一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试装置及方法与流程

技术特征：

1.一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试装置，其特征在于：它包括恒压恒流泵(1)、真空泵(2)、岩心夹持器(11)、上游标准室(6)和下游标准室(15)，所述的上游标准室(6)与岩心夹持器(11)的进液端连通，下游标准室(15)与岩心夹持器(11)的出液端连通，上游标准室(6)与岩心夹持器(11)进液端之间的节点与下游标准室(15)与岩心夹持器(11)出液端的节点之间连接有平衡控制阀(12)，上游标准室(6)和下游标准室(15)上均连接有压力传感器(17)，下游标准室(15)上还连接有排液阀(16)；所述的恒压恒流泵(1)的吸水口到上游标准室(6)之间顺次连接有中间容器(8)和岩心夹持器进液口控制阀(9)，中间容器(8)与排液阀(16)连通，恒压恒流泵(1)的排水口到上游标准室(6)之间顺次连接有恒压恒流泵控制阀(3)、上游标准室进液口控制阀(5)；所述的真空泵(2)与上游标准室进液口控制阀(5)之间连接有真空泵控制阀(4)；它还包括超声波发生器(13)、超声波换能器(10)和围压泵(14)，超声波换能器(10)设置于岩心夹持器(11)的进液端内且与超声波发生器(13)连接，所述的围压泵(14)与岩心夹持器(11)连通。

2.根据权利要求1所述的一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试装置，其特征在于：所述的中间容器(8)、上游标准室(6)、岩心夹持器(11)和下游标准室(15)构成一个闭合回路。

3.根据权利要求1所述的一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试装置，其特征在于：所述的压力传感器(17)的精度为千分之一。

4.根据权利要求1所述的一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试装置及方法，其特征在于：所述超声波换能器(10)的频率为20～100kHZ，功率为30～250W，超声波换能器(10)具有六档输出功率。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的装置在超声波作用下基于液体压力脉冲测试页岩渗透率的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、取测试岩心(7)，在57～60℃下烘干8h；

S2、将测试岩心(7)装入岩心夹持器(11)内，关闭岩心夹持器进液口控制阀(9)，并通入标准盐水标定上游标准室(6)的容水度C₁；

S3、打开上游标准室进液口控制阀(5)，关闭恒压恒流泵控制阀(3)、平衡控制阀(12)、真空泵控制阀(4)和排液阀(16)，通过围压泵(14)向测试岩心(7)施加8～10MPa的围压，随后打开真空泵控制阀(4)并启动真空泵(2)，通过真空泵(2)对测试岩心(7)、上游标准室(6)和下游标准室(15)抽真空，抽真空时间为12h；

S4、关闭真空泵控制阀(4)，打开恒压恒流泵控制阀(3)、上游标准室进液口控制阀(5)、岩心夹持器进液口控制阀(9)和排液阀(16)，启动恒压恒流泵(1)，通过恒压恒流泵(1)将中间容器(8)内的标准盐水经恒压恒流泵控制阀(3)泵入上游标准室(6)内，在水压下标准盐水顺次进入测试岩心(7)和下游标准室(15)中，使测试岩心(7)充分饱和盐水24h；

S5、打开平衡控制阀(12)，上游标准室(6)和下游标准室(15)相互连通，保证上游标准室(6)和下游标准室(15)的压力相同；

S6、关闭平衡控制阀(12)，调节恒压恒流泵(1)以在步骤S5的平衡压力基础上为上游标准室(6)增加一个5～10％平衡压力值的脉冲压力，在压差作用下标准盐水通过测试岩心(7)流入下游标准室(15)，关闭上游标准室进液口控制阀(5)，通过连接在上游标准室(6)和下游标准室(15)的压力传感器(17)分别检测上游标准室(6)和下游标准室(15)内标准盐水压力随时间的变化，并每隔10s计算出上游标准室(6)和下游标准室(15)的压差Δp随时间t的变化；

S7、根据以下式计算超声波处理前的测试岩心基准渗透率k₁：

$k_1=\frac{{\mathrm{\μLC}}_1}{At}ln\left(\frac{\mathrm{\Δ}p\left(0\right)}{\mathrm{\Δ}p\left(t\right)}\right)---\left(1\right)$

其中：μ为标准盐水粘度，mPa·s；L为测试岩心长度，mm；A为测试岩心横截面积，mm²；C₁为上游标准室的容水度，cm³/MPa；t为测试时间，s；Δp(0)为初始时刻上游标准室和下游标准室的压差，MPa；Δp(t)为t时刻上游标准室和下游标准室的压差，MPa；

其中上游标准室的容水度C₁的计算公式为：

$C_1=\frac{{\mathrm{dV}}_1}{{\mathrm{dp}}_1}---\left(2\right)$

其中V₁为上游标准室容水体积，cm³；p₁为上游标准室的压力，MPa；

S8、在超声波发生器(13)上设置一个超声波的测试功率和频率，重复步骤S5～S6，进行超声波作用下的岩石液测渗透率测试，超声波作用下的测试岩心的渗透率k₂的计算公式为：

$k_2=\frac{{\mathrm{\μLC}}_1}{At}ln\left(\frac{{\mathrm{\Δp}}^{\′}\left(0\right)}{{\mathrm{\Δp}}^{\′}\left(t\right)}\right)---\left(3\right)$

其中：Δp(0)为超声波作用下的初始时刻上游标准室和下游标准室的压差，MPa；Δp(t)为超声波作用下t时刻上游标准室和下游标准室的压差，MPa；

S9、制作出测试岩心(7)在超声波作用前后上游标准室(6)和下游标准室(15)的压差Δp和时间t的关系曲线。

6.根据权利要求5所述的一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试方法，其特征在于：所述的测试岩心(7)的直径为25.0±0.2mm，长度L为50.0±0.2mm。

7.根据权利要求5所述的一种超声波作用下基于液体压力脉冲的页岩渗透率测试方法，其特征在于：所述标准盐水为3％KCl溶液。