專利名稱：滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種石油地質(zhì)行業(yè)中巖心孔隙度的測定方法，尤其涉及一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法。
背景技術(shù)：
目前，在石油地質(zhì)行業(yè)巖心分析試驗工作中，通常采用氣測方法研究巖心的覆壓孔滲特征；實驗介質(zhì)一般采用氦氣或氮氣，測量對應(yīng)的巖心氣測孔隙度；其測試原理是根據(jù)波義爾(Boyle)定律，測定巖樣的孔隙體積。如圖3所示，為現(xiàn)有測量巖樣孔隙體積的原理圖。標準氣室為已知體積Vk的氣室， 巖心置于巖心室(巖心夾持器)，由橡膠套包裹巖心并加圍壓，不留空隙。測定時關(guān)閉第一閥門，打開第三閥門，利用抽真空設(shè)備對巖樣室抽真空；打開第二閥門，將氣體充入標準氣室，關(guān)閉第二閥門，待標準氣室中的壓力穩(wěn)定后，從壓力表中讀取壓力Pk;關(guān)閉第三閥門，打開第一閥門使氣體等溫膨脹進入巖心孔隙體積，待標準氣室、巖心室內(nèi)的壓力達到平衡后， 讀取壓力表的壓力為P。根據(jù)波義爾(Boyle)定律可推得巖石孔隙體積V計算公式Vkpk = ρ (V+Vk)(1)則得V = Vk (pk-p)/p(2)上述現(xiàn)有氣測覆壓孔隙度的實驗方法，采用氣體作為測試介質(zhì)，由于氣體的分子半徑很小，能進入更細小的孔隙。根據(jù)邊界層理論及核磁共振的研究結(jié)果，在低滲透、超低滲透儲層中，在油藏現(xiàn)有的開采壓力下，存在于死孔隙和極小孔道中的流體是不參與流動的。因此上述更細小的孔隙在油藏現(xiàn)有的開采壓差下是不參與流動的，該類孔隙稱之為無效孔隙。由于氣體分子的特殊性，氣測方法得到的覆壓孔隙度特征反映的是巖心的絕對孔隙度(指巖石內(nèi)總孔隙體積Va與巖石外表體積Vb之比)與覆壓之間的關(guān)系，這種由現(xiàn)有常規(guī)的氣測覆壓孔隙度方法得到的絕對孔隙度與儲層的流動孔隙度(指的是在含流體的巖石中，可流動的孔隙體積Vf與巖石外表體積Vb之比)存在一定的偏差，這種偏差會隨著測試過程中覆壓的增加而增大；而對儲層開發(fā)、開采效果起主要影響的是流動孔隙度。對于低滲透、超低滲透巖心來講，油藏工程師們更關(guān)心的是在油藏實際壓力下儲層內(nèi)能夠參與流動的孔隙度與上覆壓力變化的關(guān)系。一般情況下，常規(guī)的氣測覆壓孔隙度測試，氣測覆壓孔隙度測量裝置的氣源壓力不會太高，無法模擬真實儲層下的流體在孔隙中的壓力，因此在該條件下測試得到的覆壓孔隙度數(shù)據(jù)，不能真實的反應(yīng)地層孔隙度隨上覆壓力變化的真實情況，無法模擬真實儲層的流體壓力，這種條件下測試得到的覆壓與孔隙度之間的關(guān)系與實際地層的覆壓孔隙度關(guān)系偏差較大，只能定性的描述儲層的孔隙度應(yīng)力敏感特征。因此，現(xiàn)有的氣測覆壓孔隙度測量方法制約了實驗定量研究儲層的應(yīng)力敏感特征的深入開展，實驗結(jié)果只能做定性的研究，限制了實驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用。由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，在保持地層壓力的條件下，應(yīng)用液體測試巖心覆壓孔隙度，以實現(xiàn)對巖心液測覆壓流動孔隙度的測量；克服氣測覆壓孔隙度測試孔隙度高、測試條件與儲層的真實條件相差較大的缺點，由此實現(xiàn)對儲層覆壓孔隙度的定量研究。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法， 在已知孔隙體積的巖心周圍加圍壓，將已知壓縮系數(shù)的單相流體飽和地注入該巖心中，并使該巖心兩端壓力符合地層真實情況；然后依次增加圍壓壓力，并依次測定增加圍壓后巖心內(nèi)部孔隙壓力的變化，由此來確定孔隙體積變化值，進而確定覆壓情況下的孔隙度變化。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，是將所述巖心放置在一個水測覆壓孔滲測試裝置的巖心夾持器中；所述巖心夾持器的一端通過上游管線與一恒壓泵連通，上游管線中設(shè)有上游壓力表，上游壓力表與恒壓泵之間設(shè)有上游閥門；所述巖心夾持器的另一端設(shè)有下游管線，該下游管線中依次設(shè)有下游壓力表和下游閥門；所述巖心夾持器側(cè)壁通過一管路與一圍壓泵連通。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，該測定方法的測定步驟為(1)設(shè)定初始圍壓壓力值并保持恒定，啟動恒壓泵并調(diào)節(jié)巖心上下游壓力符合地層的真實情況；(2)待流過巖心的流體為2 3倍的孔隙體積后，關(guān)閉下游閥門，調(diào)整恒壓泵為恒壓狀態(tài)繼續(xù)向巖心注入流體，直到將夾持器內(nèi)巖心被實驗流體充滿且維持在地層壓力附近，關(guān)閉上游閥門，待巖心兩端壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表的壓力平均值作為圍壓增加前的孔隙流體壓力P1 ；(3)增加圍壓壓力并保持穩(wěn)定，待巖心上、下游壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表的壓力平均值作為該圍壓壓力下的孔隙流體壓力P2 ；(4)根據(jù)公式AV = V · ΔΡ ·。計算出孔隙體積變化值，進而得到孔隙度變化值；其中V 為初始狀態(tài)下上、下閥門兩端所封閉的總體積，是巖心的孔隙體積Vp與之間管線死體積Vd之和；ΔΡ 為圍壓壓力增加前后的孔隙壓力變化量ΔΡ = P2-P1 ；Cl 為測試流體的壓縮系數(shù)；(5)增加圍壓壓力，重復(fù)步驟(3)- ),由此測定出覆壓與孔隙度的關(guān)系。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在所述巖心夾持器兩端的上、下閥門之間設(shè)置一壓差傳感器。由上所述，本發(fā)明滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，適用于目前低滲透、超低滲透儲層應(yīng)力敏感研究領(lǐng)域的覆壓孔滲研究；水測覆壓孔滲測定方法可以在模擬真實儲層上覆壓力、孔隙壓力、真實流體參數(shù)條件下實現(xiàn)對巖石的覆壓孔滲研究。該方法的測試設(shè)備簡單，測試原理清晰，其中在缺乏儲層流體的參數(shù)情況下，可以采用室內(nèi)實驗室配置的性質(zhì)穩(wěn)定的測試流體；與現(xiàn)有的氣測覆壓孔滲方法相比，本發(fā)明的測定方法測得的有效孔隙度，更能反映實際儲層的覆壓孔滲特征，由此實現(xiàn)了對儲層覆壓孔隙度的定量研究。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中圖1 為用于本發(fā)明測定方法的水測覆壓孔滲測試裝置的示意圖。圖2 為覆壓有效應(yīng)力與孔隙度變化關(guān)系的示意圖。圖3 為現(xiàn)有測量巖樣孔隙體積的原理圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明提出一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，在已知孔隙體積的巖心周圍加圍壓，將已知壓縮系數(shù)的單相流體飽和地注入該巖心中，并使該巖心兩端壓力符合地層真實情況；然后依次增加圍壓壓力，并依次測定增加圍壓后巖心內(nèi)部孔隙壓力的變化，由此來確定孔隙體積變化值，進而確定覆壓情況下的孔隙度變化。本發(fā)明中所述的覆壓孔隙度，是指施加一定的有效應(yīng)力時，巖樣的孔隙度隨應(yīng)力變化而改變的性質(zhì)。如圖1所示，在本實施方式中，是將所述巖心放置在一個水測覆壓孔滲測試裝置 100的巖心夾持器1中；所述巖心夾持器1的一端通過上游管線2與一恒壓泵3連通，上游管線2中設(shè)有上游壓力表21，上游壓力表21與恒壓泵3之間設(shè)有上游閥門22 ；所述巖心夾持器1的另一端設(shè)有下游管線4，該下游管線4中依次設(shè)有下游壓力表41和下游閥門42 ； 所述巖心夾持器1側(cè)壁通過一管路5與一圍壓泵6連通。為了比較快速、清楚地觀察巖心兩端的壓差，在本實施方式中，在所述巖心夾持器1兩端的上、下閥門22、42之間設(shè)置一壓差傳感器7。在本實施方式中，該測定方法的測定步驟為(1)設(shè)定初始圍壓壓力值Pca并保持恒定，啟動恒壓泵3并調(diào)節(jié)巖心上下游壓力符合地層的真實情況；(2)待流過巖心的流體為2 3倍的孔隙體積Vp后，關(guān)閉下游閥門42，調(diào)整恒壓泵3為恒壓狀態(tài)繼續(xù)向巖心注入流體，直到將夾持器1內(nèi)巖心被實驗流體充滿且維持在地層壓力附近，關(guān)閉上游閥門22，待巖心兩端壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表21、41的壓力平均值作為圍壓增加前的孔隙流體壓力P1 ；(3)增加圍壓壓力值至P。2并保持穩(wěn)定，此時夾持器內(nèi)的巖心孔隙被壓縮，伴隨孔隙體積的減小，孔隙內(nèi)流體壓力將會上升，待巖心上、下游壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表21、41的壓力平均值作為該圍壓壓力P。2下的孔隙流體壓力P2 ；(4)根據(jù)公式Δ V = V · Δ P ·。計算出孔隙體積變化值，進而得到孔隙度變化值；其中V 為初始狀態(tài)下上、下游閥門22、42兩端所封閉的總體積，是巖心的孔隙體積Vp與之間管線死體積Vd之和；ΔΡ 為圍壓壓力增加前后的孔隙壓力變化量ΔΡ = P2-P1 ；Cl 為測試流體的壓縮系數(shù)；液體壓縮系數(shù)定義為單位壓力變化時引起的液體單
5位體積的變化量；(5)此時，保持圍壓壓力值為P。2，打開上、下游閥門22、42 ；然后關(guān)閉下游閥門42， 調(diào)整恒壓泵3為恒壓狀態(tài)再向巖心注入流體，直到將夾持器1內(nèi)巖心被實驗流體充滿且維持在地層壓力P1 ；(6)再增加圍壓壓力值至&3并保持穩(wěn)定，待巖心上、下游壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表21、41的壓力平均值作為該圍壓壓力P。3下的孔隙流體壓力P2 ；(7)根據(jù)公式Δ V = V · Δ P ·。計算出孔隙體積變化值，進而得到孔隙度變化值；(8)重復(fù)步驟(3)-(7)，由此測定出覆壓與孔隙度的關(guān)系。由上所述，本發(fā)明滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，適用于目前低滲透、超低滲透儲層應(yīng)力敏感研究領(lǐng)域的覆壓孔滲研究；水測覆壓孔滲測定方法可以在模擬真實儲層上覆壓力、孔隙壓力、真實流體參數(shù)條件下實現(xiàn)對巖石的覆壓孔滲研究。該方法的測試設(shè)備簡單，測試原理清晰，其中在缺乏儲層流體的參數(shù)情況下，可以采用室內(nèi)實驗室配置的性質(zhì)穩(wěn)定的測試流體；與現(xiàn)有的氣測覆壓孔滲方法相比，本發(fā)明的測定方法測得的有效孔隙度，更能反映實際儲層的覆壓孔滲特征，由此實現(xiàn)了對儲層覆壓孔隙度的定量研究。下面針對本發(fā)明的一具體試驗作出描述低滲透巖心水測覆壓孔滲實驗，模擬儲層流體壓力為12MPa，測試流體為標準鹽水，巖心直徑為3. 828cm，長度為8. 77cm，初始孔隙體積為11. 24mL、滲透率為2. 62 ；標準鹽水的壓縮系數(shù)為Cl = 4. 983 X KT4MPa-1 ；死體積為15. 40mL ；根據(jù)上述測定方法的試驗步驟得出以下試驗數(shù)據(jù)表1水測覆壓孔隙度實驗數(shù)據(jù)
圍壓 (MPa)圍壓增加前孔隙壓力(Nffa)圍壓增加后孔隙壓力(MI>a)覆壓孔隙體積(Iti)有效應(yīng)力 (MPa)孔隙度變化(VA^0)20.001211.24008.0001.0000024.001212.753311.230011.24670.9991128.001212.693311.220815.30670.9982932.001212.648311.212219.35170.9975336.001212.610811.204123.38920.9968140.001212.595911.196227.40410.9961044.001212.588611.188431.41140.99541如表1所示，即為模擬地層壓力條件下，巖心水測覆壓孔孔隙度數(shù)據(jù)，根據(jù)巖心有效應(yīng)力的定義，可以得到孔滲變化率數(shù)據(jù)與有效應(yīng)力之間的關(guān)系如圖2所示。本發(fā)明在巖心中模擬真實儲層壓力，通過測定圍壓變化條件下，孔隙體積減小，導(dǎo)致流體壓力變化，來計算覆壓孔隙度變化，該孔隙度對應(yīng)的為巖心有效孔隙度，更能反映實際儲層的覆壓孔滲特征，由此實現(xiàn)了對儲層覆壓孔隙度的定量研究。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，在已知孔隙體積的巖心周圍加圍壓，將已知壓縮系數(shù)的單相流體飽和地注入該巖心中，并使該巖心兩端壓力符合地層真實情況；然后依次增加圍壓壓力，并依次測定增加圍壓后巖心內(nèi)部孔隙壓力的變化，由此來確定孔隙體積變化值，進而確定覆壓情況下的孔隙度變化。
2.如權(quán)利要求1所述的滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，其特征在于是將所述巖心放置在一個水測覆壓孔滲測試裝置的巖心夾持器中；所述巖心夾持器的一端通過上游管線與一恒壓泵連通，上游管線中設(shè)有上游壓力表，上游壓力表與恒壓泵之間設(shè)有上游閥門；所述巖心夾持器的另一端設(shè)有下游管線，該下游管線中依次設(shè)有下游壓力表和下游閥門；所述巖心夾持器側(cè)壁通過一管路與一圍壓泵連通。
3.如權(quán)利要求2所述的滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，其特征在于該測定方法的測定步驟為(1)設(shè)定初始圍壓壓力值并保持恒定，啟動恒壓泵并調(diào)節(jié)巖心上下游壓力符合地層的真實情況；(2)待流過巖心的流體為2 3倍的孔隙體積后，關(guān)閉下游閥門，調(diào)整恒壓泵為恒壓狀態(tài)繼續(xù)向巖心注入流體，直到將夾持器內(nèi)巖心被實驗流體充滿且維持在地層壓力附近，關(guān)閉上游閥門，待巖心兩端壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表的壓力平均值作為圍壓增加前的孔隙流體壓力P1 ；(3)增加圍壓壓力并保持穩(wěn)定，待巖心上、下游壓差逐漸穩(wěn)定，此時，取上、下游壓力表的壓力平均值作為該圍壓壓力下的孔隙流體壓力P2 ；(4)根據(jù)公式:AV= V· AP-Cl計算出孔隙體積變化值，進而得到孔隙度變化值；其中V:為初始狀態(tài)下上、下閥門兩端所封閉的總體積，是巖心的孔隙體積Vp與之間管線死體積Vd之和；ΔΡ 為圍壓壓力增加前后的孔隙壓力變化量ΔΡ = P2-P1 ；Cl 為測試流體的壓縮系數(shù)；(5)增加圍壓壓力，重復(fù)步驟(3)- ),由此測定出覆壓與孔隙度的關(guān)系。
4.如權(quán)利要求2所述的滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，其特征在于在所述巖心夾持器兩端的上、下閥門之間設(shè)置一壓差傳感器。
全文摘要
本發(fā)明為一種滲流力學(xué)實驗中水測覆壓孔隙度的測定方法，在已知孔隙體積的巖心周圍加圍壓，將已知壓縮系數(shù)的單相流體飽和地注入該巖心中，并使該巖心兩端壓力符合地層真實情況；然后依次增加圍壓壓力，并依次測定增加圍壓后巖心內(nèi)部孔隙壓力的變化，由此確定孔隙體積變化，進而確定覆壓情況下的孔隙度變化。本發(fā)明的測定方法，適用于低滲透、超低滲透儲層應(yīng)力敏感研究領(lǐng)域的覆壓孔滲研究；可以在模擬真實儲層上覆壓力、孔隙壓力、真實流體參數(shù)條件下實現(xiàn)對巖石的覆壓孔滲研究。該方法的測試設(shè)備簡單，測試原理清晰；與氣測覆壓孔滲方法相比，該方法測得的有效孔隙度，更能反映實際儲層的覆壓孔滲特征，可實現(xiàn)了對儲層覆壓孔隙度的定量研究。
文檔編號G01N15/08GK102353625SQ201110255570
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者何順利, 呂志凱, 張璋, 朱華銀, 李康, 欒國華, 申潁浩, 謝全, 郭雪晶, 顧岱鴻, 馬俯波 申請人:中國石油大學(xué)(北京)