一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置及方法
2024-02-03 22:47:15
專利名稱：一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置及方法
技術領域：
本發明屬於油氣田勘探、開發領域，具體涉及一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置及方法。
背景技術：
一個油氣藏除具備儲存油、氣的能力外，還必須在壓力的作用下，能允許油、氣在巖石中滲流，這是油氣藏開發的必要條件。巖石滲透率就是流體通過巖石滲濾能力大小的量度。1856年，法國工程師達西利用人工砂體研究了水的滲濾，從而建立了達西定律。目前達西公式有以下兩種形式
, QuL液測滲透率的達西公式^=W 、
AKPI ~ PI)氣測滲透率的達西公式-λ=式中，k為巖石滲透率，Q為液體的流量，Q0為大氣壓下氣體的流量，μ為流體粘度，L為巖石長度，A為巖石截面積，P0為大氣壓，P1為巖石進口壓力，P2為巖石出口壓力。通常氣測滲透率的裝置示意圖如
圖1所示，具體操作步驟如下首先測量巖心的長度和直徑，根據實驗溫度查出測試氣體的粘度，並記錄大氣壓力；將巖心放入巖心夾持器1中，用圍壓泵向巖心周圍施加圍壓，一般圍壓保持比氣體流動壓力大1. 5-2MPa ；打開氣源，根據巖心情況調節氣體流動壓力大小，低滲透率的巖心施加的流動壓力大，但一般不超過IOMPa ；待巖心出口端氣體流量計讀數穩定後，記錄壓力和氣體流量，按照氣測滲透率的達西公式計算巖心滲透率。在進行氣藏流動實驗研究時，通常氣藏的壓力比較高，尤其是異常高壓氣藏，通常地層壓力高於lOOMPa，採用原有的氣測滲透率的方法無法模擬地層條件，得到的滲透率與真實地層條件下巖石的滲透率相差很大；高壓下氣體的性質發生了很大變化，高壓下氣體的壓縮係數很小，氣體的壓縮性可以忽略，這一性質與液體相似，而氣測滲透率公式與液測滲透率公式的主要區別在於考慮氣體有可壓縮性；原有氣測滲透率方法由於壓力比較小， 因此公式中未考慮壓力對氣體粘度的影響，但是高壓下氣體粘度的變化是不能忽略的。基於以上原因，高壓下需要對氣測滲透率方法、裝置、流程和數據處理進行改進。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置及方法，準確得到高壓氣藏條件下巖石氣測滲透率，更好地掌握高壓條件下氣體在巖石中的流動能力以及提高高壓氣藏的開發效果。本發明是通過以下技術方案實現的一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置，所述高壓下巖石氣測滲透率的裝置包括
三個高壓柱塞泵、兩個氣樣瓶、超高壓巖心夾持器和高壓壓力表；其中，所述三個高壓柱塞泵分別為注入泵、圍壓泵和回壓泵；所述兩個氣樣瓶分別為低壓氣樣瓶和高壓氣樣瓶；所述注入泵分別通過管路與低壓氣樣瓶的一端、高壓氣樣瓶的一端相連通，兩個氣樣瓶的另一端均與超高壓巖心夾持器的入口端相連通；超高壓巖心夾持器的出口端與回壓泵相連；超高壓巖心夾持器的入口端和出口端通過閥門相連通；超高壓巖心夾持器的圍壓口與圍壓泵相連通；在氣樣瓶和超高壓巖心夾持器之間裝有高壓壓力表。使用所述高壓下巖石氣測滲透率的裝置的高壓下巖石氣測滲透率方法，所述高壓下巖石氣測滲透率方法首先對氣藏巖石進行取樣，再使用測試氣體對巖石樣品進行測試， 獲得巖石樣品在高壓下對測試氣體的滲透量以及此時測試氣體的壓力，然後測定實驗溫度下不同壓力時所用測試氣體的粘度，得到測試氣體的粘度和壓力的關係式，最後進行數據處理獲得高壓下巖石的氣測滲透率。所述方法包括以下步驟(1)測量巖心的長度和直徑；將測試氣體充入氣樣瓶中，其中，高壓氣樣瓶中測試氣體的壓力高於低壓氣樣瓶中測試氣體的壓力；(2)將巖心放入所述超高壓巖心夾持器中，打開超高壓巖心夾持器的入口端和出口端之間的閥門；(3)用圍壓泵向巖心周圍施加圍壓；(4)打開低壓氣樣瓶，用注入泵緩慢加壓，當測試氣體流動壓力達到高壓氣樣瓶中的壓力時，切換到高壓氣樣瓶，再繼續加壓，直到測試氣體流動壓力達到測試要求值，同時將圍壓施加到測試要求值，然後保持恆壓狀態；(5)關閉閥門，然後運行回壓泵，根據巖心情況選擇回壓泵的壓力值，保持恆定，使超高壓巖心夾持器的入口端和出口端保持0. 1 5MPa的壓差，回壓泵不斷退泵並收集測試氣體；(6)回壓泵退泵速度穩定後，記錄超高壓巖心夾持器的入口端、出口端的壓力和回壓泵退泵的速度，然後進行數據處理獲得高壓下巖石的氣測滲透率。所述步驟(6)中的數據處理步驟如下(61)對達西公式的形式進行選擇，高壓下巖石氣測滲透率公式採用液測滲透率的達西公式；(62)測定實驗溫度下不同壓力時所用測試氣體的粘度，得到測試氣體的粘度和壓力的關係式，然後將二者的關係式引入到液測滲透率的達西公式中，從而得到高壓下巖石氣測滲透率公式，再將實驗數據代入所述高壓下巖石氣測滲透率公式中計算得到高壓下巖石的氣測滲透率。在所述步驟(3)中，圍壓隨著測試氣體流動壓力的增大而增大，且始終比測試氣體流動壓力高5MPa以上。所述液測滲透率的達西公式為
權利要求
1.一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置，其特徵在於所述高壓下巖石氣測滲透率的裝置包括三個高壓柱塞泵、兩個氣樣瓶、超高壓巖心夾持器和高壓壓力表； 其中，所述三個高壓柱塞泵分別為注入泵、圍壓泵和回壓泵； 所述兩個氣樣瓶分別為低壓氣樣瓶和高壓氣樣瓶；所述注入泵分別通過管路與低壓氣樣瓶的一端、高壓氣樣瓶的一端相連通，兩個氣樣瓶的另一端均與超高壓巖心夾持器的入口端相連通； 超高壓巖心夾持器的出口端與回壓泵相連； 超高壓巖心夾持器的入口端和出口端通過閥門相連通； 超高壓巖心夾持器的圍壓口與圍壓泵相連通； 在氣樣瓶和超高壓巖心夾持器之間裝有高壓壓力表。
2.使用權利要求1所述的高壓下巖石氣測滲透率的裝置的高壓下巖石氣測滲透率方法，其特徵在於所述方法首先對氣藏巖石進行取樣，再使用測試氣體對巖石樣品進行測試，獲得巖石樣品在高壓下對測試氣體的滲透量以及此時測試氣體的壓力，然後測定實驗溫度下不同壓力時所用測試氣體的粘度，得到測試氣體的粘度和壓力的關係式，最後進行數據處理獲得高壓下巖石的氣測滲透率。
3.根據權利要求2所述的高壓下巖石氣測滲透率方法，其特徵在於 所述巖石樣品為巖心；所述方法包括以下步驟(1)測量巖心的長度和直徑；將測試氣體充入氣樣瓶中，其中，高壓氣樣瓶中測試氣體的壓力高於低壓氣樣瓶中測試氣體的壓力；(2)將巖心放入所述超高壓巖心夾持器中，打開超高壓巖心夾持器的入口端和出口端之間的閥門；(3)用圍壓泵向巖心周圍施加圍壓；(4)打開低壓氣樣瓶，用注入泵緩慢加壓，當測試氣體流動壓力達到高壓氣樣瓶中的壓力時，切換到高壓氣樣瓶，再繼續加壓，直到測試氣體流動壓力達到測試要求值，同時將圍壓施加到測試要求值，然後保持恆壓狀態；(5)關閉閥門，然後運行回壓泵，根據巖心情況選擇回壓泵的壓力值，保持恆定，使超高壓巖心夾持器的入口端和出口端保持0. 1 5MPa的壓差，回壓泵不斷退泵並收集測試氣體；(6)回壓泵退泵速度穩定後，記錄超高壓巖心夾持器的入口端、出口端的壓力和回壓泵退泵的速度，然後進行數據處理獲得高壓下巖石的氣測滲透率。
4.根據權利要求3所述的高壓下巖石氣測滲透率方法，其特徵在於，所述步驟(6)中的數據處理步驟如下(61)對達西公式的形式進行選擇，高壓下巖石氣測滲透率公式採用液測滲透率的達西公式；(62)測定實驗溫度下不同壓力時所用測試氣體的粘度，得到測試氣體的粘度和壓力的關係式，然後將二者的關係式引入到液測滲透率的達西公式中，從而得到高壓下巖石氣測滲透率公式，再將實驗數據代入所述高壓下巖石氣測滲透率公式中計算得到高壓下巖石的氣測滲透率。
5.根據權利要求3所述的高壓下巖石氣測滲透率方法，其特徵在於，所述步驟(3)中， 圍壓隨著測試氣體流動壓力的增大而增大，且始終比測試氣體流動壓力高5MPa以上。
6.根據權利要求4所述的高壓下巖石氣測滲透率方法，其特徵在於，所述液測滲透率的達西公式為APx -Pi)其中，k為巖石滲透率，Q為液體的流量，μ為流體粘度，L為巖石長度，A為巖石截面積，P1為巖石進口壓力，P2為巖石出口壓力。
全文摘要
本發明提供了一種高壓下巖石氣測滲透率的裝置及方法，屬於油氣田勘探、開發領域。本發明首先對氣藏巖石進行取樣，再使用測試氣體對巖石樣品進行測試，獲得巖石樣品在高壓下對測試氣體的滲透量以及此時測試氣體的壓力，然後測定實驗溫度下不同壓力時所用測試氣體的粘度，得到測試氣體的粘度和壓力的關係式，最後進行數據處理獲得高壓下巖石的氣測滲透率。本發明建立了高壓下巖石氣測滲透率流程和測試方法，並且通過對高壓下氣體性質的分析，得到了適合高壓下巖石氣測滲透率數據的處理方法，貼近高壓氣藏的地層條件，能夠更準確獲取高壓下的巖石氣測滲透率，為高壓氣藏的開發提供了數據支持。
文檔編號G01N7/10GK102455277SQ201010520289
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者倫增珉, 呂成遠, 周霞, 張淑潔, 徐婷, 潘偉義, 王海濤, 王銳, 趙志峰, 駱銘 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院