[发明专利]一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩石样品物理性质测定领域，特别是涉及一种测定岩石在饱和不同流体时气体突破压力的装置。

背景技术

在岩石样品物理性质测定领域中，突破压力概念是非润滑湿相流体克服多孔介质中润湿相流体的毛管压力形成连续流动相所需的最小压力。突破压力参数可以直接评价盖层的封盖能力，计算盖层所能封闭天然气的气柱高度，是盖层评价和资源评价中不可缺少的参数。

岩石的突破压力并不是一个固有的参数，在不同的物理状态下，其参数会发生变化。在实验室中，通常是在常温常压下进行突破压力参数的测定。但盖层样品处于地下状态时，岩石骨架会承受上覆地层的压力，使孔隙受到压缩。另外，在地层条件下，盖层所处的温度环境也跟常温有所不同，随着埋深的不同，按各地区的温度梯度递增，一般为2-3℃/100m。当地层埋深达到5000m左右时，盖层所处的温度环境可达170℃左右，其突破压力参数也与常温、常压状态下的参数有明显的差别。因此，对突破压力参数的测定必须在模拟地层温度和压力条件下进行。

按照中华人民共和国石油天然气行业标准(SY/T 5748-1995)，目前，对该参数的测定有两种方法：

1、压汞法测定突破压力

其方法是将岩样烘干，放入岩心室，并对样品进行抽真空，再将汞液通过压力泵注入岩心，记录不同压力点所进入的汞量，得到一条汞饱和度与压力对应的毛管压力曲线，根据突破压力概念，如果汞要进入相应孔径的毛细管形成连流动，那么这部分孔径应是岩心中互相连统的最大孔径，在毛管压力曲线上即为大量进汞的开始，根据曲线形态，可以找出该特征点，并根据该点的压力，计算出孔隙半径，以此半径为参数，可以计算出气水条件下，气体突破地层水形成连续流动相的最小压力-突破压力。

但是该方法无法模拟地层温度进行测定，汞加温后会形成蒸气，对环境也是一种污染，会对人身造成伤害，因此该方法不能用于模拟地层温度条件进行突破压力的测定。同时由于样品骨架不承受压力，该方法也不能模拟地层压力条件进行突破压力的测定。

2、驱替法测定突破压力

驱替法突破压力测定就是先将岩心饱各地层水或煤油，在岩心前通入气体，不断增加气体的压力，在岩心后见到气泡，表明气体已在孔隙中形成了连续流动，气体突破岩心时的压力即为突破压力。该方法有现行行业标准进行了规范(中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5748-1995：岩石中气体突破压力测定)，流程图如附图2所示，包括空气或氮气1、中间容器A 2、中间容器B 13、压力表A 3、压力表B 6、压力表C 8、压力表D 9、加湿器4、六通阀5、岩心夹持器7、高压计量器A 10、高压计量器B 12、活塞式中间容器11、温度控制仪14、监测器15、真空泵、真空干燥器和供箱。

到目前为止，上述两种测定方均存在一个共同的缺点，即不能在地层温度条件下进行突破压力的测定，在地层条件下，由于液体的粘度，岩石表面对液体的吸附能力等均会发生改变，突破压力参数也会发生较大的改变。表1所示。该参数对于天然气藏而言，直接决定了其上覆盖层所能封盖的油气柱高度，也决定了该圈闭的油气资量，对油气资源评价至为重要。

对于驱替法而言，如果我们采用或升温的夹持器，那么当温度长到100℃以上时，原先饱和地层的岩心中流体的饱和度会因水(或煤油)的蒸发变得不饱和，所测得的突破压力会变小。

对于压汞法而言，目前所有的压汞仪均不能实现加温，同时汞的蒸发也会对人体形成伤害，所以压汞法测定突破压力时根本不能模拟地层温度条件进行。

现有的测试流程如本说明书后面的附图2(即SY/T 5748-1995标准中的图1)所示。现有的测试流程可以在常温下进行突破压力的测定，尽管标准方法中规定夹持器可以加温到150℃，但这并不能满足模拟地层温度条件下的突破压力测量，因为只有能耐温的夹持器，并不能保证岩心中的液体在加温到150℃是不会蒸发，所以现有技术只能满足常温或60℃以下进行突破压力的测定。

综上所述，由于测定突破压力两种方法均不能模拟地层温度条件。并且测定的数不能直接用来计算盖层所能封盖的油气柱高度，对盖层封盖能力的评价是不客观的。

发明内容

本发明是为了解决现有测试流程中岩样后端不能加压的问题，只有在岩样的后端进行加压，使流体的沸点升高，才能保证在高温条件下岩样仍处于流体饱和状态，使测量结果更为可靠。

本发明的一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置是这样实现的，

本发明的测定装置，包括压力表、加湿器、岩心夹持器、高压计量器、温度控制仪、监测器，其特征在于：