[发明专利]一种高压下岩石气测渗透率的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于油气田勘探、开发领域，具体涉及一种高压下岩石气测渗透率的装置及方法。

背景技术

一个油气藏除具备储存油、气的能力外，还必须在压力的作用下，能允许油、气在岩石中渗流，这是油气藏开发的必要条件。岩石渗透率就是流体通过岩石渗滤能力大小的量度。

1856年，法国工程师达西利用人工砂体研究了水的渗滤，从而建立了达西定律。目前达西公式有以下两种形式：

液测渗透率的达西公式：

气测渗透率的达西公式：

式中，k为岩石渗透率，Q为液体的流量，Q₀为大气压下气体的流量，μ为流体粘度，L为岩石长度，A为岩石截面积，p₀为大气压，p₁为岩石进口压力，p₂为岩石出口压力。

通常气测渗透率的装置示意图如图1所示，具体操作步骤如下：首先测量岩心的长度和直径，根据实验温度查出测试气体的粘度，并记录大气压力；将岩心放入岩心夹持器1中，用围压泵向岩心周围施加围压，一般围压保持比气体流动压力大1.5-2MPa；打开气源，根据岩心情况调节气体流动压力大小，低渗透率的岩心施加的流动压力大，但一般不超过10MPa；待岩心出口端气体流量计读数稳定后，记录压力和气体流量，按照气测渗透率的达西公式计算岩心渗透率。

在进行气藏流动实验研究时，通常气藏的压力比较高，尤其是异常高压气藏，通常地层压力高于100MPa，采用原有的气测渗透率的方法无法模拟地层条件，得到的渗透率与真实地层条件下岩石的渗透率相差很大；高压下气体的性质发生了很大变化，高压下气体的压缩系数很小，气体的压缩性可以忽略，这一性质与液体相似，而气测渗透率公式与液测渗透率公式的主要区别在于考虑气体有可压缩性；原有气测渗透率方法由于压力比较小，因此公式中未考虑压力对气体粘度的影响，但是高压下气体粘度的变化是不能忽略的。基于以上原因，高压下需要对气测渗透率方法、装置、流程和数据处理进行改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种高压下岩石气测渗透率的装置及方法，准确得到高压气藏条件下岩石气测渗透率，更好地掌握高压条件下气体在岩石中的流动能力以及提高高压气藏的开发效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高压下岩石气测渗透率的装置，所述高压下岩石气测渗透率的装置包括：

三个高压柱塞泵、两个气样瓶、超高压岩心夹持器和高压压力表；

其中，所述三个高压柱塞泵分别为注入泵、围压泵和回压泵；

所述两个气样瓶分别为低压气样瓶和高压气样瓶；

所述注入泵分别通过管路与低压气样瓶的一端、高压气样瓶的一端相连通，两个气样瓶的另一端均与超高压岩心夹持器的入口端相连通；

超高压岩心夹持器的出口端与回压泵相连；

超高压岩心夹持器的入口端和出口端通过阀门相连通；

超高压岩心夹持器的围压口与围压泵相连通；

在气样瓶和超高压岩心夹持器之间装有高压压力表。

使用所述高压下岩石气测渗透率的装置的高压下岩石气测渗透率方法，所述高压下岩石气测渗透率方法首先对气藏岩石进行取样，再使用测试气体对岩石样品进行测试，获得岩石样品在高压下对测试气体的渗透量以及此时测试气体的压力，然后测定实验温度下不同压力时所用测试气体的粘度，得到测试气体的粘度和压力的关系式，最后进行数据处理获得高压下岩石的气测渗透率。

所述方法包括以下步骤：

(1)测量岩心的长度和直径；将测试气体充入气样瓶中，其中，高压气样瓶中测试气体的压力高于低压气样瓶中测试气体的压力；

(2)将岩心放入所述超高压岩心夹持器中，打开超高压岩心夹持器的入口端和出口端之间的阀门；

(3)用围压泵向岩心周围施加围压；

(4)打开低压气样瓶，用注入泵缓慢加压，当测试气体流动压力达到高压气样瓶中的压力时，切换到高压气样瓶，再继续加压，直到测试气体流动压力达到测试要求值，同时将围压施加到测试要求值，然后保持恒压状态；

(5)关闭阀门，然后运行回压泵，根据岩心情况选择回压泵的压力值，保持恒定，使超高压岩心夹持器的入口端和出口端保持0.1～5MPa的压差，回压泵不断退泵并收集测试气体；

(6)回压泵退泵速度稳定后，记录超高压岩心夹持器的入口端、出口端的压力和回压泵退泵的速度，然后进行数据处理获得高压下岩石的气测渗透率。