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巖心測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種巖心測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：巖心夾持器；注入泵，與巖心夾持器的流體注入口相連，用于按照恒定速度驅(qū)替非潤濕相進(jìn)入固定在巖心夾持器中的待測巖心；吸入泵，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用于收集待測巖心被驅(qū)替出的待測巖心中原本的流體；壓差傳感器，兩端分別與流體注入口和流體輸出口相連，用于測量待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；電阻率測量單元，與待測巖心相連，用于測量待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心的電阻率。本實(shí)用新型解決了采用恒壓差法對(duì)巖心進(jìn)行測量而導(dǎo)致的無法同時(shí)確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)少的技術(shù)問題，同時(shí)相較于恒壓差法也縮短了測量周期。
【專利說明】巖心測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油勘采領(lǐng)域，特別涉及一種巖心測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，為了測量巖石的電阻率、毛管壓力等特性一般采用的方法是恒壓差法，恒壓差法的基本原理是:將待測試的巖心裝入巖心夾持器，在巖心的兩端由低到高(非連續(xù))施加恒定的壓差，采用非潤濕相來驅(qū)替巖心中的鹽水，根據(jù)毛管壓力理論，巖心在受到兩個(gè)相互不相溶的流體界面張力、接觸角及孔喉半徑的影響，在一定的壓差作用下，巖心中的非潤濕相和水的分布將達(dá)到平衡狀態(tài)，巖心中的含水飽和度也會(huì)達(dá)到某一定值，然后，分別記錄下在不同壓差條件下非潤濕相和水的分布平衡時(shí)巖心的含水飽和度和電阻率，并繪制含水飽和度與毛管壓力和電阻率的關(guān)系。
[0003]然而，通過上述的恒壓差法來測量巖石的電阻率和毛管壓力會(huì)存在以下方面的不足:
[0004]I)恒壓差法，在實(shí)驗(yàn)的過程中，是選擇不同的恒定壓差進(jìn)行測量的，在每個(gè)恒定壓差下，系統(tǒng)達(dá)到平衡后，該壓差反映的是在該壓差下，驅(qū)替流體能夠進(jìn)入的最小喉道半徑，從而使得獲得的毛管壓力曲線只能反映巖心的喉道信息，而無法有效反映巖心中與喉道相連的孔隙的信息；
[0005]2)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)較少，由于壓差是非連續(xù)增加的，電阻率測量數(shù)據(jù)只有在非潤濕相與水達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)才是有效的，因此只能獲得有限個(gè)有效的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通常狀況下，只能獲得6到8個(gè)有效的數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0006]3)采用恒壓差法進(jìn)行測量所需要的實(shí)驗(yàn)周期較長，一般需要3周以上的測量時(shí)間。
[0007]目前非均質(zhì)復(fù)雜儲(chǔ)層逐漸成為油氣勘探的重要對(duì)象，由于非均質(zhì)復(fù)雜儲(chǔ)層非均質(zhì)強(qiáng)，孔喉配置關(guān)系復(fù)雜，關(guān)于復(fù)雜儲(chǔ)層電性的影響因素及規(guī)律認(rèn)識(shí)還很不完善，因此開展非均質(zhì)復(fù)雜儲(chǔ)層電性機(jī)理研究對(duì)提高復(fù)雜儲(chǔ)層油氣勘探的效率非常重要。然而，目前的實(shí)驗(yàn)方法，要么是對(duì)巖心的孔隙結(jié)構(gòu)、電阻率進(jìn)行分開測量，要么是只能通過恒壓法同時(shí)測得喉道半徑及電阻率，無法同時(shí)測得巖心的孔喉分布及電阻率，這在一定程度上制約了對(duì)復(fù)雜儲(chǔ)層電性規(guī)律的研究及認(rèn)識(shí)。
[0008]針對(duì)上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型提供了一種巖心測量系統(tǒng)，以至少解決相關(guān)技術(shù)中采用恒壓差法對(duì)巖心進(jìn)行測量而導(dǎo)致的無法同時(shí)確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)少、測量所需的周期長的技術(shù)問題。
[0010]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種巖心測量系統(tǒng)，包括:巖心夾持器、注入泵、吸入泵、壓差傳感器及電阻率測量單元，其中:巖心夾持器，用于固定放入巖心夾持器中的待測巖心；注入泵，與巖心夾持器的流體注入口相連，用于按照恒定速度驅(qū)替非潤濕相進(jìn)入固定在巖心夾持器中的待測巖心，以驅(qū)替出待測巖心中原本的流體；吸入泵，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用于收集待測巖心被驅(qū)替出的待測巖心中原本的流體；壓差傳感器，兩端分別與流體主入口和流體輸出口相連，用于測量待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；電阻率測量單元，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用于測量所述待測巖心被驅(qū)替的過程中所述待測巖心的電阻率。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，壓差傳感器包括并聯(lián)的量程各不相同的多個(gè)壓差傳感器。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，上述巖心測量系統(tǒng)還包括:圍壓泵，與巖心夾持器的側(cè)壁相連，用于為巖心夾持器提供固定待測巖心的壓力。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，巖心夾持器中設(shè)置有允許待測巖心被驅(qū)替出的待測巖心中原本的流體通過，禁止非潤濕相通過的半滲透隔板，其中，半滲透隔板設(shè)置在待測巖心的末端。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，上述巖心測量系統(tǒng)還包括:第一液體儲(chǔ)集和第二液體儲(chǔ)集器，其中:第一液體儲(chǔ)集器，與注入泵相連，用于讀取從注入泵中流出的非潤濕相的體積；第二液體儲(chǔ)集器，與巖心夾持器的流體輸出口相連，用于讀取待測巖心被驅(qū)替出的待測巖心中原本的流體的體積。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，非潤濕相包括:氣和/或油。
[0016]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，在巖心測量系統(tǒng)中設(shè)置了注入泵、吸入泵、壓差傳感器和電阻率測量單元，注入泵恒速驅(qū)替非潤濕相到巖心中，然后將巖心中原本的流體驅(qū)替至吸入泵中，并在驅(qū)替的過程中通過壓差傳感器獲取巖心兩端的壓力差，從而獲得巖心的相關(guān)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖心的測量，采用恒速驅(qū)替的方式可以獲取連續(xù)的壓力曲線同時(shí)在驅(qū)替的過程中測量巖心的電阻率，從而可以解決相關(guān)技術(shù)中采用恒壓差法對(duì)巖心進(jìn)行測量而導(dǎo)致的無法同時(shí)確定巖心電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)少的技術(shù)問題，同時(shí)相較于恒壓差法也縮短了測量周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心測量系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心測量系統(tǒng)的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于巖心測量系統(tǒng)進(jìn)行巖心測量一種方法的流程圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心中喉道和孔隙的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心測量系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)例；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心的電阻率和毛管壓力的測量方法的一種流程圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心毛管壓力和非潤濕相體積的整體趨勢(shì)示意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心毛管壓力和非潤濕相體積的曲線示意圖；
[0026]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例的毛管壓力和含油飽和度的曲線示意圖；
[0027]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心的喉道半徑分布直方圖；
[0028]圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例的巖心的孔隙半徑分布直方圖；
[0029]圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例的電阻增大率與含水飽和度的曲線示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0031]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，提供了一種巖心測量系統(tǒng)，如圖1所示，該巖心測量系統(tǒng)包括:注入泵101、巖心夾持器102、吸入泵103、壓差傳感器104和電阻率測量單元105。下面結(jié)合圖1對(duì)該系統(tǒng)中的各個(gè)組成部分進(jìn)行具體描述:
[0032]I)巖心夾持器102,用于固定放入巖心夾持器102中的待測巖心；
[0033]2)注入泵101，與巖心夾持器102的流體注入口相連，用于按照恒定速度驅(qū)替非潤濕相進(jìn)入固定在巖心夾持器102中的待測巖心，以驅(qū)替出所述待測巖心中原本的流體；
[0034]3)吸入泵103，與巖心夾持器102的流體輸出口相連，用于收集待測巖心被驅(qū)替出的所述待測巖心中原本的流體；
[0035]4)壓差傳感器104，兩端分別與所述流體注入口和所述流體輸出口相連，用于測量待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差；
[0036]5)電阻率測量單元105，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用于測量所述待測巖心被驅(qū)替的過程中所述待測巖心的電阻率。
[0037]在上述實(shí)施方式中，在巖心測量系統(tǒng)中設(shè)置了注入泵、吸入泵、壓差傳感器和電阻率測量單元，注入泵恒速驅(qū)替非潤濕相到巖心中，然后將巖心中原本的流體驅(qū)替至吸入泵中，并在驅(qū)替的過程中通過壓差傳感器獲取巖心兩端的壓力差，從而獲得巖心的相關(guān)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖心的測量，采用恒速驅(qū)替的方式可以獲取連續(xù)的壓力曲線同時(shí)在驅(qū)替的過程中測量巖心的電阻率，從而可以解決相關(guān)技術(shù)中采用恒壓差法對(duì)巖心進(jìn)行測量而導(dǎo)致的無法同時(shí)確定巖心的電阻率及與喉道相連的孔隙的信息、獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)少的技術(shù)問題，同時(shí)相較于恒壓差法也縮短了測量周期。
[0038]上述非潤濕相可以是油、氣等非潤濕相。其中，潤濕性是指流體附著在固體上的性質(zhì)，是一種吸附作用。不同流體與不同巖石會(huì)表現(xiàn)出不同的潤濕性。易附著在巖石上的流體稱為潤濕流體，反之稱為非潤濕流體。在多相流體共存且不相溶的流體中，潤濕體又稱之為潤濕相，非潤濕體稱為非潤濕相。
[0039]實(shí)施時(shí)采用壓差傳感器測量待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心兩端的流體壓力差，在一個(gè)實(shí)施例中，考慮到巖心兩側(cè)的壓力差有時(shí)會(huì)比較大，有時(shí)會(huì)比較小，對(duì)于在壓力差比較的大的時(shí)候就可以適當(dāng)選擇精度稍微低一些的壓差傳感器，對(duì)于壓力差比較小的時(shí)候就可以選擇精度比較高的壓差傳感器。圖2為巖心測量系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)例，如圖2所示，在本例中，壓差傳感器可以包括:并聯(lián)的量程各不相同的第一壓差傳感器201、第二壓差傳感器202和第三壓差傳感器202。這三個(gè)壓差傳感器對(duì)應(yīng)著不同的量程，按照當(dāng)前壓差所在的量程范圍來選擇相應(yīng)的壓差傳感器讀數(shù)作為最終的測量結(jié)果。大量程的壓差傳感器其精度相應(yīng)低一些，小量程的壓差傳感器其精度相應(yīng)高一些。值得注意的是，上述采用三個(gè)不同量程的壓差傳感器僅是一個(gè)具體的實(shí)施方式，本實(shí)用新型實(shí)施例不限于此，還可以根據(jù)實(shí)際需要采用其它數(shù)量的壓差傳感器，例如，可以采用一個(gè)、兩個(gè)、四個(gè)等等都可以，對(duì)于具體的壓差傳感器的數(shù)量在此不作具體限定。[0040]為了使得巖心被固定在巖心夾持器中而不會(huì)因?yàn)榱黧w的壓力過大而使得巖心脫離巖心夾持器，在測量的時(shí)候需要對(duì)巖心施加圍壓，可以在系統(tǒng)中設(shè)置圍壓泵，該圍壓泵與巖心夾持器102的側(cè)壁相連，用于為巖心夾持器102提供固定所述待測巖心的壓力。即，圍壓泵通過向巖心夾持器的側(cè)壁施加壓力，從而使得待測巖心可以固定在巖心夾持器中，并防止驅(qū)替流體經(jīng)巖心與套筒之間的空隙從出口端流出。
[0041]下面以待測巖心中原本的流體為水為例進(jìn)行說明，在實(shí)施時(shí)，一種可能的情況是待測巖心中的水不飽和的，這樣就會(huì)導(dǎo)致測得的注入進(jìn)行待測巖心中的非潤濕相的體積偏大，而測得的從待測巖心中排除的巖心中原本的流體的體積偏小，使得測量結(jié)果不準(zhǔn)確。為了使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確，在對(duì)待測巖心進(jìn)行測量之前，可以先向待測巖心中注入水，直至待測巖心中的水處于飽和狀態(tài)，然后通過注入泵將預(yù)先選擇的非潤濕相(例如可以是氣或者油)驅(qū)替到待測巖心中，從而使得待測巖心中的水在壓力的作用下被排出巖心，根據(jù)排除的水的體積變化以及注入的非潤濕相的體積變化來確定巖心中的孔隙和喉道的狀態(tài)。
[0042]為了使得進(jìn)入吸入泵的都是待測巖心中原本的流體，可以在巖心的下部設(shè)置一個(gè)半滲透隔板，該半滲透隔板放置在待測巖心的末端(所謂待測巖心的末端就是待測巖心與夾持器輸出口靠近的一端)。該半滲透隔板的作用是:這種本滲透隔板僅允許待測巖心中原本的流體通過，對(duì)于被驅(qū)替進(jìn)待測巖心的非潤濕相是不允許通過的。實(shí)施時(shí)，如果待測巖心中原本的流體是水，那么半滲透隔板可以選用聚酯潤濕材質(zhì)的隔板。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，上述的電阻率測量單元可以是RCL電阻測量儀，RCL電阻測量儀與巖心夾持器中的待測巖心相連，用于測量所述待測巖心被驅(qū)替的過程中所述待測巖心的電阻。通過上述方式可以同時(shí)獲得巖心的電阻率、以及孔隙和喉道的相關(guān)信息，對(duì)于復(fù)雜儲(chǔ)層巖石電性規(guī)律的研究具有重要的意義，同時(shí)也可以解決相關(guān)技術(shù)中采用恒壓差測量方法所得到的電阻率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)少的問題。此處的電阻率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)少僅是上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)少的一個(gè)方面，因?yàn)椴捎煤銐翰顪y量方法的時(shí)候僅在預(yù)設(shè)的幾個(gè)壓力點(diǎn)的時(shí)候才能采集到壓力、壓力差、電阻等參數(shù)，壓力不是連續(xù)的，因此獲得無論是壓力、壓力差、電阻等的數(shù)據(jù)點(diǎn)都是有限的。
[0044]在實(shí)驗(yàn)測量過程中得到的數(shù)據(jù)一般都是實(shí)時(shí)的，因此可以在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，以便后續(xù)計(jì)算時(shí)使用。上述巖心測量系統(tǒng)中還可以設(shè)置有:處理器，與注入泵、吸入泵和壓力傳感器相連，用于根據(jù)從注入泵中流出的非潤濕相的體積、吸入泵所收集的流體的體積、以及待測巖心被驅(qū)替的過程中待測巖心兩端的壓力差，計(jì)算得到待測巖心的喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布。上述處理器可以是設(shè)置在巖心測量系統(tǒng)中的，也可以是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算器，或者是在巖心測量系統(tǒng)中僅獲得測得的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)遠(yuǎn)程的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，對(duì)此，本實(shí)用新型不作限定。之所以通過測得的壓差以及流體的體積可以確定喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布，主要是因?yàn)樵诜菨櫇裣噙M(jìn)入到巖心的每一個(gè)喉道處都會(huì)憋住，此時(shí)整個(gè)毛細(xì)管系統(tǒng)的壓力將會(huì)升高，當(dāng)非潤濕相進(jìn)入到孔隙后，壓力就會(huì)得到釋放，整個(gè)毛細(xì)管系統(tǒng)的壓力將會(huì)降低，在確定這段過程中的非潤濕相的體積、巖心中被驅(qū)替出的原本的流體的體積以及這個(gè)過程中壓力差的變化就可以得到孔隙或者是喉道的信息。
[0045]為了可以讀取到注入巖心或者是從巖心中排出的流體的體積，在上述巖心測量系統(tǒng)還可以設(shè)置有第一液體儲(chǔ)集和第二液體儲(chǔ)集器，其中，所述第一液體儲(chǔ)集器，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用于讀取從所述注入泵中流出所述待測巖心的非潤濕相的體積；第二液體儲(chǔ)集器，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用于讀取所述待測巖心被驅(qū)替出的所述待測巖心中原本的流體的體積。
[0046]基于上述的巖心測量系統(tǒng)，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種利用該巖心測量系統(tǒng)進(jìn)行巖心測量的方法，如圖3所示，可以包括以下步驟:
[0047]步驟301:將非潤濕相以恒定的速度驅(qū)替進(jìn)待測巖心，以驅(qū)替出待測巖心中原本的流體；
[0048]步驟302:獲取在驅(qū)替過程中待測巖心兩端的流體壓力差。
[0049]在通過上述巖心測量系統(tǒng)獲取到測量數(shù)據(jù)之后，還可以根據(jù)以下信息確定待測巖心的喉道的半徑分布和/或孔隙的半徑分布:驅(qū)替進(jìn)待測巖心的非潤濕相的體積，被驅(qū)替出的待測巖心中原本的流體的體積以及驅(qū)替過程中待測巖心兩端的流體壓力差。
[0050]巖心一般是由直徑大小不同的毛細(xì)管束組成，也可以認(rèn)為是如圖4所示，由直徑不同的喉道和孔隙構(gòu)成，其中，喉道半徑對(duì)應(yīng)圖4中的d，孔隙半徑對(duì)應(yīng)圖4中的D。在確定或者是計(jì)算待測巖心的喉道半徑或者是孔隙半徑時(shí)可以按照以下公式進(jìn)行:
【權(quán)利要求】
1.一種巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:巖心夾持器、注入泵、吸入泵、壓差傳感器及電阻率測量單元，其中: 所述巖心夾持器，用于固定放入所述巖心夾持器中的待測巖心； 所述注入泵，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用于按照恒定速度驅(qū)替非潤濕相進(jìn)入固定在所述巖心夾持器中的待測巖心，以驅(qū)替出所述待測巖心中原本的流體； 所述吸入泵，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用于收集所述待測巖心被驅(qū)替出的所述待測巖心中原本的流體； 所述壓差傳感器，兩端分別與所述流體注入口和所述流體輸出口相連，用于測量所述待測巖心被驅(qū)替的過程中所述待測巖心兩端的流體壓力差； 所述電阻率測量單元，與所述巖心夾持器中的待測巖心相連，用于測量所述待測巖心被驅(qū)替的過程中所述待測巖心的電阻率。
2.如權(quán)利要求1所述的巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，所述壓差傳感器包括并聯(lián)的量程各不相同的多個(gè)壓差傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:圍壓泵，與所述巖心夾持器的側(cè)壁相連，用于為所述巖心夾持器提供固定所述待測巖心的壓力。
4.如權(quán)利要求1所述的巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，所述巖心夾持器中設(shè)置有允許所述待測巖心被驅(qū)替出的所述待測巖心中原本的流體通過且禁止所述非潤濕相通過的半滲透隔板，其中，所述半滲透隔板設(shè)置在所述待測巖心的末端。
5.如權(quán)利要求1所述的巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，還包括:第一液體儲(chǔ)集器和第二液體儲(chǔ)集器，其中: 第一液體儲(chǔ)集器，與所述巖心夾持器的流體注入口相連，用于讀取從所述注入泵中流出的非潤濕相的體積； 第二液體儲(chǔ)集器，與所述巖心夾持器的流體輸出口相連，用于讀取所述待測巖心被驅(qū)替出的所述待測巖心中原本的流體的體積。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的巖心測量系統(tǒng)，其特征在于，所述非潤濕相包括:氣和/或油。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK203422371SQ201320448068
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王克文, 俞軍, 徐紅軍, 孫文杰 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司