岩心中气体渗流启动压力测试方法及其装置

摘要

本发明涉及一种岩心中气体渗流启动压力测试方法及其装置；选择实验测试的岩心样；将岩心样装入岩心夹持器，加围压，压力为0～70MPa，温度为0～100℃；采用高压气源向岩心样孔隙内饱和气，当岩心样孔隙压力平衡至实验所需值时，停止饱和气并关闭气源；孔隙压力大小应该低于围压3～5Mpa；打开岩心样出口端阀门，释放岩心样孔隙中的气体，计算机自动记录岩心样边界端的压力；压力采集频率为每分钟采集一次；边界端压力长期保持不变，将该边界压力确定为气体渗流启动压力；本发明可以简单直观地对岩心中气体渗流启动压力进行测试和确定，过程简单，确定方法合理，装置可实现操作过程自动控制、数据自动监测和判断，自动化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及油气田开发岩心实验分析技术，具体是一种检测岩心中 气体渗流启动压力的实验测试方法和装置。

背景技术

目前，用于测试岩心中气体渗流启动压力的方法主要是“流量-压差 法”(如文献2002年4月第29卷第2期《石油勘探与开发》的文章“低 渗透砂岩油藏渗流启动压力梯度实验研究”和文献2007年6月第29卷 第3期《石油天然气学报(江汉石油学院学报)》的文章“准噶尔中部X 区块低渗储层启动压力梯度研究”介绍的实验方法)。该方法是利用测试 流量与测试压力关系进行函数拟合来确定启动压力，在该方法中实验最 小测试压力对结果影响较大，而在低测试压力下由于气流量非常微小， 难以进行精确检测，故在实际操作中存在一定困难，得出的实验结果往 往存在较大系统误差。另外，为了能够进行函数拟合，该方法中每组实 验至少需要进行3次不同压力下的测试，实验工作量大，过程比较繁琐。 总之，不能通过现有实验方法和装置对岩心中气体渗流启动压力进行简 单直观测试。

发明内容

本发明目的在于提供一种可简单直观测试岩心中气体渗流启动压力 的实验方法和装置。

本发明所述的一种岩心中气体渗流启动压力测试方法，其步骤如下：

1)选择实验测试的岩心样

所述的岩心样为柱塞状岩心样，岩心样的直径为2.5cm、3.8cm或 10cm，单块长度小于100cm；

2)将岩心样装入岩心夹持器，加围压，

所述的岩心夹持器具有耐高压和高温特性，压力范围为0～70MPa， 温度范围为0～100℃；

所述的加围压是采用计算机自动控制高压注射泵通过压缩岩心夹持 器环空内的水或者气来实现增压，用于包裹岩心夹持器中的岩心样，加 围压用的水或者气只能与包裹岩心样的胶皮套接触，不能与岩心样表面 直接接触；

所述的围压大小与岩心样在地层状态下承受的上覆岩层压力相近， 其值通过岩心样所处地层深度进行计算；

3)采用高压气源向岩心样孔隙内饱和气，当岩心样孔隙压力平衡至 实验所需值时，停止饱和气并关闭气源；

所述的高压气源为干的空气或者氮气；

所述的向岩心样孔隙内饱和气是指向岩心样孔隙内充注气体；

所述的岩心样孔隙压力平衡是指岩心样各部位孔隙中气体压力一 致；

所述的孔隙压力大小应该低于围压3～5Mpa；

所述的关闭气源是使高压气源与岩心样断开，岩心样处于自身平衡 的压力系统中；

4)打开岩心样出口端阀门，释放岩心样孔隙中的气体，计算机自动 记录岩心样边界端的压力；

所述的打开岩心样出口端阀门，释放岩心样孔隙中的气体是指打开 阀门让岩样中的气体自然流出；

所述的计算机自动记录岩心样边界端的压力是指用计算机记录岩心 样边界端孔隙压力，压力采集频率为每分钟采集一次；

5)边界端压力长期保持不变，将该边界压力确定为气体渗流启动压 力；

所述的边界端压力长期保持不变是指压力稳定于某一数值达2～8小 时，此时岩心样孔隙内的气体处于稳定平衡状态，无法产生有效流动， 将此边界压力确定为气体渗流启动压力。

本发明所述的一种岩心中气体渗流启动压力测试，由高压气源，高 压注射泵，岩心夹持器，胶皮套，阀门V1、阀门V2，压力传感器PS1、 压力传感器PS2、压力传感器PS3，压力传感器PS4、调压阀，计算机， 岩心组成；

胶皮套装入岩心夹持器，岩心装入胶皮套；

计算机连接高压注射泵、压力传感器PS1、压力传感器PS2、压力传 感器PS3、压力传感器PS4、阀门V1、阀门V2，采用电缆连接；

高压注射泵连接岩心夹持器环形空间，连接所用管线为耐高压空心 管线；

高压气源与调压阀、阀门V1、压力传感器PS1、压力传感器PS2、压 力传感器PS3、岩心夹持器边界端连接，连接所用管线为耐高压空心管线；

岩心夹持器出口端与压力传感器PS4、阀门V2连接，连接所用管线 为耐高压空心管线；

岩心夹持器压力为70MPa，装入岩心的尺寸：直径为2.5cm、3.8cm、 10cm，长度小于100cm。

高压注射泵加围压最大为70MPa，实验过程中加围压大小由计算机自 动控制。

高压气源最大压力为50MPa。

压力传感器PS1压力范围：0～1MPa，压力传感器PS2压力范围：0～ 10MPa，压力传感器PS3、压力传感器PS4压力范围：0～50MPa，实验过 程中计算机自动选择与实际压力大小最接近的压力传感器进行监测和记 录。

将需要进行测试岩心装入岩心夹持器后，通过计算机自动控制高压 注射泵向岩心夹持器中的岩心加围压，模拟上覆岩层压力，关闭阀门V2， 通过高压气源、调压阀向岩心孔隙饱和气，模拟气藏储层原始压力；饱 和气至压力岩心前后两端压力均平衡为实验所需压力时，计算机自动关 闭阀门V1，使岩心与气源断开，处于自身的压力系统；打开阀门V2，岩 心孔隙中的气体自然流出，通过计算机自动选择与实际孔隙压力大小最 接近的压力传感器PS1、压力传感器PS2、压力传感器PS2实时监测、采 集、处理岩心边界端压力，数据采集频率为每分钟采集一次，在采集数 据的基础上，计算机自动绘制岩心边界孔隙压力与生产时间关系图，根 据岩心边界孔隙压力与时间平衡关系，计算机自动确定启动压力。

气体渗流启动压力是判断气藏开发过程中气体在储层中能否有效流 动的重要依据，是评价气藏特别是致密气藏储量动用程度关键参数。通 过本发明可以简单直观地对岩心中气体渗流启动压力进行测试和确定， 针对每块岩心只需进行一次实验，过程简单，确定启动压力时采用计算 机根据边界压力平衡时间自动判断，确定方法合理，本发明装置可实现 操作过程自动控制、数据自动监测和判断，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明压力与生产时间关系图；

图2为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

本发明岩心中气体渗流启动压力测试方法，依照以下步骤进行：

1)选择需要进行实验测试的岩样

步骤1)所述岩样为柱塞状岩心，岩心的直径为2.5cm、3.8cm或10cm， 单块长度小于100cm。

2)将岩样装入岩心夹持器，加围压

步骤2)所述岩心夹持器具有耐高压和高温特性，压力范围为0～ 70MPa，温度范围为0～100℃。

步骤2)所述加围压是采用计算机自动控制高压注射泵通过压缩岩心 夹持器环空内的水或者气来实现增压，用于包裹岩心夹持器中的岩心， 加围压所用的水或者气只能与胶皮套接触，不能与岩心表面直接接触。

步骤2)所述围压大小与岩心在地层状态下承受的上覆岩层压力相 近，其值通过岩样所处地层深度进行计算。

3)采用高压气源向岩心孔隙内饱和气，当岩心孔隙压力平衡至实验 所需值时，停止饱和气并关闭气源

步骤3)所述的高压气源为干的空气或者氮气。

步骤3)所述的向岩心孔隙内饱和气是指向岩心孔隙内充注气体。

步骤3)所述的岩心孔隙压力平衡是指岩心各部位孔隙中气体压力一 致。

步骤3)所述的孔隙压力大小应该低于围压3～5MPa。

步骤3)所述的关闭气源是使高压气源与岩心断开，岩心处于自身平 衡的压力系统中。

4)打开岩心出口端阀门，释放岩心孔隙中的气体，计算机自动记录 岩心边界端的压力

步骤4)所述的打开岩心出口端阀门，释放岩心孔隙中的气体是指打 开阀门让岩心中的气体自然流出。

步骤4)所述的计算机自动记录岩心边界端的压力是指用计算机记录 岩心边界端孔隙压力，压力采集频率为每分钟采集一次。

5)边界端压力长期保持不变，将该边界压力确定为气体渗流启动压 力

步骤5)所述的边界端压力长期保持不变是指压力稳定于某一数值达 2～8小时，此时岩心孔隙内的气体处于稳定平衡状态，无法产生有效流 动，将此边界压力确定为气体渗流启动压力(见图1)。

本发明还提供如下技术方案：

根据上述岩心中气体渗流启动压力测试方法提供以下装置，由高压 气源GR，高压注射泵HP-100A，岩心夹持器CG，胶皮套，阀门V1、阀门 V2，压力传感器PS1、压力传感器PS2、压力传感器PS3，压力传感器PS4、 调压阀PR，计算机PC，岩心C组成。

装置各元件连接关系见图2。

胶皮套装入岩心夹持器CG，岩心C装入胶皮套。

计算机PC连接高压注射泵HP-100A、压力传感器PS1、压力传感器 PS2、压力传感器PS3、压力传感器PS4、阀门V1、阀门V2，采用电缆连 接。

高压注射泵HP-100A连接岩心夹持器CG环形空间，连接所用管线为 耐高压空心管线。

高压气源GR与调压阀PR、阀门V1、压力传感器PS1、压力传感器 PS2、压力传感器PS3、岩心夹持器CG边界端连接，连接所用管线为耐高 压空心管线。

岩心夹持器CG出口端与压力传感器PS4、阀门V2连接，连接所用管 线为耐高压空心管线。

岩心夹持器CG可耐高压，最高压力为70MPa，可装入岩心的尺寸： 直径为2.5cm、3.8cm、10cm，单个岩心夹持器可装入岩心的长度小于 100cm。

高压注射泵HP-100A加围压最大为70MPa，实验过程中加围压大小由 计算机自动控制。

高压气源GR最大压力为50MPa。

压力传感器PS1、压力传感器PS2、压力传感器PS3、压力传感器PS4 监测压力，压力传感器PS1压力范围：0～1MPa，压力传感器PS2压力范 围：0～10MPa，压力传感器PS3、压力传感器PS4压力范围：0～50MPa， 实验过程中计算机自动选择与实际压力大小最接近的压力传感器进行监 测和记录。