一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法及实验装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法及实验装置，通过岩心制备、岩样气测渗透率及孔隙度、施加围压及岩样气驱水实验步骤，使用非稳态法测定了火山岩岩心含气饱和度增加，含水饱和度减少时的相对渗透率曲线。
【专利说明】一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法及实验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测定渗透率的实验方法，尤其涉及一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法及实验装置。
【背景技术】
[0002]火山岩储层属于特低渗透气藏，其储集空间以孔隙为主，但与常规特低渗透储层相比，火山岩通常具有较多的气孔、裂缝发育，因此其火山岩气藏具有较高的商业开采价值。近年来，我国相继开发多处火山岩气藏，并取得一定的经济效益。
[0003]气、液相对渗透率曲线为气藏开发动态分析及数值模拟中的重要参考资料，该曲线通常用气藏的真实岩心在实验室中用稳定法测试而获得，而对于火山岩储层，由于其内部的溶洞孔隙结构，两相流体混相注入时易产生突进现象，造成混相，导致测量结果与实际存在较大偏差。由于火山岩样品的特低渗透率，同时驱替压差须小于围压，因此围压大小要适当:若围压过小，驱替压差也将过小，则驱替速度极慢，且易产生水锁现象，并将影响出口流体流量；若驱替压差过大，则将使岩样内微裂缝堵塞，甚至造成岩样断裂。因此应在合适范围内尽可能增大围压以保证有足够的空间调节驱替压差。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提出一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法，解决了现有技术中对火山岩气、水相对渗透率测量不够精确的问题。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验装置。
[0006]本发明实验方法包括如下步骤:
[0007]步骤1，岩心制备:取火山岩岩心，岩心钻取后用聚乙烯膜包好密封；
[0008]步骤2，岩样气测渗透率及孔隙度:岩样在901烘干4小时后每半小时称重一次，直至连续两次质量变化的相对误差小于5%时，记录此时岩样质量；将岩样放入夹持器中，使用氮气注入，记录驱替压差、出气量，计算岩样气测渗透率；将岩心放入抽真空饱和装置内，将岩心饱和已抽真空的地层水，并称重测量，从而计算出岩样的孔隙体积及有效孔隙度；
[0009]步骤3，施加围压:将饱和模拟底层水后的岩样装入岩心夹持器，利用围压泵给岩心夹持器加围压，围压的取值应在地层破坏压力与启动压力之间；
[0010]步骤4，岩样气驱水实验:打开气体注入装置的调压阀，给岩心夹持器提上游压力，并在给定的上游压力下进行气驱水；初始压差必须保证即能克服末端效应又不产生紊流；记录各个时刻的驱替时间、驱替压差、累计流体产量、累计产水量和初始见气点，并将数据填入原始数据表中；气驱水达到束缚水状态并进行气测渗透率后结束实验；
[0011]气、水相对渗透率的计算公式为:
[0012]= ^ (10.)
%
[0013]^ =务 4(…
[0014]式中:
IV.
[0015](12)
8 ^
[0016]% =--八/)(13)
//,
[0017]/,=-^-(⑷
[0018](15)
[0019]其中:
[0020]、-气体相对渗透率，小数；
[0021〕——液体相对渗透率，小数；
[0022]-两相流动时的气体流量，1111/8
[0023]-单相流动时的气体流量，此/^
[0024]\——累计出口水量，齓；
[0025]八V#-大气压力下测得某一时间间隔的气增量，1111 ；
[0026]八V#——大气压力下测得某一时间间隔的水增量，1111；
[0027]八？-驱替压差，1？8 ；
[0028]^-截面积，III2 ；
[0029]八七——时间间隔，8；
[0030]1(——气测绝对渗透，III2
[0031]八V——大气压力下测得某一时间间隔的流体总增量，1111；
[0032]-含气率，小数；
[0033]^——含水率，小数；
[0034]I； 8-注入气体粘度8 ；
[0035]11双——饱和岩样的模拟地层水的粘度8。
[0036]所述的步骤1中，岩心钻取直径2.50^，长度不得低于直径的2倍，不多于直径的5倍。
[0037]本发明的实验装置结构如下:
[0038]手摇泵连接岩心夹持器，手摇泵与岩心夹持器之间设有压力表和围压两通阀；气瓶连通气体注入装置的一侧，气体加湿器的另一侧连接岩心夹持器，气瓶与气体加湿器之间设有调压阀，气体加湿器与岩心夹持器之间设有压力表和两通阀；岩心夹持器连接气液分离器的输入端，气液分离器的输出端连接微量气体流量计和量筒，量筒连接电子天平。
[0039]所述的气体注入装置为气体加湿器。
[0040]所述的岩心夹持器通过带刻度的微毛细管连接气液分离器。
[0041]本发明的优点效果如下:
[0042]使用简单方便，同时能准确的测量火山岩气、水相对渗透率曲线。该方法对低渗气藏开发的实验研究具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0044]图1为一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验装置结构示意图。
[0045]图中，1、气瓶，2、调压阀，3、气体加湿器，4、压力表，5、两通阀，6、岩心夹持器，7、手摇泵，8、压力表，9、围压两通阀，10、带刻度的微毛细管，11、气液分离器，12、微量气体流量计，13、量筒，14、电子天平。
【具体实施方式】
[0046]实施例
[0047]参照附图1，本发明实验装置结构为，围压手摇泵7连接岩心夹持器6，手摇泵7与岩心夹持器6之间设有压力表8和围压两通阀9 ；气瓶1连通气体加湿器3的一侧,气体加湿器3的另一侧连接岩心夹持器6，气瓶1与气体加湿器3之间设有调压阀2，气体加湿器3与岩心夹持器6之间设有压力表4和两通阀5 ；岩心夹持器6通过带刻度的微毛细管10连接气液分离器11的输入端，气液分离器11的输出端连接微量气体流量计12和量筒13，量筒13连接高精度电子天平14。
[0048]使用时，手摇泵7向岩心夹持器6提供围压，通过压力表8读出，并可在关闭围压两通阀9以保持围压。气体从气瓶1流出，流经调压阀2，通过气体加湿器3、两通阀5注入岩心夹持器6，压力表4可读出入口压力。气体与液体通过岩心后从带刻度的微毛细管10流出，流入气液分离器11，气体流入微量气体流量计12，液体流入量筒13，同时，使用高精度电子天平14对进行液体称重。
[0049]本发明实验方法包括如下步骤:
[0050]步骤1，岩心制备:取火山岩岩心，钻取直径2.50(3111，长度不得低于直径的2倍，钻取后用聚乙烯膜包好密封；
[0051]步骤2，岩样气测渗透率及孔隙度:岩样在901烘干4小时后每半小时称重一次，直至连续两次质量变化的相对误差小于5%时，记录此时岩样质量；将岩样放入夹持器中，使用氮气注入，记录驱替压差、出气量，计算岩样气测渗透率；将岩心放入抽真空饱和装置内，将岩心饱和已抽真空的地层水，并称重测量，从而计算出岩样的孔隙体积及有效孔隙度；
[0052]步骤3，施加围压:将饱和模拟底层水后的岩样装入岩心夹持器，利用围压泵给岩心夹持器加围压，围压取值应低于地层破坏压力，对于特低渗透岩样，其驱替压差须高于启动压力，故围压的取值应在地层破坏压力与启动压力之间取值；
[0053]步骤4，岩样气驱水实验:打开气体注入装置的调压阀，给岩心夹持器提上游压力，并在给定的上游压力(如:5即幻下进行气驱水；初始压差必须保证即能克服末端效应又不产生紊流；记录各个时刻的驱替时间、驱替压差、累计流体产量、累计产水量和初始见气点，并将数据填入原始数据表中；气驱水达到束缚水状态并进行气测渗透率后结束实验；
[0054]气、水相对渗透率的计算公式为:
[0055]^、丨0.)
%
[0056]=(11)
[0057]式中:
[0058]0.=^么(12)
81厶/
[0059]%二--八/)(13)
[0060]/,=^- (⑷
[0061]/^, ⑴)
[0062]其中:
[0063]、-气体相对渗透率，小数；
[0064]——液体相对渗透率，小数；
[0065]-两相流动时的气体流量，1111/8
[0066]-单相流动时的气体流量，此/^
[0067]\——累计出口水量，齓；
[0068]八V#-大气压力下测得某一时间间隔的气增量，1111 ；
[0069]八V#——大气压力下测得某一时间间隔的水增量，1111；
[0070]八？-驱替压差，1？8 ；
[0071]^-截面积，III2 ；
[0072]八七——时间间隔，8；
[0073]1(——气测绝对渗透，III2
[0074]八V——大气压力下测得某一时间间隔的流体总增量，1111；
[0075]4——含气率，小数；
[0076]^——含水率，小数；
[0077]9 8-注入气体粘度8 ；
[0078]11双——饱和岩样的模拟地层水的粘度8。
【权利要求】
1.一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤1，岩心制备:取火山岩岩心，岩心钻取后用聚乙烯膜包好密封； 步骤2，岩样气测渗透率及孔隙度:岩样在90°C烘干4小时后每半小时称重一次，直至连续两次质量变化的相对误差小于5%时，记录此时岩样质量；将岩样放入夹持器中，使用氮气注入，记录驱替压差、出气量，计算岩样气测渗透率；将岩心放入抽真空饱和装置内，将岩心饱和已抽真空的地层水，并称重测量，从而计算出岩样的孔隙体积及有效孔隙度； 步骤3，施加围压:将饱和模拟底层水后的岩样装入岩心夹持器，利用围压泵给岩心夹持器加围压，围压的取值应在地层破坏压力与启动压力之间； 步骤4，岩样气驱水实验:打开气体注入装置的调压阀，给岩心夹持器提上游压力，并在给定的上游压力下进行气驱水；初始压差必须保证即能克服末端效应又不产生紊流；记录各个时刻的驱替时间、驱替压差、累计流体产量、累计产水量和初始见气点，并将数据填入原始数据表中；气驱水达到束缚水状态并进行气测渗透率后结束实验； 气、水相对渗透率的计算公式为: 人=全C 10)-%(id
-fW /^w 式中:AF- ^1=-Tl(12)
8 At
KA (I,=--Δ/;(13)° P,AV.f =~^(14)g AV1 / =^-(15)w AV1 其中: Krg-气体相对渗透率,小数； Krw——液体相对渗透率，小数； Qgi——两相流动时的气体流量，mL/s Qg-单相流动时的气体流量，mL/s Vw——累计出口水量，mL ； AVg1-大气压力下测得某一时间间隔的气增量，mL ； AVw1-大气压力下测得某一时间间隔的水增量，mL ； Δ P-驱替压差，MPa ； A-截面积，Hl2 ; At-时间间隔，s ； K——气测绝对渗透，μ Hi2 AV——大气压力下测得某一时间间隔的流体总增量，mL ； fg—含气率，小数； fw—含水率，小数； U g-注入气体粘度；mPa.s ； μ w——饱和岩样的模拟地层水的粘度；mPa.S。
2.根据权利要求1所述的一种用于测定火山岩气、水相对渗透率的实验方法，其特征在于所述的步骤I中，岩心钻取直径2.50cm,长度不得低于直径的2倍，不多于直径的5倍。
3.根据权利要求1所述的一种用于测定火山岩气、水相对渗透率实验方法的实验装置，其特征在于结构如下:手摇泵(7)连接岩心夹持器(6)，手摇泵(7)与岩心夹持器(6)之间设有压力表(8)和围压两通阀(9);气瓶(I)连通气体注入装置的一侧，气体加湿器(3)的另一侧连接岩心夹持器出)，气瓶(I)与气体加湿器(3)之间设有调压阀(2)，气体加湿器(3)与岩心夹持器(6)之间设有压力表(4)和两通阀(5);岩心夹持器(6)连接气液分离器(11)的输入端，气液分离器(11)的输出端连接微量气体流量计(12)和量筒(13)，量筒(13)连接电子天平(14)。
4.根据权利要求3所述的一种用于测定火山岩气、水相对渗透率实验方法的实验装置，其特征在于所述的气体注入装置为气体加湿器(3)。
5.根据权利要求3所述的一种用于测定火山岩气、水相对渗透率实验方法的实验装置，其特征在于所述的岩心夹持器(6)通过带刻度的微毛细管(10)连接气液分离器(11)。
【文档编号】G01N15/08GK104316449SQ201410620541
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】潘一, 徐子健, 杨双春 申请人:辽宁石油化工大学