岩心测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种岩心测量系统，该系统包括：岩心夹持器；注入泵，与岩心夹持器的流体注入口相连，用于按照恒定速度驱替非润湿相进入固定在岩心夹持器中的待测岩心；吸入泵，与岩心夹持器的流体输出口相连，用于收集待测岩心被驱替出的待测岩心中原本的流体；压差传感器，两端分别与流体注入口和流体输出口相连，用于测量待测岩心被驱替的过程中待测岩心两端的流体压力差；电阻率测量单元，与待测岩心相连，用于测量待测岩心被驱替的过程中待测岩心的电阻率。本实用新型解决了采用恒压差法对岩心进行测量而导致的无法同时确定岩心电阻率及与喉道相连的孔隙的信息、获得的数据点少的技术问题，同时相较于恒压差法也缩短了测量周期。
【专利说明】岩心测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油勘采领域，特别涉及一种岩心测量系统。
【背景技术】
[0002]目前，为了测量岩石的电阻率、毛管压力等特性一般采用的方法是恒压差法，恒压差法的基本原理是:将待测试的岩心装入岩心夹持器，在岩心的两端由低到高(非连续)施加恒定的压差，采用非润湿相来驱替岩心中的盐水，根据毛管压力理论，岩心在受到两个相互不相溶的流体界面张力、接触角及孔喉半径的影响，在一定的压差作用下，岩心中的非润湿相和水的分布将达到平衡状态，岩心中的含水饱和度也会达到某一定值，然后，分别记录下在不同压差条件下非润湿相和水的分布平衡时岩心的含水饱和度和电阻率，并绘制含水饱和度与毛管压力和电阻率的关系。
[0003]然而，通过上述的恒压差法来测量岩石的电阻率和毛管压力会存在以下方面的不足:
[0004]I)恒压差法，在实验的过程中，是选择不同的恒定压差进行测量的，在每个恒定压差下，系统达到平衡后，该压差反映的是在该压差下，驱替流体能够进入的最小喉道半径，从而使得获得的毛管压力曲线只能反映岩心的喉道信息，而无法有效反映岩心中与喉道相连的孔隙的信息；
[0005]2)获得的实验数据点较少，由于压差是非连续增加的，电阻率测量数据只有在非润湿相与水达到平衡状态时才是有效的，因此只能获得有限个有效的数据点，通常状况下，只能获得6到8个有效的数据点；
[0006]3)采用恒压差法进行测量所需要的实验周期较长，一般需要3周以上的测量时间。
[0007]目前非均质复杂储层逐渐成为油气勘探的重要对象，由于非均质复杂储层非均质强，孔喉配置关系复杂，关于复杂储层电性的影响因素及规律认识还很不完善，因此开展非均质复杂储层电性机理研究对提高复杂储层油气勘探的效率非常重要。然而，目前的实验方法，要么是对岩心的孔隙结构、电阻率进行分开测量，要么是只能通过恒压法同时测得喉道半径及电阻率，无法同时测得岩心的孔喉分布及电阻率，这在一定程度上制约了对复杂储层电性规律的研究及认识。
[0008]针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
[0009]本实用新型提供了一种岩心测量系统，以至少解决相关技术中采用恒压差法对岩心进行测量而导致的无法同时确定岩心电阻率及与喉道相连的孔隙的信息、获得的数据点少、测量所需的周期长的技术问题。
[0010]本实用新型实施例提供了一种岩心测量系统，包括:岩心夹持器、注入泵、吸入泵、压差传感器及电阻率测量单元，其中:岩心夹持器，用于固定放入岩心夹持器中的待测岩心；注入泵，与岩心夹持器的流体注入口相连，用于按照恒定速度驱替非润湿相进入固定在岩心夹持器中的待测岩心，以驱替出待测岩心中原本的流体；吸入泵，与岩心夹持器的流体输出口相连，用于收集待测岩心被驱替出的待测岩心中原本的流体；压差传感器，两端分别与流体主入口和流体输出口相连，用于测量待测岩心被驱替的过程中待测岩心两端的流体压力差；电阻率测量单元，与所述岩心夹持器中的待测岩心相连，用于测量所述待测岩心被驱替的过程中所述待测岩心的电阻率。
[0011 ] 在一个实施例中，压差传感器包括并联的量程各不相同的多个压差传感器。
[0012]在一个实施例中，上述岩心测量系统还包括:围压泵，与岩心夹持器的侧壁相连，用于为岩心夹持器提供固定待测岩心的压力。
[0013]在一个实施例中，岩心夹持器中设置有允许待测岩心被驱替出的待测岩心中原本的流体通过，禁止非润湿相通过的半渗透隔板，其中，半渗透隔板设置在待测岩心的末端。
[0014]在一个实施例中，上述岩心测量系统还包括:第一液体储集和第二液体储集器，其中:第一液体储集器，与注入泵相连，用于读取从注入泵中流出的非润湿相的体积；第二液体储集器，与岩心夹持器的流体输出口相连，用于读取待测岩心被驱替出的待测岩心中原本的流体的体积。
[0015]在一个实施例中，非润湿相包括:气和/或油。
[0016]在本实用新型实施例中，在岩心测量系统中设置了注入泵、吸入泵、压差传感器和电阻率测量单元，注入泵恒速驱替非润湿相到岩心中，然后将岩心中原本的流体驱替至吸入泵中，并在驱替的过程中通过压差传感器获取岩心两端的压力差，从而获得岩心的相关数据以实现对岩心的测量，采用恒速驱替的方式可以获取连续的压力曲线同时在驱替的过程中测量岩心的电阻率，从而可以解决相关技术中采用恒压差法对岩心进行测量而导致的无法同时确定岩心电阻率及与喉道相连的孔隙的信息、获得的数据点少的技术问题，同时相较于恒压差法也缩短了测量周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0018]图1是本实用新型实施例的岩心测量系统的一种结构框图；
[0019]图2是本实用新型实施例的岩心测量系统的具体实施例的结构框图；
[0020]图3是本实用新型实施例的基于岩心测量系统进行岩心测量一种方法的流程图；
[0021]图4是本实用新型实施例的岩心中喉道和孔隙的结构示意图；
[0022]图5是本实用新型实施例的岩心测量系统的一个具体实例；
[0023]图6是本实用新型实施例的岩心的电阻率和毛管压力的测量方法的一种流程图；
[0024]图7是本实用新型实施例的岩心毛管压力和非润湿相体积的整体趋势示意图；
[0025]图8是本实用新型实施例的岩心毛管压力和非润湿相体积的曲线示意图；
[0026]图9是本实用新型实施例的毛管压力和含油饱和度的曲线示意图；
[0027]图10是本实用新型实施例的岩心的喉道半径分布直方图；
[0028]图11是本实用新型实施例的岩心的孔隙半径分布直方图；
[0029]图12是本实用新型实施例的电阻增大率与含水饱和度的曲线示意图。【具体实施方式】
[0030]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0031]在本实用新型实施例中，提供了一种岩心测量系统，如图1所示，该岩心测量系统包括:注入泵101、岩心夹持器102、吸入泵103、压差传感器104和电阻率测量单元105。下面结合图1对该系统中的各个组成部分进行具体描述:
[0032]I)岩心夹持器102,用于固定放入岩心夹持器102中的待测岩心；
[0033]2)注入泵101，与岩心夹持器102的流体注入口相连，用于按照恒定速度驱替非润湿相进入固定在岩心夹持器102中的待测岩心，以驱替出所述待测岩心中原本的流体；
[0034]3)吸入泵103，与岩心夹持器102的流体输出口相连，用于收集待测岩心被驱替出的所述待测岩心中原本的流体；
[0035]4)压差传感器104，两端分别与所述流体注入口和所述流体输出口相连，用于测量待测岩心被驱替的过程中待测岩心两端的流体压力差；
[0036]5)电阻率测量单元105，与所述岩心夹持器中的待测岩心相连，用于测量所述待测岩心被驱替的过程中所述待测岩心的电阻率。
[0037]在上述实施方式中，在岩心测量系统中设置了注入泵、吸入泵、压差传感器和电阻率测量单元，注入泵恒速驱替非润湿相到岩心中，然后将岩心中原本的流体驱替至吸入泵中，并在驱替的过程中通过压差传感器获取岩心两端的压力差，从而获得岩心的相关数据以实现对岩心的测量，采用恒速驱替的方式可以获取连续的压力曲线同时在驱替的过程中测量岩心的电阻率，从而可以解决相关技术中采用恒压差法对岩心进行测量而导致的无法同时确定岩心的电阻率及与喉道相连的孔隙的信息、获得的数据点少的技术问题，同时相较于恒压差法也缩短了测量周期。
[0038]上述非润湿相可以是油、气等非润湿相。其中，润湿性是指流体附着在固体上的性质，是一种吸附作用。不同流体与不同岩石会表现出不同的润湿性。易附着在岩石上的流体称为润湿流体，反之称为非润湿流体。在多相流体共存且不相溶的流体中，润湿体又称之为润湿相，非润湿体称为非润湿相。
[0039]实施时采用压差传感器测量待测岩心被驱替的过程中待测岩心两端的流体压力差，在一个实施例中，考虑到岩心两侧的压力差有时会比较大，有时会比较小，对于在压力差比较的大的时候就可以适当选择精度稍微低一些的压差传感器，对于压力差比较小的时候就可以选择精度比较高的压差传感器。图2为岩心测量系统的一个具体实例，如图2所示，在本例中，压差传感器可以包括:并联的量程各不相同的第一压差传感器201、第二压差传感器202和第三压差传感器202。这三个压差传感器对应着不同的量程，按照当前压差所在的量程范围来选择相应的压差传感器读数作为最终的测量结果。大量程的压差传感器其精度相应低一些，小量程的压差传感器其精度相应高一些。值得注意的是，上述采用三个不同量程的压差传感器仅是一个具体的实施方式，本实用新型实施例不限于此，还可以根据实际需要采用其它数量的压差传感器，例如，可以采用一个、两个、四个等等都可以，对于具体的压差传感器的数量在此不作具体限定。[0040]为了使得岩心被固定在岩心夹持器中而不会因为流体的压力过大而使得岩心脱离岩心夹持器，在测量的时候需要对岩心施加围压，可以在系统中设置围压泵，该围压泵与岩心夹持器102的侧壁相连，用于为岩心夹持器102提供固定所述待测岩心的压力。即，围压泵通过向岩心夹持器的侧壁施加压力，从而使得待测岩心可以固定在岩心夹持器中，并防止驱替流体经岩心与套筒之间的空隙从出口端流出。
[0041]下面以待测岩心中原本的流体为水为例进行说明，在实施时，一种可能的情况是待测岩心中的水不饱和的，这样就会导致测得的注入进行待测岩心中的非润湿相的体积偏大，而测得的从待测岩心中排除的岩心中原本的流体的体积偏小，使得测量结果不准确。为了使得测量结果更为准确，在对待测岩心进行测量之前，可以先向待测岩心中注入水，直至待测岩心中的水处于饱和状态，然后通过注入泵将预先选择的非润湿相(例如可以是气或者油)驱替到待测岩心中，从而使得待测岩心中的水在压力的作用下被排出岩心，根据排除的水的体积变化以及注入的非润湿相的体积变化来确定岩心中的孔隙和喉道的状态。
[0042]为了使得进入吸入泵的都是待测岩心中原本的流体，可以在岩心的下部设置一个半渗透隔板，该半渗透隔板放置在待测岩心的末端(所谓待测岩心的末端就是待测岩心与夹持器输出口靠近的一端)。该半渗透隔板的作用是:这种本渗透隔板仅允许待测岩心中原本的流体通过，对于被驱替进待测岩心的非润湿相是不允许通过的。实施时，如果待测岩心中原本的流体是水，那么半渗透隔板可以选用聚酯润湿材质的隔板。
[0043]在一个实施例中，上述的电阻率测量单元可以是RCL电阻测量仪，RCL电阻测量仪与岩心夹持器中的待测岩心相连，用于测量所述待测岩心被驱替的过程中所述待测岩心的电阻。通过上述方式可以同时获得岩心的电阻率、以及孔隙和喉道的相关信息，对于复杂储层岩石电性规律的研究具有重要的意义，同时也可以解决相关技术中采用恒压差测量方法所得到的电阻率的实验数据点少的问题。此处的电阻率的实验数据点少仅是上述实验数据点少的一个方面，因为采用恒压差测量方法的时候仅在预设的几个压力点的时候才能采集到压力、压力差、电阻等参数，压力不是连续的，因此获得无论是压力、压力差、电阻等的数据点都是有限的。
[0044]在实验测量过程中得到的数据一般都是实时的，因此可以在系统中设置一个存储器用于存储采集到的数据，以便后续计算时使用。上述岩心测量系统中还可以设置有:处理器，与注入泵、吸入泵和压力传感器相连，用于根据从注入泵中流出的非润湿相的体积、吸入泵所收集的流体的体积、以及待测岩心被驱替的过程中待测岩心两端的压力差，计算得到待测岩心的喉道的半径分布和/或孔隙的半径分布。上述处理器可以是设置在岩心测量系统中的，也可以是一个独立的计算器，或者是在岩心测量系统中仅获得测得的数据，然后将数据传送到一个远程的计算机上进行处理，对此，本实用新型不作限定。之所以通过测得的压差以及流体的体积可以确定喉道的半径分布和/或孔隙的半径分布，主要是因为在非润湿相进入到岩心的每一个喉道处都会憋住，此时整个毛细管系统的压力将会升高，当非润湿相进入到孔隙后，压力就会得到释放，整个毛细管系统的压力将会降低，在确定这段过程中的非润湿相的体积、岩心中被驱替出的原本的流体的体积以及这个过程中压力差的变化就可以得到孔隙或者是喉道的信息。
[0045]为了可以读取到注入岩心或者是从岩心中排出的流体的体积，在上述岩心测量系统还可以设置有第一液体储集和第二液体储集器，其中，所述第一液体储集器，与所述岩心夹持器的流体注入口相连，用于读取从所述注入泵中流出所述待测岩心的非润湿相的体积；第二液体储集器，与所述岩心夹持器的流体输出口相连，用于读取所述待测岩心被驱替出的所述待测岩心中原本的流体的体积。
[0046]基于上述的岩心测量系统，本实用新型实施例还提供了一种利用该岩心测量系统进行岩心测量的方法，如图3所示，可以包括以下步骤:
[0047]步骤301:将非润湿相以恒定的速度驱替进待测岩心，以驱替出待测岩心中原本的流体；
[0048]步骤302:获取在驱替过程中待测岩心两端的流体压力差。
[0049]在通过上述岩心测量系统获取到测量数据之后，还可以根据以下信息确定待测岩心的喉道的半径分布和/或孔隙的半径分布:驱替进待测岩心的非润湿相的体积，被驱替出的待测岩心中原本的流体的体积以及驱替过程中待测岩心两端的流体压力差。
[0050]岩心一般是由直径大小不同的毛细管束组成，也可以认为是如图4所示，由直径不同的喉道和孔隙构成，其中，喉道半径对应图4中的d，孔隙半径对应图4中的D。在确定或者是计算待测岩心的喉道半径或者是孔隙半径时可以按照以下公式进行:
【权利要求】
1.一种岩心测量系统，其特征在于，包括:岩心夹持器、注入泵、吸入泵、压差传感器及电阻率测量单元，其中: 所述岩心夹持器，用于固定放入所述岩心夹持器中的待测岩心； 所述注入泵，与所述岩心夹持器的流体注入口相连，用于按照恒定速度驱替非润湿相进入固定在所述岩心夹持器中的待测岩心，以驱替出所述待测岩心中原本的流体； 所述吸入泵，与所述岩心夹持器的流体输出口相连，用于收集所述待测岩心被驱替出的所述待测岩心中原本的流体； 所述压差传感器，两端分别与所述流体注入口和所述流体输出口相连，用于测量所述待测岩心被驱替的过程中所述待测岩心两端的流体压力差； 所述电阻率测量单元，与所述岩心夹持器中的待测岩心相连，用于测量所述待测岩心被驱替的过程中所述待测岩心的电阻率。
2.如权利要求1所述的岩心测量系统，其特征在于，所述压差传感器包括并联的量程各不相同的多个压差传感器。
3.如权利要求1所述的岩心测量系统，其特征在于，还包括:围压泵，与所述岩心夹持器的侧壁相连，用于为所述岩心夹持器提供固定所述待测岩心的压力。
4.如权利要求1所述的岩心测量系统，其特征在于，所述岩心夹持器中设置有允许所述待测岩心被驱替出的所述待测岩心中原本的流体通过且禁止所述非润湿相通过的半渗透隔板，其中，所述半渗透隔板设置在所述待测岩心的末端。
5.如权利要求1所述的岩心测量系统，其特征在于，还包括:第一液体储集器和第二液体储集器，其中: 第一液体储集器，与所述岩心夹持器的流体注入口相连，用于读取从所述注入泵中流出的非润湿相的体积； 第二液体储集器，与所述岩心夹持器的流体输出口相连，用于读取所述待测岩心被驱替出的所述待测岩心中原本的流体的体积。
6.如权利要求1至5中任一项所述的岩心测量系统，其特征在于，所述非润湿相包括:气和/或油。
【文档编号】G01N33/24GK203422371SQ201320448068
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】王克文, 俞军, 徐红军, 孙文杰 申请人:中国石油天然气股份有限公司