[发明专利]一种低渗透岩心孔隙度和渗透率的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，尤其涉及一种低渗透岩心孔隙度和渗透率的测试装置及测试方法。

背景技术

随着世界油气需求的持续增长，常规油气产量不断下降，非常规油气逐渐成为全球石油勘探开发的新亮点，致密油气藏及页岩油气藏更是在全球能源结构中占领了重要角色。

孔隙度、渗透率分别表征储层储集油气和运移油气的能力，是储量和产能评价的重要参数。而致密油气藏及页岩油气藏孔隙度、渗透率低，常规储层的评价装置对其已不适用。因此，如何准确、高效地测定致密油气藏、页岩油气藏等低渗透岩心的孔隙度、渗透率成为迫切需要解决的问题。

目前对孔隙度的测试多基于波义尔定律，而渗透率的测试则有稳态法和非稳态法两种。采用稳态法及对应装置测试低渗透岩心的气体渗透率时，通过岩心的气体流量小，稳定时间长，人为测量的气体流量误差较大；采用非稳态法测试低渗透岩心的气体渗透率又对仪器和样品的制备要求严格。并且，一套设备只能测量一个参数，例如，只能采用孔隙度仪测量孔隙度，采用渗透仪测量渗透率，对于不同应力状态下的低渗透岩心孔隙度、渗透率测试则需分开进行，不仅浪费了时间，岩心也在多次加载、卸载的过程孔隙结构被破坏。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种准确、高效的测定低渗透岩心的气体孔隙度和渗透率的测试装置及测试方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种低渗透岩心孔隙度和渗透率的测试装置，包括气源、缓冲容器、真空泵、岩心夹持器、围压控制装置和气体流量计量装置，所述的气源设有通过主进气管路与缓冲容器连通，所述的缓冲容器通过夹持器进气管路与岩心夹持器的入口端连通，所述的真空泵通过抽真空管路与缓冲容器连通，所述的围压控制装置通过围压管路与岩心夹持器的围压接口连通，所述的气体流量计量装置通过出气管路与岩心夹持器的出口端连通。

作为优选，所述的气源包括高压气瓶以及设置在高压气瓶顶部的气源阀，所述的主进气管路沿气源至缓冲容器的方向依次设有减压阀、进气阀和上游压力表。

作为优选，所述的夹持器进气管路上设有截止阀。

作为优选，所述的抽真空管路上设有抽空阀。

作为优选，所述的出气管路沿岩心夹持器至气体流量计量装置的方向依次设有下游压力表和针型阀。

作为优选，所述缓冲容器包括缸体以及与缸体可拆卸连接的缸盖，所述缸体的底端封闭，缸体顶端与缸盖密封配合，所述的缸体内设有至少一个用于改变缓冲容器体积的填充块。

作为优选，所述的缸盖上自左向右依次设有第一接口、第二接口、第三接口，所述的第一接口与主进气管路接通，所述的第二接口与夹持器进气管路接通，所述的第三接口与抽真空管路接通。

一种低渗透岩心孔隙度和渗透率的测试方法，包括以下步骤：

a.测量岩心的长度L与直径d，将岩心放入岩心夹持器中；

b.对岩心夹持器加载围压，设定的围压比缓冲容器内初始压力高出0.5MPa，设定岩心夹持器出口端压力pL低于岩心夹持器入口端压力；

c.对测试装置进行抽真空，至真空压力达600Pa；

d.调节气源的输出压力为pL之后进气，使岩心夹持器内的压力为pL；

e.设定试验温度为25℃，恒温两小时，保持岩心夹持器内的压力为pL；

f.调节气源的输出压力为0.6MPa，使缓冲容器内的压力升至0.6MPa；

g.停止气源的进气，记录缓冲容器的初始压力pin；

h.记录缓冲容器的压力p0，在相等的时间间隔记录一个数据，绘制p0-t关系曲线；

i.计算不同时刻缓冲容器内的压力，并与步骤h中实测的p0-t关系曲线拟合，得出测试岩心的岩心克氏渗透率。

作为优选，步骤i中，按式(1)计算不同时刻缓冲容器内的压力，

式中，p₀-缓冲容器内压力，atm；-n时刻从岩心入口端进入岩心的质量流量，kg/s；V-缓冲容器体积，m³；M-测试气体的摩尔质量，kg/kmol；Z-测试气体的压缩因子；R-通用气体常数，R＝0.08314atm·m³/(kmol·K)；T-绝对温度，K；dt-时间步长；

上标表示第n时刻的值，下标表示采用点中心网格将岩心m等分时的第j个网格(j＝0～m)；任意时刻式(1)中通过岩心的质量流量Q₀由式(2)求得：