[发明专利]岩石渗透性能各向异性测定装置和方法

说明书

本发明公开了一种岩石渗透性能各向异性测定装置，包括气体注入机构和气体检测机构。气体注入机构用于使示踪气体进入注入孔并经由注入孔的孔壁渗流扩散；气体检测机构用于检测探测孔中的示踪气体，以获取所述探测孔所在方位的岩石的渗透性能。该装置不仅可以实现对地层岩石渗透性能的原位测定，获取的数据具有良好的代表性，而且可以按需要获得不同方位地层岩石渗透性能数据，为渗透性能各向异性评价研究提供丰富信息。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其是涉及一种岩石渗透性能各向异性测定装置和方法。

背景技术

在油气地质勘探和开发领域，地层岩石的渗透性能是基础性的参数。在实验室，通常是在岩样上钻取标准岩心柱，以渗透率测定仪测定岩心柱渗透率，为油气勘探和开发工作提供依据。由于地层岩石的渗透性能具有各向异性的特点，而这种特性对于油气田的勘探和开发具有特殊意义，所以，有时在获得岩心后，在钻取岩心柱时，会因研究需要，在岩心上钻取轴向岩心柱和径向岩心柱，并分别标注方向测试，最后得到通常所称的垂向渗透率和水平渗透率，以便为地层渗透性研究提供更多信息。

刘月田等(2005)建立了用于测量地层平面内各向异性渗透率的方法。其做法是：将全直径岩心沿轴线钻空，从小孔眼向岩心内注入流体，在岩心体内形成垂直于岩心轴线的辐射状平面流动，流体由岩心周围表面流出。测量岩心外侧表面不同方向的流量，流量最大和最小的方向分别是最大和最小渗透率主方向。具体参见申请号为200710062651，发明名称为“各向异性渗透率的测试方法及装置”的发明专利。

周涌沂等(2005，大庆石油地质与开发，岩石方向渗透率的确定方法研究)推导了一种新的具有代表性和普遍性的方向渗透率计算模型。这一模型可用于计算平面内任意方向上的渗透率大小。提出了一种用于确定最大、最小方向渗透率及其方位角的新方法，并给出了相应的实施步骤。其应用基础与条件：一是要有岩样实测的一个平面三个方向的渗透率及其方位角数据；二是确定最大、最小渗透率及其方位角的方法，只适用于正反两个渗透率相等或相近的情形。

周贤等(2012，重庆科技学院学报自然科学版，特殊形状大尺度岩心渗透率测试方法研究)公开了一种岩心渗透率测试方法，以人造5cm正方体砂岩为研究对象，设计了岩心夹持器，据介绍，实验效果良好。

专利(2012104009627，一种岩样三向渗透率的检测方法及其检测系统)公开了一种岩样三向渗透率测定方法。其技术特征是：以切割、打磨等方式，取得立方体岩样，岩样要标记方向，如垂向、径向一、径向二；应用一种围压套(过渡套)，利用其外圆内方结构特点，将各种尺寸的立方体岩样放入其中。再将它放入当前的圆筒状岩样夹持器(或围压套)中，经过加压密封，进行渗透率的测试。分别按照岩样标记的垂向、径向一、径向二三个方向(相当于三维直角坐标系的XYZ三轴)将岩样放入过渡套(围压套)中，分三次测定岩样三个方向的渗透率。

渗透率的计算沿用基于达西定律的计算公式，其中，样品长度为岩样任意一边的长度；样品的端面积为任意两个边长的乘积。应用本发明的技术方案，可以取得以下技术、经济效果。一是原始样品的形状、大小等要求宽松，只要能够取得立方体岩样即可，具有更广泛的适用性。二是切磨方式取样，成功率高；三是样品利用率高，一块样品可以做三个方向的渗透率测试，将达到“一样三用”的效果；四是获得的信息多，一个岩样可以获得三个方向的渗透率，三个方向的渗透率具有良好的可比性，可以为渗透率各向异性研究工作提供丰富的信息。

这些研究工作和技术方法促进了渗透率测定和分析技术的发展，但也具有一定的局限性。局限性在于：一是其测定对象均为人工获取的具有一定尺寸的圆柱、正方体或全岩心，相对于地层来讲，岩样的代表性有限；二是通过人工获得的这些岩样与原位地层岩石相比，已经不具有定向、指向意义，分析其渗透性能各向异性的意义和作用被弱化，在一定程度上限制了其在更大范围上的应用，不能满足地层岩石渗透性能各向异性研究工作的需要。

发明内容