[发明专利]一种储层岩心中约束束缚水饱和度的测定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气藏储层岩心中测定约束束缚水饱和度的装置及方法，特别适用于石油天然气行业考虑气藏储层多孔介质岩心中高温高压环境下测定可动水饱和度及约束束缚水饱和度的实验装置及方法。

背景技术

“约束束缚水饱和度”的定义和物理意义在于：在气藏成藏过程中，在毛管压力制约作用下，需要在一定驱替压力梯度作用下才能被活化恢复流动的可动水饱和度，我们把它称之为约束束缚水饱和度。其物理含义是，在气藏投入开发后，被约束的气藏原始平衡共存水在一定驱替压力梯度下，一部分被约束的共存水被活化转变为可动水运移至井底被采出，剩余的共存水饱和度即为在该驱替压力梯度下的约束束缚水饱和度；当加大驱替压差时，又会有部分被约束的共存水转变为可动水运移至井底被采出，余下的共存水饱和度即为在新的驱替压差下的约束束缚水饱和度；随着驱替压差的不断增加，直到约束束缚水饱和度下降到无论驱替压差增加到多大也不能恢复流动的束缚水饱和度。

天然气藏中约束束缚水饱和度的大小是天然气藏测井分析和气井开采过程的物性参数之一，可用于评价气藏的气水层和气藏开发过程气井产出水的类型；也可用于地层中气水两相的渗流特征分析、产能分析、生产动态分析、数值模拟、生产系统分析、采气工艺设计和地面工程设计。目前公知的气藏储层岩心含水饱和度的测定方法有可动水饱和度的测试，束缚水饱和度的测试，尚未明确形成约束束缚水饱和度的实验测试。因此，本发明引入约束束缚水饱和度的概念并提出约束束缚水饱和度的实验测试方法，具有重大的意义：

（1）可为气藏成藏过程气体运移驱替原生水的渗流特征评价提供依据；

（2）可为气藏产水气层测井解释分析提供技术支持；

（3）为气藏早期气井生产过程产水动态及规律的分析提供实验数据；

（4）为气井产能分析、生产系统分析、采气工艺设计和地面工程设计提供实验数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储层岩心中约束束缚水饱和度的测定装置，该装置原理可靠，结构合理，操作简便，可准确测定储层多孔介质中可动水饱和度和约束束缚水饱和度随驱替压差的变化规律。

本发明的另一个目的在于提供利用上述装置测定储层岩心中的约束束缚水饱和度的方法，该方法可在气藏高温高压条件下进行约束束缚水饱和度的实验研究，所能达到的最高压力70MPa，最高温度150℃，能更好地适合于低渗油、气藏储层岩心中约束束缚水饱和度的测定，弥补了现有气藏测井分析和气井生产动态分析方法及技术应用的不足。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

测定储层岩心中约束束缚水饱和度的装置，主要由高压气源（天然气或氮气）、压力和流量控制面板、岩心夹持器、地层水（和地层油）驱替泵、回压控制泵、围压控制泵、气体计量计、液体计量计、恒温箱、串联的流程系统组成，能够满足不同温度压力、范围内储层岩心中约束束缚水饱和度的准确测定。该实验测试系统所需的数据采集及处理系统也可由高精度的温度传感器、压力传感器以及连有数据采集卡的计算机组成，以进一步提高测试精度。

一种储层岩心中约束束缚水饱和度的测定装置，主要由高压氮气源、增湿器、岩心夹持器、油水驱替泵、环压泵、回压控制泵、气体计量计、液体计量计组成，所述岩心夹持器置于恒温箱中，所述高压氮气源通过增湿器连接岩心夹持器入口端，增湿器与岩心夹持器入口端之间有不同量程的压力表和相应的氮气注入系统控制阀，所述油水驱替泵也通过油水驱替控制阀连接岩心夹持器入口端；所述环压泵通过环压控制阀连接岩心夹持器，给岩心施加围压；岩心夹持器出口端既通过回压阀、回压控制阀连接回压控制泵，又分别连接气体计量计和液体计量计。

利用上述装置测定储层岩心中约束束缚水饱和度的方法，依次包括以下步骤：

①用孔隙度测试仪和渗透率测试仪对干燥的岩心测定其孔隙度和渗透率；

②对测定了孔隙度和渗透率的干燥岩心称重，然后将岩心放入饱和装置中抽真空并充分饱和地层水；

③对饱和地层水的岩心用精密天平称重，确定饱和的地层水量；

④把饱和地层水的岩心装入岩心夹持器，再把岩心夹持器放入恒温箱中；

⑤将恒温箱升温致测试所需温度，同时用环压泵对岩心夹持器加围压至高于测试的最大压力2MPa以上；

⑥根据测试的最小驱替压力设置回压阀的回压；