低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置及测量方法
【专利摘要】本申请公开一种低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置及测量方法，该低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置包括：测量模块，其包括岩心夹持器、环压泵、高压气源；所述夹持器出气口与流量计相通；所述岩心夹持器与所述高压气源之间设有第二压力传感器；所述岩心夹持器与所述流量计之间设有第一压力传感器；计算模块，计算出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。通过本申请提供的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置及测量方法，能够测量出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。
【专利说明】低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及油气田开发岩心实验【技术领域】，尤其涉及一种低渗透储层气体渗流启 动压力梯度测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002] 致密气藏分布广泛并且储有丰富的天然气等可燃气体，所以开发致密气藏是增储 上产的重要举措。20世纪70年代美国联邦能源管理委员会将储层渗透率小于0. 1*1(Γ3立方 微米的气藏不含裂缝定义为致密气藏，借鉴该标准我国的大气田如苏里格须家河气田50% 以上岩心的常规空气渗透率小于0. 1*10 3立方微米。致密气藏由于其复杂的孔隙结构和致 密性在流体渗流特征方面与常规气藏储层存在较大差异，搞清楚气体在致密岩心中的流动 特性及其影响因素可为类似气藏的有效开发提供参考依据。
[0003] 由于低渗透储层的孔隙结构和表面物理性质极为复杂，所以低渗透岩石储层中气 体的渗流机理、运动规律等都与一般中高渗透砂岩储集层有很大不同。研究表明，低渗透储 层的孔隙变尺度和微尺度效应使得其中流体流动更加复杂化，主要表现为非线性渗流特征 和存在启动压力梯度。启动压力梯度是控制低渗透储层气体渗流特征和影响采收率的重要 参数，它的存在将影响低渗透气藏开发方案编制、井网设计、开采方式优化提供理论基础。 所以亟需一种能够测量出低渗透储层气体渗流启动压力梯度的装置，进而通过所测量的气 体渗流启动压力梯度优化低渗透气藏的开发方案，以实现对低渗透气藏合理开采。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术的缺陷，本申请提供一种低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装 置及测量方法，以能够测量出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。
[0005] 本申请所提供的一种低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，包括：
[0006] 测量模块，其包括岩心夹持器、环压栗、高压气源，所述岩心夹持器具有夹持器进 气口、夹持器出气口以及围压进入口，其用于装入岩心样本；所述环压泵与所述围压进入口 相通，其用于向所述岩心样本施加围压以模拟地层环境；所述高压气源与所述夹持器进气 口相通，其用于向所述岩心样本的进气端注气；所述夹持器出气口与流量计相通，所述流量 计用于在所述岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述出气端的气体体积流量 Q;所述岩心夹持器与所述高压气源之间设有第二压力传感器，所述第二压力传感器用于在 所述岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的进气端的压力Ρ 2;所述 岩心夹持器与所述流量计之间设有第一压力传感器，所述第一压力传感器用于在所述岩心 样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的出气端的压力Pi;
[0007] 计算模块，其用于将所述测量模块测得的所述进气端的压力？2、所述出气端的压 力Pi以及所述出气端的气体体积流量Q代入气体渗流启动压力梯度表达式计算出低渗透 储层气体渗流启动压力梯度，所述气体渗流启动压力梯度表达式为：
[0008] 2 - P' KA 一 L
[0009] 其中，λ为气体渗流启动压力梯度，单位为兆帕每米；P2为所述进气端的压力，单 位为兆帕；Pi为所述出气端的压力，单位为兆帕；Ps。为标准状态下气体压力，单位为兆帕；L 为岩心样本长度，单位为米;A为岩心样本横截面面积，单位为平方米；Q为所述出气端的气 体体积流量，单位为立方米每秒；K为绝对渗透率，单位为毫达西；μ为气体的粘度，单位为 毫帕斯卡秒。
[0010] 优选的，所述高压气源与所述第二压力传感器之间设有调压阀，以调节所述高压 气源向所述岩心样本的进气端注气的压力大小。
[0011] 优选的，所述流量计为皂膜流量计和/或气体质量流量计。
[0012] 优选的，所述第一压力传感器与所述皂膜流量计之间设有第一阀门；所述第一压 力传感器与所述气体质量流量计之间设有第二阀门。
[0013] 优选的，所述高压气源为空气或者氮气，其注气压力不大于50兆帕。
[0014] 优选的，所述环压栗向所述岩心样本施加的围压不大于70兆帕。
[0015] 本申请还提供一种采用如上所述低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置的 低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量方法，包括：
[0016] 向岩心样本施加围压以模拟地层环境，所述岩心样本具有进气端以及出气端；
[0017] 向所述进气端注气直至所述出气端的气体体积流量稳定，测量此时所述进气端的 压力ρ2、所述出气端的压力Pi以及所述出气端的气体体积流量Q ;
[0018] 将所述进气端的压力p2、所述出气端的压力Pl以及所述出气端的气体体积流量Q 代入所述气体渗流启动压力梯度表达式计算出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。
[0019] 优选的，通过恒定压力向所述进气端注气。
[0020] 优选的，所述恒定压力不大于10兆帕。
[0021] 优选的，所述岩心样本的直径为2. 4厘米至2. 6厘米、或3. 6厘米至4. 0厘米，所 述岩心样本的长度不小于所述岩心样本直径的1. 5倍。
[0022]通过以上所述，可以看出本申请所提供的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量 装置包括测量模块和计算模块，首先由测量模块测量计算低渗透储层气体渗流启动压力梯 度所需的参数，然后由所述计算模块将所测得的参数代入所述气体渗流启动压力梯度表达 式进而获得低渗透储层气体渗流启动压力梯度，所以本申请所提供的低渗透储层气体渗流 启动压力梯度测量装置能够测量出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请一种实施方式提供的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置 示意图；
[0025] 图2是本申请一种实施方式中气体单相渗流在岩心样本中的压力分布不意图；
[0026] 图3是本申请一种实施方式所提供低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量方法 的流程图；
[0027] 图4是本申请一个具体实施例中四个岩心样本的进气端压力与拟出口压力关系 图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实 施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保 护的范围。
[0029] 请参考图1，一种低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，包括：测量模块， 其包括岩心夹持器1、环压泵3、高压气源2,所述岩心夹持器1具有夹持器进气口、夹持器出 气口以及围压进入口，其用于装入岩心样本；所述环压泵 3与所述围压进入口相通，其用于 向所述岩心样本施加围压以模拟地层环境；所述高压气源2与所述夹持器进气口相通，其 用于向所述岩心样本的进气端注气；所述夹持器出气口与流量计相通，所述流量计用于在 所述岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述出气端的气体体积流量Q ;所述岩 心夹持器与所述高压气源2之间设有第二压力传感器7,所述第二压力传感器7用于在所述 岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的进气端的压力p 2 ;所述岩心 夹持器1与所述流量计之间设有第一压力传感器6,所述第一压力传感器6用于在所述岩心 样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的出气端的压力Pi ;计算模块13， 其用于将所述测量模块测得的所述进气端的压力P2、所述出气端的压力Pi以及所述出气端 的气体体积流量Q代入气体渗流启动压力梯度表达式计算出低渗透储层气体渗流启动压 力梯度。
[0030] 所述气体渗流启动压力梯度表达式为：
[0031]
【权利要求】
1. 一种低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于，包括： 测量模块，其包括岩心夹持器、环压泵、高压气源；所述岩心夹持器具有夹持器进气口、 夹持器出气口以及围压进入口，其用于装入岩心样本；所述环压泵与所述围压进入口相通， 其用于向所述岩心样本施加围压以模拟地层环境；所述高压气源与所述夹持器进气口相 通，其用于向所述岩心样本的进气端注气；所述夹持器出气口与流量计相通，所述流量计用 于在所述岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述出气端的气体体积流量Q ;所 述岩心夹持器与所述高压气源之间设有第二压力传感器，所述第二压力传感器用于在所述 岩心样本的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的进气端的压力P 2 ;所述岩心 夹持器与所述流量计之间设有第一压力传感器，所述第一压力传感器用于在所述岩心样本 的出气端的气体体积流量稳定时测量所述岩心样本的出气端的压力Pi ; 计算模块，其用于将所述测量模块测得的所述进气端的压力p2、所述出气端的压力Pl 以及所述出气端的气体体积流量Q代入气体渗流启动压力梯度表达式计算出低渗透储层 气体渗流启动压力梯度，所述气体渗流启动压力梯度表达式为： 2'? 2 λ_^2 ΚΑ ' _ L . ? 其中，λ为气体渗流启动压力梯度，单位为兆帕每米；ρ2为所述进气端的压力，单位为 兆帕；Pl为所述出气端的压力，单位为兆帕；PS。为标准状态下气体压力，单位为兆帕；L为岩 心样本长度，单位为米;A为岩心样本横截面面积，单位为平方米；Q为所述出气端的气体体 积流量，单位为立方米每秒；K为绝对渗透率，单位为毫达西；μ为气体的粘度，单位为毫帕 斯卡秒。
2. 如权利要求1所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于：所 述高压气源与所述第二压力传感器之间设有调压阀，以调节所述高压气源向所述岩心样本 的进气端注气的压力大小。
3. 如权利要求1所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于：所 述流量计为皂膜流量计和/或气体质量流量计。
4. 如权利要求3所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于：所 述第一压力传感器与所述皂膜流量计之间设有第一阀门；所述第一压力传感器与所述气体 质量流量计之间设有第二阀门。
5. 如权利要求1所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于：所 述高压气源为空气或者氮气，其注气压力不大于50兆帕。
6. 如权利要求1所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置，其特征在于：所 述环压泵向所述岩心样本施加的围压不大于70兆帕。
7. -种采用如权利要求1所述低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量装置的低渗透 储层气体渗流启动压力梯度测量方法，其特征在于，包括： 向岩心样本施加围压以模拟地层环境，所述岩心样本具有进气端以及出气端； 向所述进气端注气直至所述出气端的气体体积流量稳定，测量此时所述进气端的压力 Ρ2、所述出气端的压力Pl以及所述出气端的气体体积流量Q ; 将所述进气端的压力P2、所述出气端的压力Ρι以及所述出气端的气体体积流量Q代入 所述气体渗流启动压力梯度表达式计算出低渗透储层气体渗流启动压力梯度。
8. 如权利要求7所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量方法，其特征在于：通 过恒定压力向所述进气端注气。
9. 如权利要求8所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量方法，其特征在于：所 述恒定压力不大于10兆帕。
10. 如权利要求7所述的低渗透储层气体渗流启动压力梯度测量方法，其特征在于：所 述岩心样本的直径为2. 4厘米至2. 6厘米、或3. 6厘米至4. 0厘米，所述岩心样本的长度不 小于所述岩心样本直径的1. 5倍。
【文档编号】G01N15/08GK104297126SQ201410553044
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】徐轩, 胡勇, 朱华银, 王庆生, 田姗姗, 焦春艳, 黄伟岗, 姜燕东, 徐婷, 张玉丰, 沈伟军 申请人:中国石油天然气股份有限公司