專利名稱：一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測試巖石滲透率的裝置，尤其涉及一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置及方法。
背景技術：
滲透率是巖石最重要的基本物性參數(shù)之一，在一定壓差下，巖石允許流體通過的性質稱為滲透性，準確測定地層條件下，尤其是在高孔隙流體壓力下巖石的滲透率以及獲取滲透率隨地層孔隙流體壓力的變化規(guī)律對認識儲層、調整油氣藏開發(fā)方案等具有重要的
眉、ο目前滲透率及其應力敏感性的測試常是基于行業(yè)標準SY/T5358-2002和SY/ T5336-2006，其測定是在孔隙流體壓力為室內一個大氣壓的條件下進行。然而儲層巖石處于百米千米的地層，所受的孔隙流體壓力甚至高達幾十個兆帕，由此可見室內條件與地層條件是不相匹配的。為了使兩者相互匹配，往往通過有效應力進行轉化，即根據(jù)“相等有效應力對應的滲透率相等”。一般的做法是根據(jù)行業(yè)標準測定在孔隙流體壓力為大氣壓力條件下的滲透率隨圍壓的變化關系，建立滲透率與凈應力的關系(凈應力等于圍壓與孔隙流體壓力的簡單差值，凈應力即為有效應力，也被稱為Terzaghi有效應力或者有效上覆巖石壓力)，同時結合儲層巖石所受的應力狀態(tài)和Terzaghi有效應力(有效應力等于圍壓與孔隙流體壓力的簡單差值)，研究儲層巖石的滲透率隨應力變化而變化的規(guī)律。然而，研究表明 Terzaghi有效應力并不適于儲層巖石滲透率變化規(guī)律的研究。因此，基于行業(yè)標準的應力敏感性實驗不能用于儲層巖石的滲透率變化規(guī)律。為了真實反映地層條件下的滲透率及其變化規(guī)律，通常在巖心的出口端增加回壓閥實現(xiàn)高的孔隙流體壓力?；貕洪y的主要原理是通過回壓閥設定一個回壓值，當巖心的出口端壓力高于設定的回壓值之后，回壓閥打開，流體流經巖心；控制回壓壓力變可實現(xiàn)高的孔隙流體壓力。但是目前所使用的回壓閥常存在啟動壓力較大、變形不易恢復、控制精度不高等問題，從而造成可靠性差，并且價格較貴?，F(xiàn)有的研究方向中為了實現(xiàn)巖心內的高孔隙流體壓力得控制精度主要在回壓閥本身的結構或者材質上進行改進，如專利CN201020132051.7，一種由上閥體、彈性膜片、下閥體和金屬膜片構成的回壓閥，其特征在于在上閥體上開有加壓孔，上閥體緊貼著彈性膜片，彈性膜片緊貼著金屬膜片，下閥體上開有泄液槽，下閥體的中心線上裝有對稱的出液管和進液管，出液管和進液管上分別裝有內出液管，內出液管的另一端與下閥體上的泄液槽相通，此專利申請中采用的金屬膜片容易變形，且變形后難以恢復，控制精度不高。另外，現(xiàn)有技術中一般采用的聚四氟乙烯的回壓閥存在回壓所需開啟壓力高，回壓不能保持恒定、 維護復雜麻煩等缺點。而采用國外進口回壓閥，除價格昂貴外，對高含鹽和腐蝕性流體的適應能力不強。在進行實驗時，這兩類回壓閥都極易造成實驗失敗，造成極大的浪費。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的為了實現(xiàn)巖心內的高孔隙流體壓力使用的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置存在控制精度不高等問題，從而造成可靠性差，并且價格較貴。因此有必要提供一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置及方法。本發(fā)明公開了一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，包括高壓氣源生成裝置、回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置，所述高壓氣源生成裝置與回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置依序連接；所述回壓控制裝置包括針形節(jié)流閥、巖心夾持器，所述針形節(jié)流閥設置在巖心夾持器的出口端。優(yōu)選地，上述高壓氣源生成裝置包括氣源、增壓泵，所述增壓泵連接氣源。優(yōu)選地，上述增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)。優(yōu)選地，上述高壓氣源生成裝置包括中間容器，所述中間容器分別連接增壓泵和
巖心夾持器。 優(yōu)選地，上述回壓控制裝置包括壓力表，所述壓力表連接巖心夾持器。優(yōu)選地，上述數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置包括流量計、巖心檢測傳感器、顯示器，所述流量計連接針形節(jié)流閥，所述巖心檢測傳感器連接巖心夾持器，所述顯示器連接巖心檢測傳感器、流量計。優(yōu)選地，上述巖心檢測傳感器包括壓力傳感器和溫度傳感器。本發(fā)明還公開了一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法，其具體包含以下步驟氣源通過增壓泵增壓后進入中間容器，所述中間容器連接巖心夾持器，所述增壓后的氣源通過中間容器進入巖心夾持器，所述巖心夾持的出口端設置針形節(jié)流閥，通過調節(jié)節(jié)流閥控制巖心夾持器中巖心受到的壓力。優(yōu)選地，上述增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)，通過電子控制系統(tǒng)的控制使得氣源穩(wěn)定地增加壓力。優(yōu)選地，上述方法包括，使用壓力傳感器、溫度傳感器檢測巖心的壓力和溫度、使用流量計檢測流過巖心的氣體流量，并將上述巖心的壓力、溫度和流過的氣體流量傳輸給顯示器，通過巖心的壓力、溫度、流過的氣體流量計算出巖心在不同孔隙流體壓力下的滲透率。
本發(fā)明的有益效果為通過使用針形節(jié)流閥取代現(xiàn)有技術中的回壓閥，調節(jié)巖心夾持器中巖心受到的不同孔隙下流體壓力，其回壓穩(wěn)定效果好，同時節(jié)流閥加工生產技術成熟、 成本低、適應性強。通過在增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)定增壓。通過在增壓泵及巖心夾持器之間連接中間容器，使得增壓的效果更加穩(wěn)定。同時增加檢測及顯示裝置，可以實時檢測出不同孔隙流體壓力、滲透率。不同壓差和巖石滲透率之間的變化曲線關系，更準確地檢測出在不同巖心下、不同的孔隙流體壓力下巖石的滲透率。


圖1為本發(fā)明的測試滲透率的裝置結構圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖，詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
如圖1所示的本發(fā)明的測試滲透率的裝置結構圖，一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，包括高壓氣源生成裝置、回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置，所述高壓氣源生成裝置與回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置依序連接；所述回壓控制裝置包括針形節(jié)流閥5、巖心夾持器4，所述針形節(jié)流閥5設置在巖心夾持器4的出口端。通過使用針形節(jié)流閥5取代現(xiàn)有技術中的回壓閥，調節(jié)巖心夾持器4中巖心受到的不同孔隙下流體壓力，其回壓穩(wěn)定效果好，同時節(jié)流閥加工生產技術成熟、成本低、適應性強。
節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥，節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡易的流量控制閥，一般用在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可組成三種節(jié)流調速系統(tǒng)，即進油路節(jié)流調速系統(tǒng)、 回油路節(jié)流調速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調速系統(tǒng)。節(jié)流閥構造較簡單，便于制造和維修，成本低。 其中節(jié)流閥按啟閉件的形狀分，有針形、溝形等，其中只有針形節(jié)流閥可以用于本專利申請中。針形節(jié)流閥是節(jié)流閥的一種，調節(jié)精度比較高，活門呈針狀，沿水流方向動作，改變過流斷面積，用以截斷或調節(jié)流量的閥門。針閥是一種微調閥，其閥塞為針形，主要用作調節(jié)氣流量。微調閥要求閥口開啟逐漸變大，從關閉到開啟最大能連續(xù)細微地調節(jié)。針形閥塞即能實現(xiàn)這種功能。針形閥塞一般用經過淬火的鋼制長針，而閥座是用錫、銅等軟質材料制成。 閥針與閥座間的密封是依靠其錐面緊密配合達到的。閥針的錐度有1 :50和60錐角兩種， 錐表面要經過精細研磨。閥桿與閥座問的密封是靠波紋管實現(xiàn)的。其中上述高壓氣源生成裝置包括氣源1、增壓泵2，上述增壓泵2連接氣源1、中間容器3，增壓泵2將輸入的氣源進行增壓，上述增壓泵2中設置電子控制系統(tǒng)，使得氣源穩(wěn)定地增加壓力，增壓泵2中的氣源壓力增加到設定壓力后氣源進入中間容器3，中間容器將氣源進行調整，以更加穩(wěn)定的氣源狀況進入巖心夾持器4。高壓氣源生成裝置中將電子控制系統(tǒng)、中間容器和增壓泵組合，延長了電機的壽命，滿足長期從事高溫高壓實驗的需要。上述回壓控制裝置包括壓力表，所述壓力表7連接巖心夾持器4，所述壓力表7用于檢測巖心夾持器4中巖心的圍壓。因為在計算巖石滲透率的時候不需要計算圍壓的數(shù)據(jù)，所以此處使用壓力表這樣一個成本較低的儀器來檢測巖心的圍壓。上述數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置包括流量計6、巖心檢測傳感器8、顯示器，所述流量計6 連接針形節(jié)流閥5，所述巖心檢測傳感器8連接巖心夾持器4，所述顯示器連接巖心檢測傳感器8、流量計6。上述流量計用于檢測流過針形節(jié)流閥5的氣體流量，所述巖心檢測傳感器8用于檢測巖心的各種數(shù)據(jù)如壓力、溫度等，巖心檢測傳感器包括壓力傳感器和溫度傳感器，上述流量計、壓力傳感器、溫度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給顯示器，顯示器根據(jù)上述接收的數(shù)據(jù)顯示出巖心的壓力、溫度、流過的氣體流量的曲線，并根據(jù)這些曲線計算出巖石的滲透率曲線。通過檢測及顯示裝置可以快速得到在不同的孔隙流體壓力和不同壓差下巖石不同的滲透率值，從而確定不同條件下合理的滲透率值，數(shù)據(jù)的自動采集和曲線圖形的可視化，能簡便地實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得數(shù)據(jù)檢測數(shù)據(jù)準確可靠。本發(fā)明還公開了一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法，其具體包含以下步驟氣源通過增壓泵增壓后進入中間容器，所述中間容器連接巖心夾持器，所述增壓后的氣源通過中間容器進入巖心夾持器，所述巖心夾持的出口端設置針形節(jié)流閥，通過調節(jié)節(jié)流閥控制巖心夾持器中巖心受到的壓力。優(yōu)選地，上述增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)，通過電子控制系統(tǒng)的控制使得氣源穩(wěn)定地增加壓力。優(yōu)選地，上述方法包括，使用壓力傳感器、溫度傳感器檢測巖心的壓力和溫度、使用流量計檢測流過巖心的氣體流量，并將上述巖心的壓力、溫度和流過的氣體流量傳輸給顯示器，通過巖心的壓力、溫度、流過的氣體流量計算并判定出巖心在不同孔隙流體壓力下的滲透率。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明可以擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于包括高壓氣源生成裝置、回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置，所述高壓氣源生成裝置與回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置依序連接；所述回壓控制裝置包括針形節(jié)流閥、巖心夾持器，所述針形節(jié)流閥設置在巖心夾持器的出口端。
2.如權利要求1所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述高壓氣源生成裝置包括氣源、增壓泵，所述增壓泵連接氣源。
3.如權利要求2所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述所述增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)。
4.如權利要求3所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述高壓氣源生成裝置包括中間容器，所述中間容器分別連接增壓泵和巖心夾持器。
5.如權利要求4所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述回壓控制裝置包括壓力表，所述壓力表連接巖心夾持器。
6.如權利要求5所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置包括流量計、巖心檢測傳感器、顯示器，所述流量計連接針形節(jié)流閥， 所述巖心檢測傳感器連接巖心夾持器，所述顯示器連接巖心檢測傳感器、流量計。
7.如權利要求6所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于所述巖心檢測傳感器包括壓力傳感器和溫度傳感器。
8.—種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法，其具體包含以下步驟氣源通過增壓泵增壓后進入中間容器，所述中間容器連接巖心夾持器，所述增壓后的氣源通過中間容器進入巖心夾持器，所述巖心夾持的出口端設置針形節(jié)流閥，通過調節(jié)節(jié)流閥控制巖心夾持器中巖心受到的壓力。
9.如權利要求8所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法其特征在于所述增壓泵中設置電子控制系統(tǒng)，通過電子控制系統(tǒng)的控制使得氣源穩(wěn)定地增加壓力。
10.如權利要求9所述的測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法，其特征在于所述方法包括，使用壓力傳感器、溫度傳感器檢測巖心的壓力和溫度、使用流量計檢測流過巖心的氣體流量，并將上述巖心的壓力、溫度和流過的氣體流量傳輸給顯示器，通過巖心的壓力、溫度、流過的氣體流量計算并判定出巖心在不同孔隙流體壓力下的滲透率。
全文摘要
本發(fā)明屬于測試巖石滲透率領域，本發(fā)明公開了一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的裝置，其特征在于包括高壓氣源生成裝置、回壓控制裝置、數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置，所述高壓氣源生成裝置與回壓控制裝置連接，所述數(shù)據(jù)檢測及顯示裝置連接回壓控制裝置；所述回壓控制裝置包括針形節(jié)流閥、巖心夾持器，所述針形節(jié)流閥設置在巖心夾持器的出口端。本發(fā)明還公開了一種測試不同孔隙流體壓力下巖石滲透率的方法。通過使用針形節(jié)流閥取代現(xiàn)有技術中的回壓閥，調節(jié)巖心夾持器中巖心在不同孔隙流體下受到的壓力，所述裝置其回壓穩(wěn)定效果好，同時節(jié)流閥加工生產技術成熟、成本低、適應性強。
文檔編號G01N15/08GK102156087SQ201110142050
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者李閩, 王生奎, 肖文聯(lián), 趙金洲, 陳一健 申請人:西南石油大學