本發(fā)明涉及一種自動化測量計算巖心物性參數(shù)的驅(qū)替測試方法。

背景技術(shù)：

巖心驅(qū)替是研究巖石相關(guān)物性最重要的實驗方法之一。而目前的巖心驅(qū)替設(shè)備的自動化程度較低，很多環(huán)節(jié)都是手動控制，比如驅(qū)替壓力、流量等參數(shù)都是手動控制和計量，然后根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行巖心相關(guān)物性(滲透率，相滲曲線等)的計算。這種方法受人為因素的影響很大，容易造成數(shù)據(jù)出錯，而且對于相當(dāng)致密的巖心，驅(qū)替實驗相當(dāng)耗時間，人員的等待時間比較長，會對人力物力造成很大的浪費。而當(dāng)前的相關(guān)的自動化驅(qū)替設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且相當(dāng)昂貴，所以如何設(shè)計一種簡單實用的自動化測量計算巖心物性參數(shù)的驅(qū)替裝置是十分必要的。同時，測試人員經(jīng)常不知道如何操作以進(jìn)行該類驅(qū)替試驗，沒有形成一套完整的技術(shù)測試方法，造成本領(lǐng)域測試人員的測試方法各不相同，在測試時，由于沒有形成一套完整的測試方法，測試結(jié)果精度差異較大。

實驗室中通常使用的達(dá)西定律計算巖心驅(qū)替的滲透率：

式中：

k-巖心滲透率，μm²；q-為流量，ml；μ-液體粘度，mpa.s；l-巖心長度，cm；a-巖心橫截面積，cm²；δp-通過巖心前后的壓差，mpa。

目前主要的巖心驅(qū)替裝置自動化程度低，手動計量相關(guān)參數(shù)時容易出錯，而相關(guān)的成熟的自動化巖心驅(qū)替裝置又結(jié)構(gòu)復(fù)雜，購置成本高昂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種測試簡便、測試精度高、測試效果好、自動化程度高的自動化測量計算巖心物性參數(shù)的驅(qū)替測試方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種自動化測量計算巖心物性參數(shù)的驅(qū)替測試方法，它包括以下實施步驟：

s1、試驗數(shù)據(jù)采集：首先檢測質(zhì)量測量儀的質(zhì)量數(shù)據(jù)變化，當(dāng)檢測到質(zhì)量測量儀的質(zhì)量變化情況隨時間的變化成線性關(guān)系后，表明驅(qū)替達(dá)到穩(wěn)定，此時開始采集試驗數(shù)據(jù)，所述試驗數(shù)據(jù)包括恒速恒壓泵的流速、巖心夾持器的兩端壓差、質(zhì)量測量儀的質(zhì)量隨時間的變化量，穩(wěn)定一段時間t后，控制恒速恒壓泵停止工作，結(jié)束試驗數(shù)據(jù)采集；

s2、試驗數(shù)據(jù)分析處理：根據(jù)液容器中的液體類型確定驅(qū)替類型是單相驅(qū)替還是兩相驅(qū)替，單相驅(qū)替的巖心滲透率計算過程為：

式中：ν-為單相液體在穩(wěn)定時間t內(nèi)驅(qū)替出來的體積，單位：ml；k-巖心滲透率，單位：μm²；α-質(zhì)量測量儀的質(zhì)量隨時間變化的斜率，單位：g/min；ρ-液體密度，單位：g/ml；μ-液體粘度，單位：mpa.s；l-巖心長度，單位：cm；δp-通過巖心前后的壓差，單位：mpa；t-穩(wěn)定時間，單位：min；

兩相驅(qū)替的巖心滲透率的計算過程為：

根據(jù)恒速恒壓泵的流速關(guān)系，以及質(zhì)量測量儀的質(zhì)量變化量與時間的關(guān)系：

得到兩相的質(zhì)量mo和mw，然后根據(jù)兩相的質(zhì)量，

式中:νo，νw-分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替出來的體積，單位：ml；mo，mw-分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替出來的質(zhì)量，單位：g；ρo，ρw--分別為o、w兩相的密度，單位：g/ml；μo，μw--分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替時的粘度，單位：mpa.s；a-恒速恒壓泵的流速，單位：ml/min；b-穩(wěn)定時間t內(nèi)驅(qū)替流體的總質(zhì)量，單位：g；αo，αw--分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)質(zhì)量隨時間變化的斜率，單位：g/min；t-巖心驅(qū)替的穩(wěn)定時間，min；l-巖心長度，單位：cm；δp-通過巖心前后的壓差，單位：mpa。

進(jìn)一步地，對于步驟s1，它還包括驅(qū)替裝置試驗系統(tǒng)的預(yù)裝步驟：將標(biāo)準(zhǔn)待測巖心放入巖心夾持器中，同時檢查驅(qū)替裝置的各個設(shè)備是否正常，儀器是否損壞；檢查無誤后，將巖心夾持器、恒速恒壓泵、圍壓泵以及質(zhì)量測量儀用傳輸線連接起來，然后分別將相應(yīng)的自動控制數(shù)據(jù)采集裝置連接到計算機系統(tǒng)上。

進(jìn)一步地，對于步驟s1，它還包括驅(qū)替試驗的初始參數(shù)設(shè)置步驟：包括驅(qū)替壓力、圍壓和流速、流體和巖心的物理數(shù)據(jù)的初始化設(shè)置，使巖心在一定流速和驅(qū)替壓力下進(jìn)行驅(qū)替。

進(jìn)一步地，所述的單向驅(qū)替是指液容器的液體由一種化合物液體組成；所述的兩相驅(qū)替是指液容器的液體由兩種化合物液體混合組成。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明所述的驅(qū)替測試方法與傳統(tǒng)的驅(qū)替測試方法相比，具有測試簡便、自動化程度高的特點，首先是測試步驟得到了簡化，通過設(shè)置計算機軟件程序?qū)崿F(xiàn)了自動化測量，測試人員無需過多人工操作步驟即可完成對巖心物性參數(shù)的測試，有利于相關(guān)巖心實驗和測量工作的開展。

2、本發(fā)明所述的驅(qū)替測試方法提出了一種高精度測試巖心物性參數(shù)的測試方法，本方法的優(yōu)點是：測試精度高、測試效果好，采用單相驅(qū)替計算方法和兩相驅(qū)替計算方法使測試結(jié)果的精度和準(zhǔn)確度得到大幅度提升，測試效果明顯優(yōu)于其他測試方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的測試方法的實施步驟流程圖；

圖2為本發(fā)明所述的驅(qū)替裝置試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述的計算機軟件程序的控制和功能示意圖；

圖中：1-液容器，2-恒速恒壓泵，3-自動控制數(shù)據(jù)采集裝置，4-圍壓泵，5-計算機系統(tǒng),6-巖心夾持器，7-質(zhì)量測量儀，8-流體收集容器，9-質(zhì)量數(shù)據(jù)采集裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1～圖3所示，一種自動化測量計算巖心物性參數(shù)的驅(qū)替測試方法，它包括以下實施步驟：

s1、試驗數(shù)據(jù)采集：首先檢測質(zhì)量測量儀7的質(zhì)量數(shù)據(jù)變化，當(dāng)檢測到質(zhì)量測量儀7的質(zhì)量變化情況隨時間的變化成線性關(guān)系后，表明驅(qū)替達(dá)到穩(wěn)定，此時開始采集試驗數(shù)據(jù)，所述試驗數(shù)據(jù)包括恒速恒壓泵2的流速、巖心夾持器6的兩端壓差、質(zhì)量測量儀7的質(zhì)量隨時間的變化量，穩(wěn)定一段時間t后，控制恒速恒壓泵2停止工作，結(jié)束試驗數(shù)據(jù)采集；

s2、試驗數(shù)據(jù)分析處理：根據(jù)液容器1中的液體類型確定驅(qū)替類型是單相驅(qū)替還是兩相驅(qū)替，單相驅(qū)替的巖心滲透率計算過程為：

式中：ν-為單相液體在穩(wěn)定時間t內(nèi)驅(qū)替出來的體積，單位：ml；k-巖心滲透率，單位：μm²；α-質(zhì)量測量儀7的質(zhì)量隨時間變化的斜率，單位：g/min；ρ-液體密度，單位：g/ml；μ-液體粘度，單位：mpa.s；l-巖心長度，單位：cm；δp-通過巖心前后的壓差，單位：mpa；t-穩(wěn)定時間，單位：min；

兩相驅(qū)替的巖心滲透率的計算過程為：

根據(jù)恒速恒壓泵2的流速關(guān)系，以及質(zhì)量測量儀7的質(zhì)量變化量與時間的關(guān)系：

得到兩相的質(zhì)量mo和mw，然后根據(jù)兩相的質(zhì)量，

式中:νo，νw-分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替出來的體積，單位：ml；mo，mw-分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替出來的質(zhì)量，單位：g；ρo，ρw--分別為o、w兩相的密度，單位：g/ml；μo，μw--分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)分別驅(qū)替時的粘度，單位：mpa.s；a-恒速恒壓泵的流速，單位：ml/min；b-穩(wěn)定時間t內(nèi)驅(qū)替流體的總質(zhì)量，單位：g；αo，αw--分別為o、w兩相在穩(wěn)定時間t內(nèi)質(zhì)量隨時間變化的斜率，單位：g/min；t-巖心驅(qū)替的穩(wěn)定時間，min；l-巖心長度，單位：cm；δp-通過巖心前后的壓差，單位：mpa。

更進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于步驟s1，它還包括驅(qū)替裝置試驗系統(tǒng)的預(yù)裝步驟：將標(biāo)準(zhǔn)待測巖心放入巖心夾持器6中，同時檢查驅(qū)替裝置的各個設(shè)備是否正常，儀器是否損壞；檢查無誤后，將巖心夾持器6、恒速恒壓泵2、圍壓泵4以及質(zhì)量測量儀7用傳輸線連接起來，然后分別將相應(yīng)的自動控制數(shù)據(jù)采集裝置3連接到計算機系統(tǒng)5上；對于步驟s1，它還包括驅(qū)替試驗的初始參數(shù)設(shè)置步驟：包括驅(qū)替壓力、圍壓和流速、流體和巖心的物理數(shù)據(jù)的初始化設(shè)置，使巖心在一定流速和驅(qū)替壓力下進(jìn)行驅(qū)替；單向驅(qū)替是指液容器1的液體由一種化合物液體組成，兩相驅(qū)替是指液容器1的液體由兩種化合物液體混合組成。

作為本發(fā)明優(yōu)選的、典型的實施方式，本發(fā)明所述的驅(qū)替裝置試驗系統(tǒng)為本發(fā)明實施的必要技術(shù)：它包括驅(qū)替測試裝置和計算機系統(tǒng)5，所述的驅(qū)替測試裝置包括液容器1、恒速恒壓泵2、圍壓泵4、巖心夾持器6、質(zhì)量測量儀7和流體收集容器8，液容器1通過管線與恒速恒壓泵2的進(jìn)口連接，恒速恒壓泵2的進(jìn)口位置還通過一個自動控制數(shù)據(jù)采集裝置3與計算機系統(tǒng)5連接，恒速恒壓泵2的出口與巖心夾持器6的進(jìn)口連接，巖心夾持器6的進(jìn)口位置處還依次通過圍壓泵4、另一個自動控制數(shù)據(jù)采集裝置3與計算機系統(tǒng)5連接，巖心夾持器6的出口與流體收集容器8連接，流體收集容器8正放于質(zhì)量測量儀7上，質(zhì)量測量儀7與計算機系統(tǒng)5連接，計算機系統(tǒng)5內(nèi)開發(fā)有計算機軟件程序。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。