巖心測量系統的製作方法
2023-06-17 13:04:56
巖心測量系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種巖心測量系統，該系統包括：巖心夾持器；注入泵，與巖心夾持器的流體注入口相連，用於按照恆定速度驅替非潤溼相進入固定在巖心夾持器中的待測巖心；吸入泵，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用於收集待測巖心被驅替出的待測巖心中原本的流體；壓差傳感器，兩端分別與流體注入口和流體輸出口相連，用於測量待測巖心被驅替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；電阻率測量單元，與待測巖心相連，用於測量待測巖心被驅替的過程中待測巖心的電阻率。本實用新型解決了採用恆壓差法對巖心進行測量而導致的無法同時確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數據點少的技術問題，同時相較於恆壓差法也縮短了測量周期。
【專利說明】巖心測量系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及石油勘採領域，特別涉及一種巖心測量系統。
【背景技術】
[0002]目前，為了測量巖石的電阻率、毛管壓力等特性一般採用的方法是恆壓差法，恆壓差法的基本原理是:將待測試的巖心裝入巖心夾持器，在巖心的兩端由低到高(非連續)施加恆定的壓差，採用非潤溼相來驅替巖心中的鹽水，根據毛管壓力理論，巖心在受到兩個相互不相溶的流體界面張力、接觸角及孔喉半徑的影響，在一定的壓差作用下，巖心中的非潤溼相和水的分布將達到平衡狀態，巖心中的含水飽和度也會達到某一定值，然後，分別記錄下在不同壓差條件下非潤溼相和水的分布平衡時巖心的含水飽和度和電阻率，並繪製含水飽和度與毛管壓力和電阻率的關係。
[0003]然而，通過上述的恆壓差法來測量巖石的電阻率和毛管壓力會存在以下方面的不足:
[0004]I)恆壓差法，在實驗的過程中，是選擇不同的恆定壓差進行測量的，在每個恆定壓差下，系統達到平衡後，該壓差反映的是在該壓差下，驅替流體能夠進入的最小喉道半徑，從而使得獲得的毛管壓力曲線只能反映巖心的喉道信息，而無法有效反映巖心中與喉道相連的孔隙的信息；
[0005]2)獲得的實驗數據點較少，由於壓差是非連續增加的，電阻率測量數據只有在非潤溼相與水達到平衡狀態時才是有效的，因此只能獲得有限個有效的數據點，通常狀況下，只能獲得6到8個有效的數據點；
[0006]3)採用恆壓差法進行測量所需要的實驗周期較長，一般需要3周以上的測量時間。
[0007]目前非均質複雜儲層逐漸成為油氣勘探的重要對象，由於非均質複雜儲層非均質強，孔喉配置關係複雜，關於複雜儲層電性的影響因素及規律認識還很不完善，因此開展非均質複雜儲層電性機理研究對提高複雜儲層油氣勘探的效率非常重要。然而，目前的實驗方法，要麼是對巖心的孔隙結構、電阻率進行分開測量，要麼是只能通過恆壓法同時測得喉道半徑及電阻率，無法同時測得巖心的孔喉分布及電阻率，這在一定程度上制約了對複雜儲層電性規律的研究及認識。
[0008]針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容
[0009]本實用新型提供了一種巖心測量系統，以至少解決相關技術中採用恆壓差法對巖心進行測量而導致的無法同時確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數據點少、測量所需的周期長的技術問題。
[0010]本實用新型實施例提供了一種巖心測量系統，包括:巖心夾持器、注入泵、吸入泵、壓差傳感器及電阻率測量單元，其中:巖心夾持器，用於固定放入巖心夾持器中的待測巖心；注入泵，與巖心夾持器的流體注入口相連，用於按照恆定速度驅替非潤溼相進入固定在巖心夾持器中的待測巖心，以驅替出待測巖心中原本的流體；吸入泵，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用於收集待測巖心被驅替出的待測巖心中原本的流體；壓差傳感器，兩端分別與流體主入口和流體輸出口相連，用於測量待測巖心被驅替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；電阻率測量單元，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用於測量所述待測巖心被驅替的過程中所述待測巖心的電阻率。
[0011 ] 在一個實施例中，壓差傳感器包括並聯的量程各不相同的多個壓差傳感器。
[0012]在一個實施例中，上述巖心測量系統還包括:圍壓泵，與巖心夾持器的側壁相連，用於為巖心夾持器提供固定待測巖心的壓力。
[0013]在一個實施例中，巖心夾持器中設置有允許待測巖心被驅替出的待測巖心中原本的流體通過，禁止非潤溼相通過的半滲透隔板，其中，半滲透隔板設置在待測巖心的末端。
[0014]在一個實施例中，上述巖心測量系統還包括:第一液體儲集和第二液體儲集器，其中:第一液體儲集器，與注入泵相連，用於讀取從注入泵中流出的非潤溼相的體積；第二液體儲集器，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用於讀取待測巖心被驅替出的待測巖心中原本的流體的體積。
[0015]在一個實施例中，非潤溼相包括:氣和/或油。
[0016]在本實用新型實施例中，在巖心測量系統中設置了注入泵、吸入泵、壓差傳感器和電阻率測量單元，注入泵恆速驅替非潤溼相到巖心中，然後將巖心中原本的流體驅替至吸入泵中，並在驅替的過程中通過壓差傳感器獲取巖心兩端的壓力差，從而獲得巖心的相關數據以實現對巖心的測量，採用恆速驅替的方式可以獲取連續的壓力曲線同時在驅替的過程中測量巖心的電阻率，從而可以解決相關技術中採用恆壓差法對巖心進行測量而導致的無法同時確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數據點少的技術問題，同時相較於恆壓差法也縮短了測量周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0018]圖1是本實用新型實施例的巖心測量系統的一種結構框圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例的巖心測量系統的具體實施例的結構框圖；
[0020]圖3是本實用新型實施例的基於巖心測量系統進行巖心測量一種方法的流程圖；
[0021]圖4是本實用新型實施例的巖心中喉道和孔隙的結構示意圖；
[0022]圖5是本實用新型實施例的巖心測量系統的一個具體實例；
[0023]圖6是本實用新型實施例的巖心的電阻率和毛管壓力的測量方法的一種流程圖；
[0024]圖7是本實用新型實施例的巖心毛管壓力和非潤溼相體積的整體趨勢示意圖；
[0025]圖8是本實用新型實施例的巖心毛管壓力和非潤溼相體積的曲線示意圖；
[0026]圖9是本實用新型實施例的毛管壓力和含油飽和度的曲線示意圖；
[0027]圖10是本實用新型實施例的巖心的喉道半徑分布直方圖；
[0028]圖11是本實用新型實施例的巖心的孔隙半徑分布直方圖；
[0029]圖12是本實用新型實施例的電阻增大率與含水飽和度的曲線示意圖。【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施方式及其說明用於解釋本實用新型，但並不作為對本實用新型的限定。
[0031]在本實用新型實施例中，提供了一種巖心測量系統，如圖1所示，該巖心測量系統包括:注入泵101、巖心夾持器102、吸入泵103、壓差傳感器104和電阻率測量單元105。下面結合圖1對該系統中的各個組成部分進行具體描述:
[0032]I)巖心夾持器102,用於固定放入巖心夾持器102中的待測巖心；
[0033]2)注入泵101，與巖心夾持器102的流體注入口相連，用於按照恆定速度驅替非潤溼相進入固定在巖心夾持器102中的待測巖心，以驅替出所述待測巖心中原本的流體；
[0034]3)吸入泵103，與巖心夾持器102的流體輸出口相連，用於收集待測巖心被驅替出的所述待測巖心中原本的流體；
[0035]4)壓差傳感器104，兩端分別與所述流體注入口和所述流體輸出口相連，用於測量待測巖心被驅替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；
[0036]5)電阻率測量單元105，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用於測量所述待測巖心被驅替的過程中所述待測巖心的電阻率。
[0037]在上述實施方式中，在巖心測量系統中設置了注入泵、吸入泵、壓差傳感器和電阻率測量單元，注入泵恆速驅替非潤溼相到巖心中，然後將巖心中原本的流體驅替至吸入泵中，並在驅替的過程中通過壓差傳感器獲取巖心兩端的壓力差，從而獲得巖心的相關數據以實現對巖心的測量，採用恆速驅替的方式可以獲取連續的壓力曲線同時在驅替的過程中測量巖心的電阻率，從而可以解決相關技術中採用恆壓差法對巖心進行測量而導致的無法同時確定巖心的電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數據點少的技術問題，同時相較於恆壓差法也縮短了測量周期。
[0038]上述非潤溼相可以是油、氣等非潤溼相。其中，潤溼性是指流體附著在固體上的性質，是一種吸附作用。不同流體與不同巖石會表現出不同的潤溼性。易附著在巖石上的流體稱為潤溼流體，反之稱為非潤溼流體。在多相流體共存且不相溶的流體中，潤溼體又稱之為潤溼相，非潤溼體稱為非潤溼相。
[0039]實施時採用壓差傳感器測量待測巖心被驅替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差，在一個實施例中，考慮到巖心兩側的壓力差有時會比較大，有時會比較小，對於在壓力差比較的大的時候就可以適當選擇精度稍微低一些的壓差傳感器，對於壓力差比較小的時候就可以選擇精度比較高的壓差傳感器。圖2為巖心測量系統的一個具體實例，如圖2所示，在本例中，壓差傳感器可以包括:並聯的量程各不相同的第一壓差傳感器201、第二壓差傳感器202和第三壓差傳感器202。這三個壓差傳感器對應著不同的量程，按照當前壓差所在的量程範圍來選擇相應的壓差傳感器讀數作為最終的測量結果。大量程的壓差傳感器其精度相應低一些，小量程的壓差傳感器其精度相應高一些。值得注意的是，上述採用三個不同量程的壓差傳感器僅是一個具體的實施方式，本實用新型實施例不限於此，還可以根據實際需要採用其它數量的壓差傳感器，例如，可以採用一個、兩個、四個等等都可以，對於具體的壓差傳感器的數量在此不作具體限定。[0040]為了使得巖心被固定在巖心夾持器中而不會因為流體的壓力過大而使得巖心脫離巖心夾持器，在測量的時候需要對巖心施加圍壓，可以在系統中設置圍壓泵，該圍壓泵與巖心夾持器102的側壁相連，用於為巖心夾持器102提供固定所述待測巖心的壓力。即，圍壓泵通過向巖心夾持器的側壁施加壓力，從而使得待測巖心可以固定在巖心夾持器中，並防止驅替流體經巖心與套筒之間的空隙從出口端流出。
[0041]下面以待測巖心中原本的流體為水為例進行說明，在實施時，一種可能的情況是待測巖心中的水不飽和的，這樣就會導致測得的注入進行待測巖心中的非潤溼相的體積偏大，而測得的從待測巖心中排除的巖心中原本的流體的體積偏小，使得測量結果不準確。為了使得測量結果更為準確，在對待測巖心進行測量之前，可以先向待測巖心中注入水，直至待測巖心中的水處於飽和狀態，然後通過注入泵將預先選擇的非潤溼相(例如可以是氣或者油)驅替到待測巖心中，從而使得待測巖心中的水在壓力的作用下被排出巖心，根據排除的水的體積變化以及注入的非潤溼相的體積變化來確定巖心中的孔隙和喉道的狀態。
[0042]為了使得進入吸入泵的都是待測巖心中原本的流體，可以在巖心的下部設置一個半滲透隔板，該半滲透隔板放置在待測巖心的末端(所謂待測巖心的末端就是待測巖心與夾持器輸出口靠近的一端)。該半滲透隔板的作用是:這種本滲透隔板僅允許待測巖心中原本的流體通過，對於被驅替進待測巖心的非潤溼相是不允許通過的。實施時，如果待測巖心中原本的流體是水，那么半滲透隔板可以選用聚酯潤溼材質的隔板。
[0043]在一個實施例中，上述的電阻率測量單元可以是RCL電阻測量儀，RCL電阻測量儀與巖心夾持器中的待測巖心相連，用於測量所述待測巖心被驅替的過程中所述待測巖心的電阻。通過上述方式可以同時獲得巖心的電阻率、以及孔隙和喉道的相關信息，對於複雜儲層巖石電性規律的研究具有重要的意義，同時也可以解決相關技術中採用恆壓差測量方法所得到的電阻率的實驗數據點少的問題。此處的電阻率的實驗數據點少僅是上述實驗數據點少的一個方面，因為採用恆壓差測量方法的時候僅在預設的幾個壓力點的時候才能採集到壓力、壓力差、電阻等參數，壓力不是連續的，因此獲得無論是壓力、壓力差、電阻等的數據點都是有限的。
[0044]在實驗測量過程中得到的數據一般都是實時的，因此可以在系統中設置一個存儲器用於存儲採集到的數據，以便後續計算時使用。上述巖心測量系統中還可以設置有:處理器，與注入泵、吸入泵和壓力傳感器相連，用於根據從注入泵中流出的非潤溼相的體積、吸入泵所收集的流體的體積、以及待測巖心被驅替的過程中待測巖心兩端的壓力差，計算得到待測巖心的喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布。上述處理器可以是設置在巖心測量系統中的，也可以是一個獨立的計算器，或者是在巖心測量系統中僅獲得測得的數據，然後將數據傳送到一個遠程的計算機上進行處理，對此，本實用新型不作限定。之所以通過測得的壓差以及流體的體積可以確定喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布，主要是因為在非潤溼相進入到巖心的每一個喉道處都會憋住，此時整個毛細管系統的壓力將會升高，當非潤溼相進入到孔隙後，壓力就會得到釋放，整個毛細管系統的壓力將會降低，在確定這段過程中的非潤溼相的體積、巖心中被驅替出的原本的流體的體積以及這個過程中壓力差的變化就可以得到孔隙或者是喉道的信息。
[0045]為了可以讀取到注入巖心或者是從巖心中排出的流體的體積，在上述巖心測量系統還可以設置有第一液體儲集和第二液體儲集器，其中，所述第一液體儲集器，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用於讀取從所述注入泵中流出所述待測巖心的非潤溼相的體積；第二液體儲集器，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用於讀取所述待測巖心被驅替出的所述待測巖心中原本的流體的體積。
[0046]基於上述的巖心測量系統，本實用新型實施例還提供了一種利用該巖心測量系統進行巖心測量的方法，如圖3所示，可以包括以下步驟:
[0047]步驟301:將非潤溼相以恆定的速度驅替進待測巖心，以驅替出待測巖心中原本的流體；
[0048]步驟302:獲取在驅替過程中待測巖心兩端的流體壓力差。
[0049]在通過上述巖心測量系統獲取到測量數據之後，還可以根據以下信息確定待測巖心的喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布:驅替進待測巖心的非潤溼相的體積，被驅替出的待測巖心中原本的流體的體積以及驅替過程中待測巖心兩端的流體壓力差。
[0050]巖心一般是由直徑大小不同的毛細管束組成，也可以認為是如圖4所示，由直徑不同的喉道和孔隙構成，其中，喉道半徑對應圖4中的d，孔隙半徑對應圖4中的D。在確定或者是計算待測巖心的喉道半徑或者是孔隙半徑時可以按照以下公式進行:
【權利要求】
1.一種巖心測量系統，其特徵在於，包括:巖心夾持器、注入泵、吸入泵、壓差傳感器及電阻率測量單元，其中: 所述巖心夾持器，用於固定放入所述巖心夾持器中的待測巖心； 所述注入泵，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用於按照恆定速度驅替非潤溼相進入固定在所述巖心夾持器中的待測巖心，以驅替出所述待測巖心中原本的流體； 所述吸入泵，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用於收集所述待測巖心被驅替出的所述待測巖心中原本的流體； 所述壓差傳感器，兩端分別與所述流體注入口和所述流體輸出口相連，用於測量所述待測巖心被驅替的過程中所述待測巖心兩端的流體壓力差； 所述電阻率測量單元，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用於測量所述待測巖心被驅替的過程中所述待測巖心的電阻率。
2.如權利要求1所述的巖心測量系統，其特徵在於，所述壓差傳感器包括並聯的量程各不相同的多個壓差傳感器。
3.如權利要求1所述的巖心測量系統，其特徵在於，還包括:圍壓泵，與所述巖心夾持器的側壁相連，用於為所述巖心夾持器提供固定所述待測巖心的壓力。
4.如權利要求1所述的巖心測量系統，其特徵在於，所述巖心夾持器中設置有允許所述待測巖心被驅替出的所述待測巖心中原本的流體通過且禁止所述非潤溼相通過的半滲透隔板，其中，所述半滲透隔板設置在所述待測巖心的末端。
5.如權利要求1所述的巖心測量系統，其特徵在於，還包括:第一液體儲集器和第二液體儲集器，其中: 第一液體儲集器，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用於讀取從所述注入泵中流出的非潤溼相的體積； 第二液體儲集器，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用於讀取所述待測巖心被驅替出的所述待測巖心中原本的流體的體積。
6.如權利要求1至5中任一項所述的巖心測量系統，其特徵在於，所述非潤溼相包括:氣和/或油。
【文檔編號】G01N33/24GK203422371SQ201320448068
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月25日 優先權日:2013年7月25日
【發明者】王克文, 俞軍, 徐紅軍, 孫文杰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司