一种压力与气体流量回归法测定岩石气体渗透率方法

文档序号:6209276来源:国知局
专利名称:一种压力与气体流量回归法测定岩石气体渗透率方法
技术领域
本发明涉及一种测定岩石渗透率的方法,具体地说涉及一种压力与气体流量回归法测定岩石气体渗透率方法。
对于岩石气体渗透率气体流量测量方法的研究已有半个多世纪的历史。就岩石渗透率测定而言,一定压力差下气体通过单位体积岩石的流量计量是关键。在油田勘探开发工作中,岩石渗透率测试是大量的、繁琐的。
20世纪40年代前,西方石油公司采用水银压力计、水柱压力计与节流器组合在一起的技术测量一定压差下气体通过岩石的能力。
20世纪40年代初,前苏联根据达西渗流定律原理,采用高精度压力表和皂沫流量计组合的技术测定一定压差下气体通过岩石的能力。
20世纪60年代,美国岩心公司继续沿用水银压力计、水柱压力计,唯一变化是在气体流量计量上首次采用压力表,通过压力差值的变化反映气体流量的变化。
20世纪80年代,国内外研究人员在前苏联皂沫流量计量的方法上进行了改进。主要改进点是在皂沫流量计的流量管上下两个刻度位置焊接两组直径1mm的白金丝,采用电秒表计量气体流量。
20世纪90年代,国内四川石油管理局勘探开发研究院在岩石渗透率测定上,采用气体流量计、压力表、高压计量泵组合装置测定一定压力差下通过岩石的气体流量。
传统的岩石渗透率测试气体流量计量大多使用水银压力计或皂沫流量计,必须采用人工肉眼观察水银柱、水柱液面高度变化并予以记录,或者使用人工读数的方法记录气体通过皂沫流量管时间,这种气体流量计量方法不仅操作繁琐,而且人为误差大。
随着油田勘探开发难度的不断加大,低渗透率岩石样品渗透率测试越来越多。根据岩石渗透率计算公式K=Q·μ·lA·ΔP,]]>当岩石渗透率<1.0×10-3μm2时,被测岩石样品两端压力差ΔP较小,渗透率越低,ΔP的微小变化越难以计量。以使用皂沫流量计方法为例,岩石样品渗透率低于0.01×10-3μm2,皂沫通过皂沫流量管的时间很长,计量一块通过岩石样品的气体流量通常需要2-4小时。
传统的岩石渗透率测试气体流量计量方法测试结果重现性差,相对误差较大。
为实现上述目的,本发明采用节流毛细管岩石气体渗透率自动测定装置,首先用皂沫流量计实测一批样品,每块样品P-Q值一一对应;然后用节流毛细管替换皂沫流量计,此时设样品流量Q为已知,这时在节流毛细管条件下会得到对应的压力显示值P,做节流毛细管条件下的P-Q回归曲线,用国家二级标准物质校正P-Q回归曲线,并编程即可实现岩石渗透率测试的数据自动采集、自动计算。该方法量程范围为岩石气体渗透率值K在0.0001×10-3μm2-8000×10-3μm2。
本发明采用的节流毛细管岩石气体渗透率自动测定装置,由节流毛细管、压力传感器、数字显示器和微机组成。节流毛细管为一具有细通孔的玻璃管,其通孔直径为0.05-0.07mm,长度为40-70mm;外壁一端套设一密封垫圈,装入金属套筒的外套中,压盖与外套通过细螺纹连接并压紧密封圈;两端各加装一套压力传感器和显示器并与计算机相联。
本发明具有如下优点第一、改变岩石渗透率测试中的气体流量计量多用手工操作的方法。
第二、P-Q回归法测试技术提高了岩石渗透率测试分析工作效率,使低渗透岩石样品气体流量测量时间缩短到5分钟以内完成,大大提高了岩石渗透率测试的分析工作效率。
第三、提高岩石渗透率分析测试质量,使用国家二级标准物质校正P(压力)与Q(流量)关系,校验仪器的测量误差,执行SY/T 5336-1996《岩心常规分析方法》标准,具体范围见后面所附的表1,能够确保测试质量。
根据所测岩石样品渗透性的不同,可分别选用不同测量范围的节流毛细管。本发明采用的节流毛细管为一拉制成的外径渐细的玻璃管,内径为0.05-0.07mm,长度为40-70mm。
再请参照图2,测定气体通过岩石的流量时需将节流毛细管安装在橡胶套筒内,节流毛细管测量系统测定一定压力差下岩石允许气体通过的能力时,必须保证测量气体全部经由玻璃毛细管的内孔流出,无气体渗漏。为此,本发明将密封垫圈(3)套在玻璃毛细管(2)外径较大的一端,装入橡胶套筒的外套(1)中,压盖(4)与外套(1)通过细螺纹连接,压紧密封圈。
采用皂沫流量计测量气体通过岩石的能力是岩石渗透率测试的经典方法,本发明在气体流量计量上以皂沫流量计为母体,采用P(压力)与Q(流量)回归技术,使用节流毛细管代替皂沫流量计。具体方法如下1、使用皂沫流量计测量一批岩石样品,可以得到该批样品在一定压力差下的气体流量数据,即每一块样品都有P-Q值相对应。
2、换用节流毛细管,再测皂沫流量计测过的同一批岩样,此时可以设该样品的流量Q为已知,这时被测样品通过压力传感器在数字显示器上会显示一个压力数字值(P),一批样品就可以得到节流毛细管测试条件下的压力P与流量Q的对应关系。
3、做P-Q回归曲线,使用国家二级标准物质(固定渗透率值的标样)校正回归曲线,然后再建立一条标准P-Q对应曲线,测试样品分析结果的重现性及相对误差。
4、将标准P-Q回归曲线输入计算机,编制相应的数据处理软件,按照P-Q对应关系就可以使用节流毛细管自动测定一定压力差下通过岩石的气体流量。
本发明具有结构简单,操作方便,测试精度高、测量速度快等优点。它使岩石渗透率测试气体流量计量工作彻底告别了手工操作,测试原理先进,测试方法科学。经使用多组国家二级标准物质校验,测试结果具有良好的重现性,测量相对误差控制在SY/T 5336-1996《岩心常规分析方法》标准范围内,能够满足不同规格各类岩石渗透率测试工作的需要。
通过下面叙述的对比例,可以清楚地看出这一点表2是选自大庆油田某井3块岩石样品做的人工皂沫流量计法与本发明的测试数据比对,从比对结果看,两种测试方法测试结果基本吻合,相对偏差<±1%,测试精度符合要求。表3是本发明的测定岩石渗透率的稳定性与重现性对比表,本发明具有良好的稳定性与重现性。
表1

表2人工皂沫流量计法与本发明测试数据比对

表3本发明测试的稳定性与重现性

K值单位10-3μm权利要求
1.一种压力与流量回归法测定岩石气体渗透率方法,该方法所使用的装置由节流毛细管、压力传感器、数字显示器和微机组成,其中节流毛细管为一具有细通孔的玻璃管,其通孔直径为0.05-0.07mm,长度为40-70mm;外壁一端套设一密封垫圈,装入金属套筒的外套中,压盖与外套通过细螺纹连接并压紧密封圈;两端各加装一套压力传感器和显示器并与计算机相联;其特征在于,所述方法为(a)用皂沫流量计测量一批岩石样品,得到该批样品在一定压力差下的气体流量数据,即每一块样品都有压力P与流量Q值相对应;(b)换用节流毛细管,再测皂沫流量计测过的同一批岩样,此时设该样品的流量Q值为已知,被测样品产生一个压力数字P值,一批样品就可以得到节流毛细管测试条件下的压力P与流量Q的对应关系,并通过压力传感器在显示器上显示其数值;(c)做P-Q回归曲线,用固定渗透率值的标样校正回归曲线,然后再建立一条标准P-Q对应曲线,测试样品分析结果的重现性及相对误差;(d)将标准P-Q回归曲线输入计算机,按照P-Q对应关系用节流毛细管自动测定一定压力差下通过岩石的气体流量。
2.如权利要求1所述的测定岩石气体渗透率方法,其特征在于,步骤c使用的固定渗透率值的标样为国家二级标准物质。
3.如权利要求1所述的测定岩石气体渗透率方法,其特征在于,该方法量程范围为岩石气体渗透率值K在0.0001×10-3μm2-8000×10-3μm2。
全文摘要
一种压力与流量(P-Q)回归法测定岩石气体渗透率方法,采用节流毛细管岩石气体渗透率自动测定装置,用皂沫流量计实测一批样品,每块样品P-Q值一一对应;然后用节流毛细管替换皂沫流量计,此时设样品流量Q为已知,这时在节流毛细管条件下会得到对应的压力显示值P,做节流毛细管条件下的P-Q回归曲线,用国家二级标准物质校正P-Q回归曲线,并编程即可实现岩石渗透率测试的数据自动采集、自动计算。该方法量程范围为岩石气体渗透率值K在0.0001×10
文档编号G01N7/00GK1456874SQ02119128
公开日2003年11月19日 申请日期2002年5月9日 优先权日2002年5月9日
发明者潘昊, 杨明杰, 程仙梅, 余根年, 魏灵哲 申请人:大庆油田有限责任公司
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