[发明专利]一种毛管压力的应力敏感性测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石毛管压力技术，尤其涉及一种毛管压力的应力敏感性测试装置及方法。

背景技术

以往对应力敏感性研究主要集中在孔隙度和渗透率上，对毛管压力的应力敏感性研究很少，主要是因为受到实验设备的限制。毛管压力的应力敏感性体现在岩石微观孔隙结构的变化上，对岩石孔隙结构变化规律的研究能加深孔隙度、渗透率应力敏感性研究的认识，同时能对储层评价及保护技术方案设计等提供参考。

常规测定毛管压力曲线的室内实验方法主要有：压汞法、离心法、半渗透隔板法。压汞法包括四面进汞和单面进汞，四面进汞与实际地下油层情况不符；单面进汞可以实现不同围压下的汞驱替实验，但实验后岩样受到污染，不能重复使用，无法实现同一块岩样的应力敏感性实验研究；压汞实验所用的驱替介质（汞）有毒，危害健康。离心法和常规半渗透隔板法驱替压力低，无法满足生产要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种毛管压力的应力敏感性测试装置，该装置使用半渗透隔板法测试岩石毛管压力，可实现毛管压力在驱替和吸入两个过程的应力敏感性测试。

本发明的另一目的还在于提供应用上述装置测试毛管压力的应力敏感性的方法，该方法原理可靠，操作简便，可完成同一块岩样在恒定温度条件下、同一围压下不同驱替压力的整个测试流程和同一块岩样在恒定温度条件下、不同围压下同一驱替压力的整个测试流程的半渗透隔板毛管压力测试，进而研究毛管压力的应力敏感性。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种毛管压力的应力敏感性测试装置，主要由加压系统、夹持器、围压系统、加压计量系统、恒温箱、数据采集系统与压差计组成。所述夹持器连接围压系统，夹持器上端连接加压系统，下端连接加压计量系统；所述夹持器中装有岩样，所述岩样与夹持器的外壳之间有橡胶套，所述夹持器两端有端盖，位于上端端盖内的上端柱塞连接上端锁紧阀，位于下端端盖内的下端柱塞有一凹槽，该凹槽内有半渗透隔板，所述上端柱塞和下端柱塞连接压差计，所述半渗透隔板与下端柱塞凹槽、下端柱塞与外壳之间均有密封圈；所述夹持器、围压系统、加压计量系统、压差计均位于恒温箱内；所述加压系统、围压系统、加压计量系统、压差计分别与数据采集系统相连，实现数据采集。

所述恒温箱用于控制温度，减少流体的体积变化量，使得计量更准确；同时能排除温度对毛管压力的应力敏感性影响。

所述围压系统用于给岩样施加法向应力，从而模拟不同的地层上覆压力。

所述加压系统和加压计量系统分别给岩样两端加载一定的压力，使岩样两端获得不同的压差，压差由小到大加载，同时加压计量系统计量半渗透隔板出口端的水量，以完成实验。

所述压差计用于实时监测并记录夹持器两端的压差，防止压差超过半渗透隔板的非湿相突破压力。

所述下端柱塞凹槽用于保护半渗透隔板，防止半渗透隔板在高围压下被压坏。

所述半渗透隔板为PcMax plates（非湿相突破压力10MPa），在压差未超过隔板的突破压力之前，隔板只能允许湿相通过，而不能通过非湿相。

利用上述装置测试毛管压力的应力敏感性的方法，依次包括以下步骤：

（1）将干燥清洁的半渗透隔板抽真空并用地层水饱和；

（2）将岩样洗油，烘干，称重为m₁，测量其直径D、长度L、常规孔隙度φ、渗透率K，计算孔隙体积V_pHe（[1]何更生,唐海.油层物理[M].北京:石油工业出版社,2011:35-37）：

VpHe=14πD2Lφ;]]>

（3）将岩样抽真空并用地层水饱和，岩样饱和地层水后的质量为m₂，通过下式得到该岩样的孔隙体积V_p（[1]何更生,唐海.油层物理[M].北京:石油工业出版社,2011:37）：

V_p＝(m₂-m₁)/ρ_w

其中ρ_w为地层水密度，