shè)置在精密電子秤上；氣驅(qū)單元和液驅(qū)單元通過第一六通閥與巖心夾持器的進(jìn)口相連通，液體測量單元和干燥器的進(jìn)口端通過第二六通閥與巖心夾持器的出口相連通，圍壓泵與巖心夾持器的圍壓口相連通。本發(fā)明還提供一種低滲致密巖心氣水相對滲透率測定方法，其使用上述的測定裝置。本發(fā)明的測定裝置和測定方法能夠精確地獲得巖心出口端水相數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確獲得氣水相對滲透率。
【專利說明】低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置及測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置及測定方法，屬于石油開 采【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 油藏的巖石和流體的物性參數(shù)是油田開發(fā)和油藏工程研究的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是編 制油氣田開發(fā)方案和計算儲量、研究儲層性質(zhì)、進(jìn)行油層對比、分析油田動態(tài)的重要依據(jù)。 室內(nèi)開發(fā)實驗是獲取巖石、流體W及流體與巖石共同作用的物性參數(shù)的主要手段。而相對 滲透率的測量是室內(nèi)開發(fā)實驗中最重要、最基本的測量方法和技術(shù)。目前，在石油地質(zhì)行 業(yè)，巖也分析試驗工作中，現(xiàn)有的相滲測試方法主要針對中高滲油氣藏，對于低滲-致密油 氣藏，由于其具有物性復(fù)雜、滲流規(guī)律異常的特點，現(xiàn)有相滲測試規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不適用于 低滲-致密巖也。
[0003] 非穩(wěn)態(tài)法氣-油（水）相對滲透率測定是WBuckl巧-Leverett-維兩相氣驅(qū)水 前緣推進(jìn)理論為基礎(chǔ)的。忽略毛管壓力和重力作用，假設(shè)兩相不互溶流體不可壓縮，巖樣任 一界面內(nèi)氣液飽和度是均勻的。實驗時不是同時向巖也中注入兩種流體，而是將巖也事先 用一種流體飽和，用另一種流體進(jìn)行驅(qū)替。在氣驅(qū)水過程中，氣水飽和度在多孔介質(zhì)中的分 布是距離和時間的函數(shù)，該個過程稱為非穩(wěn)定過程。按照模擬條件的要求，在氣藏巖樣上進(jìn) 行恒壓差或者恒速度氣驅(qū)水實驗，在巖樣出口端記錄每種流體的產(chǎn)量和巖樣兩端的壓力差 隨時間的變化，用非穩(wěn)態(tài)法計算得到氣一水相對滲透率，并繪制氣一水相對滲透率與含水 飽和度的關(guān)系曲線。
[0004] 上述現(xiàn)有非穩(wěn)態(tài)法氣-水相對滲透率測定實驗方法，采用水體積計量管作為水相 體積量的計量裝置，在氣驅(qū)水過程中，記錄巖樣出口端的出水量。水體積計量管的最小分度 值為0.山以對于孔滲性較好的巖也，實驗過程中氣驅(qū)出的水量較多，可W較準(zhǔn)確地對出水 量進(jìn)行計量，因此該方法適用于中、高滲等常規(guī)巖也測試。但對于低滲-致密巖也來講，其 孔隙度和滲透率較常規(guī)巖也都要低得多（滲透率可低至0. 1血W下，孔隙度可低至10%W 下），在實驗過程中，氣驅(qū)出的水量會很少，該樣由于精度達(dá)不到要求，若仍采用水體積計量 管，無法準(zhǔn)確獲得巖也出口端水相體積，甚至根本無法計量。
[0005] 因此，現(xiàn)有的氣一水相對滲透率測定方法無法獲得精確的巖也出口端水相數(shù)據(jù)， 實驗結(jié)果不可靠甚至完全錯誤，限制了實驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種低滲致密巖也氣水相對 滲透率測定裝置及測定方法，能夠較精確地獲得巖也出口端水相數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確獲得氣水 相對滲透率。
[0007] 本發(fā)明的目的通過W下技術(shù)方案得W實現(xiàn)：
[0008] -種低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置，該裝置包括氣驅(qū)單元、液驅(qū)單元、第 一六通閥、圍壓粟、巖也夾持器、第二六通閥、液體測量單元和氣體測量單元；
[0009] 所述巖也夾持器包括進(jìn)口、出口和圍壓口；
[0010] 所述氣體測量單元包括干燥器、精密電子砰和氣體質(zhì)量流量計，所述干燥器包括 進(jìn)口端和出口端，所述干燥器的出口端與所述氣體質(zhì)量流量計相連通，所述干燥器設(shè)置在 所述精密電子砰上；
[0011] 所述氣驅(qū)單元和所述液驅(qū)單元分別通過第一六通閥與所述巖也夾持器的進(jìn)口相 連通，所述液體測量單元和所述干燥器的進(jìn)口端分別通過第二六通閥與所述巖也夾持器的 出口相連通，所述圍壓粟與所述巖也夾持器的圍壓口相連通。
[0012] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，所述氣驅(qū)單元為高壓氣體（例 如氮氣）的發(fā)生及驅(qū)替單元，用于將氣體注入巖也進(jìn)行驅(qū)替；所述液驅(qū)單元將驅(qū)替液體注 入巖也進(jìn)行驅(qū)替；所述液體測量單元能夠測量從巖也夾持器出口流出的液體；所述氣體測 量單元能夠測量氣驅(qū)水狀態(tài)下從巖也夾持器出口流出的液體及氣體。第一六通閥和第二六 通閥能夠?qū)崿F(xiàn)管路的快速切換。
[0013] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，干燥器和精密電子砰的組合能 夠精確測得氣驅(qū)水狀態(tài)下從巖也夾持器出口流出的被驅(qū)替的液體的量，能夠較精確地獲得 巖也出口端水相數(shù)據(jù)，提高測量精度，克服低滲致密巖也氣水相對滲透率測定水相計量誤 差大、無法計量的缺點；優(yōu)選的，所述精密電子砰的精度為0. 005g。
[0014] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，優(yōu)選的，所述氣驅(qū)單元包括氣 源、氣體增壓粟、高壓容器和加濕器，所述氣源、氣體增壓粟、高壓容器、加濕器依次連通，所 述加濕器分別與所述高壓容器和所述第一六通閥相連通。
[0015] 根據(jù)具體實施方案，上述氣驅(qū)單元還包括第一氣驅(qū)閥口和第二氣驅(qū)閥口，所述第 一氣驅(qū)閥口設(shè)置在所述氣源和所述氣體增壓粟之間，所述第二氣驅(qū)閥口設(shè)置在所述加濕器 和所述第一六通閥之間。第一氣驅(qū)閥口和第二氣驅(qū)閥口可W開關(guān)氣驅(qū)單元的管路。
[0016] 根據(jù)具體實施方案，上述氣驅(qū)單元還包括氣驅(qū)單元壓力感受器，所述氣驅(qū)單元壓 力感受器是指在氣驅(qū)單元管路中，用于測定氣驅(qū)單元驅(qū)替氣流的壓力，優(yōu)選將氣驅(qū)單元壓 力感受器設(shè)置在加濕器上。
[0017] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，優(yōu)選的，所述液驅(qū)單元包括驅(qū) 替粟和模擬地層水源，所述模擬地層水源分別與所述驅(qū)替粟和所述第一六通閥相連通。
[0018] 上述的模擬地層水源能夠產(chǎn)生模擬地層水，模擬地層水能夠模擬油藏油層水的理 化狀態(tài)。
[0019] 根據(jù)具體實施方案，上述液驅(qū)單元還包括液驅(qū)閥口，所述液驅(qū)閥口設(shè)置在所述模 擬地層水源和所述驅(qū)替粟之間。
[0020] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，優(yōu)選的，所述液體測量單元包 括量筒、至少一個的水體積計量管，所述水體積計量管串聯(lián)連接所述量筒后與所述第二六 通閥相連接。
[0021] 上述的量筒是通過轉(zhuǎn)接閥口串聯(lián)進(jìn)入液體測量單元的管路的；多個的水體積計量 管通過轉(zhuǎn)接閥口實現(xiàn)串聯(lián)連接，然后連接進(jìn)入液體測量單元的管路。
[0022] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定裝置中，優(yōu)選的，該測定裝置還包括第 一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設(shè)置在所述巖也夾持器的進(jìn)口和第 一六通閥之間，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述巖也夾持器的出口和第二六通閥之間。
[0023] 本發(fā)明還提供一種低滲致密巖也氣水相對滲透率測定方法，其使用上述的低滲致 密巖也氣水相對滲透率測定裝置，包括如下步驟：
[0024] 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通液驅(qū)單元、液體測量單元，關(guān)閉氣驅(qū)單元、氣 體測量單元；
[00巧]將已飽和模擬地層水的巖樣裝入巖也夾持器，用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模擬地 層水源中的模擬地層水通過巖樣，待巖也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止；
[0026] 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通氣驅(qū)單元、氣體測量單元，關(guān)閉液驅(qū)單元、液 體測量單元；
[0027] 氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖也夾持器中的模擬地層水，記錄各個時刻的產(chǎn)氣量及產(chǎn)水 量；
[0028] 氣驅(qū)水至殘余水狀態(tài)，測定殘余水狀態(tài)下氣相有效滲透率；
[0029] 在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率測定后，再W1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力 分別測定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生奈流；如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效 滲透率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10 %，則發(fā)生奈流，實驗失敗，重新選擇驅(qū)替壓力， 再次進(jìn)行實驗。
[0030] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定方法中，用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模 擬地層水源中的模擬地層水通過巖樣，其目的是使巖也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定，因此，其 恒定的液體壓力沒有具體的限定，只需使液體流過，達(dá)到流量穩(wěn)定即可。
[0031] 上述的用驅(qū)替粟W恒定液體壓力使模擬地層水源中的模擬地層水通過巖樣，待巖 也夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止的步驟可W得到計算水相滲透率的參數(shù)。
[0032] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定方法中，氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖也夾持器 中的模擬地層水中，恒壓驅(qū)替根據(jù)空氣滲透率、水相滲透率選取合適的驅(qū)替壓差，即恒壓的 驅(qū)替壓力選擇依據(jù)是一般滲透率越低選擇的驅(qū)替壓差越大。實驗測定的過程中可W在經(jīng) 驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行幾次嘗試。初始壓差必須保證既能克服末端效應(yīng)又不產(chǎn)生奈流，可選擇 5. 5MPa的壓差進(jìn)行實驗。對于如何判斷產(chǎn)生奈流，即在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率 測定后，再W1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力分別測定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生奈流； 如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效滲透率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10%， 則發(fā)生奈流，實驗失敗，重新選擇驅(qū)替壓力，再次進(jìn)行實驗。
[0033] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定方法中，優(yōu)選的，該測定方法還包括測 定模擬地層水的密度，將測得的從巖也夾持器出口流出的被驅(qū)替的驅(qū)出水的重量換算成體 積的步驟。
[0034] 上述的低滲致密巖也氣水相對滲透率測定方法中，優(yōu)選的，該測定方法還包括對 所得的數(shù)據(jù)用非穩(wěn)態(tài)法計算得到氣水相對滲透率，并繪制氣水相對滲透率與含水飽和度的 關(guān)系曲線的步驟。
[00巧]上述的非穩(wěn)態(tài)法計算氣水相對滲透率是指Buckley-Leverett-維驅(qū)替機(jī)理推導(dǎo) 的不穩(wěn)定法相對滲透率計算方法，其計算公式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：該裝置包括氣驅(qū)單元、 液驅(qū)單元、第一六通閥、圍壓泵、巖心夾持器、第二六通閥、液體測量單元和氣體測量單元； 所述巖心夾持器包括進(jìn)口、出口和圍壓口； 所述氣體測量單元包括干燥器、精密電子秤和氣體質(zhì)量流量計，所述干燥器包括進(jìn)口 端和出口端，所述干燥器的出口端與所述氣體質(zhì)量流量計相連通，所述干燥器設(shè)置在所述 精密電子秤上； 所述氣驅(qū)單元和所述液驅(qū)單元分別通過第一六通閥與所述巖心夾持器的進(jìn)口相連通， 所述液體測量單元和所述干燥器的進(jìn)口端分別通過第二六通閥與所述巖心夾持器的出口 相連通，所述圍壓泵與所述巖心夾持器的圍壓口相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：所述 精密電子秤的精度為〇. 〇〇5g。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：所述 氣驅(qū)單元包括氣源、氣體增壓泵、高壓容器和加濕器，所述氣源、氣體增壓泵、高壓容器、力口 濕器依次連通，所述加濕器分別與所述高壓容器和所述第一六通閥相連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：所述 液驅(qū)單元包括驅(qū)替泵和模擬地層水源，所述模擬地層水源分別與所述驅(qū)替泵和所述第一六 通閥相連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：所述 液體測量單元包括量筒、至少一個的水體積計量管，所述水體積計量管串聯(lián)連接所述量筒 后與所述第二六通閥相連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，其特征在于：該測 定裝置還包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設(shè)置在所述巖心夾 持器的進(jìn)口和第一六通閥之間，所述第二壓力傳感器設(shè)置在所述巖心夾持器的出口和第 二六通閥之間。
7. -種低滲致密巖心氣水相對滲透率測定方法，其使用權(quán)利要求1-6任一項所述的低 滲致密巖心氣水相對滲透率測定裝置，包括如下步驟： 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通液驅(qū)單元、液體測量單元，關(guān)閉氣驅(qū)單元、氣體測 量單元； 將已飽和模擬地層水的巖樣裝入巖心夾持器，用驅(qū)替泵以恒定液體壓力使模擬地層水 源中的模擬地層水通過巖樣，待巖心夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定后停止； 調(diào)節(jié)第一六通閥和第二六通閥，連通氣驅(qū)單元、氣體測量單元，關(guān)閉液驅(qū)單元、液體測 量單元； 氣驅(qū)單元恒壓驅(qū)替巖心夾持器中的模擬地層水，記錄各個時刻的產(chǎn)氣量及產(chǎn)水量； 氣驅(qū)水至殘余水狀態(tài)，測定殘余水狀態(tài)下氣相有效滲透率； 在殘余水狀態(tài)下，完成氣相有效滲透率測定后，再以1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力分別 測定氣相有效滲透率，判斷是否產(chǎn)生紊流；如果1/2和/或1/4恒壓驅(qū)替壓力下的有效滲透 率高于驅(qū)替壓力下的有效滲透率的10 %，則發(fā)生紊流，實驗失敗，重新選擇驅(qū)替壓力，再次 進(jìn)行實驗。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定方法，其特征在于：該測 定方法還包括對所得的數(shù)據(jù)用非穩(wěn)態(tài)法計算得到氣水相對滲透率，并繪制氣水相對滲透率 與含水飽和度的關(guān)系曲線的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低滲致密巖心氣水相對滲透率測定方法，其特征在于：所述 巖心夾持器進(jìn)出口的流量穩(wěn)定是指利用壓力傳感器和水體積計量管連續(xù)測定三次壓差與 流速，得到水相滲透率，其相對誤差小于3 %。
【文檔編號】G01N15/08GK104359819SQ201410642987
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】呂志凱, 賈愛林, 何東博, 位云生, 甯波 申請人:中國石油天然氣股份有限公司