[发明专利]一种基于电势的自发渗吸测量装置

说明书

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，涉及岩心自发渗吸测量技术，尤其涉及一种基于电势的自发渗吸测量装置。

背景技术

目前，以页岩气为代表的非常规储层具有致密的特征，其开发需要进行大规模水力压裂，大量的水注入地层，因此，评价储层岩石自发渗吸规律是非常规油气开发研究的关键问题之一。这主要有以下几方面的原因：首先，由于致密储层的孔喉细小，喉道分布多处于微纳米级别，毛细管力引起的自发渗吸现象比常规储层更为明显，对储层产生的影响更大；其次，此类储层的吸水能力取决于岩性、地层以及人工注入的液体类型，需要进行大批量的自吸实验研究致密储层与人工注入液体的相互作用；最后，此类储层的非均质性较强，尤其是在页岩气钻井过程中，需要对不同地层或同一地层不同位置的页岩进行多次取样评价。

以页岩气为代表的非常规储层的压裂液返排率往往低于50％，大量的压裂液滞留在地层中。此类储层通常发育有微纳米孔隙，由于其孔喉细小，毛管效应大大增强，压裂液由裂缝靠自吸作用进入基质，形成水相圈闭导致压裂液不易返排，不同的压裂液由于其表面张力、润湿性、地层性质等差异，其自吸作用差异较大。

由于致密岩心的孔喉细小，其自发渗吸实验所需的测试时间更长，测试期间更易受到环境温度、湿度变化的影响，所以常规测试方法无法满足测试精度的要求，并且无法获得岩心中流体饱和度的分布规律和随时间的变化规律。

目前常用的方法是，将岩心筒内浸水，并在筒的一端接一根可以计量水的高度的玻璃管，并使用摄像机针对玻璃管内液面高度进行监测。当岩样吸水以后，玻璃管内的液面高度下降，记录液面下降高度随时间的变化，再通过玻璃管横截面积与液面下降高度的乘积，计算岩石吸入水的质量随时间的变化。但是该测量方法存在一些人为误差，会导致测量结果不准确，另外该测量装置只能测量整个岩心吸入水的质量随时间的变化，有一定的局限性。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电势的自发渗吸测量装置，包括围压控制系统，还包括电势监测系统和压差控制系统。

本发明的测量装置具有如下优点：结构简单，易于实现，能监测岩心自发渗吸过程中周向各处饱和度随时间的变化情况，可用于从活塞式驱替到非活塞式驱替的各种可能的驱替模式；可测量在施加不同围压的条件下，自发渗吸过程中的岩心饱和度随时间的变化情况，了解该岩石样品的吸水速率、毛管力、吸水量等参数；可测量在岩心两端施加不同压差的条件下，驱替过程中的岩心饱和度随时间的变化情况，了解该岩石样品吸水速率、毛管力、吸水质量等参数。

优选的是，所述围压控制系统包括机架、橡胶筒、岩心、围压阀、围压泵、液压油。

在上述任一方案中优选的是，所述机架的上部为圆筒，下部为储水空间。所述圆筒由不锈钢材料制成。不锈钢材料的强度高，硬度高，耐磨性和抗腐蚀性较好。在无围压条件下，岩心可从圆筒内自由放入或者卸载。

在上述任一方案中优选的是，所述橡胶筒放置于圆筒与岩心之间，所述岩心放置于橡胶筒内，所述围压阀和所述围压泵放置于圆筒的外侧，并与所述橡胶筒相连，所述橡胶筒内充有液压油。

液压油可对岩心施加围压。打开围压阀后，调节围压泵，并向橡胶筒内注入液压油，橡胶筒对岩心施加围压的同时保证岩心柱面密封。

在上述任一方案中优选的是，所述电势监测系统包括恒压电源、网状正电极、网状负电极、数据传输线、电势测量片、定值电阻片。

在上述任一方案中优选的是，所述恒压电源通过导线与网状正电极和网状负电极相连，所述网状正电极放置于岩心顶端，所述网状负电极放置于岩心底端，所述定值电阻片放置于网状正电极与岩心顶端之间，所述电势测量片与所述数据传输线相连。

在上述任一方案中优选的是，所述电势测量片的数量至少为四个。本发明经过大量实验证明，至少四个电势测量片可以保证能够测量各个方位的电势分布，防止岩心强非均质性对测量结果的影响，并且能够根据测量结果反演空间的电势分布，电势测量片越多，电势空间分布测量结果越准确。

在上述任一方案中优选的是，所述电势测量片的数量为十二个。

每一个电势测量片均连接一条数据传输线，所有的数据传输线均与计算机相连，或者所有的数据传输线汇聚成一条总的数据传输线，再与计算机相连。

在上述任一方案中优选的是，所述电势测量片沿所述橡胶筒的周向均匀分布于橡胶筒的内壁上。

在上述任一方案中优选的是，所述定值电阻片为圆柱形，其直径与所述岩心的直径相等，或者近似相等。该定值电阻片为已知电阻率的圆柱形的无绝缘体包裹的导体。