覆壓孔滲測定儀技術(shù)說明

一、概   述

巖石孔隙度、滲透率是評價(jià)油氣藏和計(jì)算儲量的重要參數(shù)，一般是在常壓下測得的，它并不能代表油藏儲層物性的真實(shí)特征。理論表明，壓力的環(huán)境因素對巖石孔、滲的測定有著重要的影響。為此，研制此專用設(shè)備，對油田儲層參數(shù)的精確計(jì)算、合理制定開發(fā)方案，有著重要意義。

覆壓孔滲測定儀是本公司經(jīng)過多年潛心研究并根據(jù)用戶實(shí)際使用中的反饋不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)制造的，在實(shí)驗(yàn)室模擬油藏壓力條件下，測量巖心孔隙度和滲透率性質(zhì)的一套研究型儀器。

滲透率具有兩種測試方法，一是壓力脈沖衰減法，用于測試超低滲透率巖心，測量超低滲透率范圍：0.00001~0.1md。二是常規(guī)穩(wěn)態(tài)法，測量低滲透率、中高滲透率巖心，測量范圍0.1~10000md。

孔隙度根據(jù)波義爾定律測定?？蓽y量真實(shí)油藏壓力條件下巖石孔隙度和孔隙體積。

在設(shè)計(jì)時(shí)大量借鑒了以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分考慮了使用者在實(shí)驗(yàn)時(shí)的需要，設(shè)備結(jié)構(gòu)精巧、操作簡便、維護(hù)方便、故障率低，是高性價(jià)比實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

本設(shè)備遵循的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)主要包括但不僅僅限于以下所列范圍：

1） GB/T 29172-2012 《巖心分析方法》

2） GB/T 23804-2009 《巖心常規(guī)分析儀器通用技術(shù)條件》

3） SY/T  6385-1999  《覆壓下巖石孔隙度和滲透率測定方法》

覆壓孔滲測定儀是國覆壓孔隙度、滲透率實(shí)驗(yàn)設(shè)備，具有以下突出特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用目前好的技術(shù)，符合設(shè)備功能專業(yè)化、精巧化、技術(shù)密集、低碳化、可維護(hù)/維修化的國際發(fā)展趨勢。

   （2）零部件材料及電子元器件都經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量篩選，并采用三軸向巖心夾持器。各個(gè)部件布局合理，方便維修與保養(yǎng)。

（3）高性價(jià)比：可測的參數(shù)有，上覆壓力下氣體滲透率，上覆壓力下孔隙體積和孔隙度。

（4）所有采集的數(shù)據(jù)包括原始測試數(shù)據(jù)存入EXCEL文件中，可隨時(shí)查看。

（5）系統(tǒng)采用三軸向巖心夾持器，對1.0" 1.5"巖 心 進(jìn)行測量。而且加載簡便、易行。

（6） 由于特殊的夾持器設(shè)計(jì)，使孔隙度測試也可在上覆壓力下完成。

（7）配合顆粒體積倉，還可直接確定顆粒的體積和密度。

（8）系統(tǒng)采用電子控制的流體注射泵來調(diào)節(jié)覆壓。

（9）采用氣動(dòng)閥控制流程切換，無需人工操作，使實(shí)驗(yàn)過程自動(dòng)化。

二、方  法  原  理

㈠．孔隙度

覆壓孔滲測定儀，系氣體法測定，測量介質(zhì)為氮?dú)猓ɑ蚝猓?，原理基于波義耳定律，即用已知體積的標(biāo)準(zhǔn)體，在設(shè)定的初始壓力下，使氣體向處于常壓下的巖心室作等溫膨脹，氣體擴(kuò)散到巖心孔隙之中，利用壓力的變化和已知體積，依據(jù)氣態(tài)方程，即可求出被測巖樣的有效孔隙體積和顆粒體積，則可算出巖樣孔隙度。

㈡．滲透率

非穩(wěn)態(tài)法的壓力脈沖衰減測量技術(shù)：控制模塊首先給巖心施加一個(gè)孔隙壓力，然后通過巖心傳遞一個(gè)壓差脈沖，隨著壓力瞬間傳遞通過巖心，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄巖心兩端的壓力差、下游壓力和時(shí)間，并在電腦軟件屏幕上繪制出壓差和平均壓力與時(shí)間的對數(shù)曲線，軟件通過對壓力和時(shí)間數(shù)據(jù)的線性回歸計(jì)算滲透率，測量結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)文件中。使用很小的壓差可以減少非達(dá)西流態(tài)的影響，改變孔隙壓力進(jìn)行多點(diǎn)測量，即可得出克氏滲透率。

常規(guī)穩(wěn)態(tài)法測量技術(shù)：給巖心施加一個(gè)進(jìn)口壓力，氣體流過巖心形成一個(gè)穩(wěn)定的壓差與流量，通過壓力傳感器、氣體質(zhì)量流量計(jì)測量該穩(wěn)定的壓差與流量，結(jié)合其他參數(shù)，根據(jù)達(dá)西定律，計(jì)算巖心滲透率。

三、設(shè)備技術(shù)參數(shù)與要求

1、覆壓：0～70MPa

  (環(huán)壓0-70Mpa、軸壓0-70Mpa）

2、巖心規(guī)格：φ25×100mm、φ38×100mm

3、測量范圍：孔隙度：≤60%；

4、滲透率：脈沖衰減0.00001~0.1md，流量計(jì)法0.1~10000md

5、   測量精度：孔隙度相對誤差小于或等于0.5％，

  滲透率測量誤差：低滲≤10% ， 高滲≤5%

6、孔隙度測試壓力≤0.7MPa。

7、滲透率測試壓力：流量計(jì)法0.01～0.5MPa，壓力脈沖衰減測量7MPa

8、控制氣源壓力0.5MPa

8、測量氣體要求：（i）種類：氮?dú)?/span>,氦氣

  控制氣體要求：（i）種類：空氣，（ii）壓力：0.5MPa

四、設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場條件

1、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度： -10℃-40℃

濕度：≤80％

2、電源條件

單相交流220V (+5% ~ -10%) ，50Hz，有單獨(dú)的良好接地保護(hù)，電源零線與地線之間電壓小于5V；

五、儀器的結(jié)構(gòu)組成

覆壓孔滲測定儀由模型系統(tǒng)、覆壓系統(tǒng)、孔隙度測量系統(tǒng)、滲透率測量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采處理系統(tǒng)等部分組成。

1、模型系統(tǒng)

由三軸向巖心夾持器組成。

工作壓力：常壓～70MPa

夾持器規(guī)格：φ25×100㎜、φ38×100㎜

   材質(zhì)：316L

2、覆壓系統(tǒng)

用于環(huán)壓、軸壓自動(dòng)加載。由一臺計(jì)算機(jī)控制的恒壓力跟蹤泵構(gòu)成。

壓力跟蹤泵：70Mpa，最大流量20mL/min

覆壓壓力變送器： 量程80 MPa，0.25%，

3、孔隙度測量系統(tǒng)

由壓力調(diào)節(jié)器、巖樣杯及氣控閥組組成。

   壓力調(diào)節(jié)器：美國TESCOM，型號44-5200，入口壓力3500psi，出口壓力0-250psi，

巖樣杯：φ25×100㎜, φ38×100㎜

1套，內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)體積模塊各4套，316L材質(zhì)

氣控閥組：用電磁閥控制氣動(dòng)閥CV210，實(shí)現(xiàn)孔隙度的自動(dòng)測量。

4、滲透率測量系統(tǒng)

由壓力調(diào)節(jié)器、定容器、流量傳感器、壓力傳感器及氣控閥組等組成。

壓力調(diào)節(jié)器：

流量計(jì)法，美國TESCOM，型號44-5200，入口壓力3500psi，出口壓力0-100psi

脈沖衰減法，美國TESCOM，型號44-1800，入口壓力6000psi，出口壓力0-2500psi

流量傳感器：選用氣體質(zhì)量流量計(jì)測量氣體流量，為保證測試精度，選用3個(gè)不同量程的氣體質(zhì)量流量計(jì)，量程分別為10 ml/min，500 ml/min，3000 ml/min各一個(gè)

壓力傳感器：

          流量計(jì)法：量程0.5MPa， 0.1%；

脈沖衰減法：量程16MPa， 0.1%；

           差壓100psi

氣控閥組：用電磁閥控制氣動(dòng)閥CV210，實(shí)現(xiàn)滲透率的自動(dòng)測量。

5、計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

包括控制及數(shù)據(jù)采集硬件和軟件。用于自動(dòng)控制各種閥門的工作，自動(dòng)控制氣體滲透率測量的全過程，并實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示曲線，計(jì)算及顯示測量結(jié)果。數(shù)據(jù)儲存到硬盤中，并可以轉(zhuǎn)換到Excel數(shù)據(jù)表。