[发明专利]一种基于时域反射技术的测量高温高压岩心动态毛管力的装置及实验方法

权利要求书

1.一种基于时域反射技术的测量高温高压岩心动态毛管力的装置，其特征在于，包括高压柱塞泵、高压中间容器、岩心夹持器、压力测试系统、饱和度测试系统、油水分离器、围压泵和恒温箱；

所述高压中间容器为两个，分别为用于盛油的高压中间容器A和用于盛水的高压中间容器B，以模拟油或者地层水；所述高压柱塞泵分别与高压中间容器A和高压中间容器B连接，用于给高压中间容器A/B底部活塞加压，以控制驱入岩心的流体流量，所述高压中间容器A和高压中间容器B均通过一六通阀与岩心夹持器的入口连接，所述岩心夹持器的出口连接所述油水分离器，用于计量驱出流体，以计算驱替过程中岩心的平均含水/含油饱和度；

所述岩心夹持器用于放置岩心，以模拟高温高压条件下水驱油过程，所述围压泵与岩心夹持器的围压加压口连接，用于给岩心夹持器施加围压，模拟油藏岩心所受岩层压力，所述高压中间容器A、高压中间容器B、六通阀、岩心夹持器和油水分离器位于所述恒温箱内；

所述压力测试系统包括在压力测试点处包裹在岩心表面的油湿半渗隔膜和水湿半渗隔膜，分别用于隔水过油和隔油过水，油湿半渗隔膜处连接有用于测量油相压力的压力传感器A，水湿半渗隔膜处连接有用于测量水相压力的压力传感器B，压力传感器A和压力传感器B均外接至压力数据采集系统；

所述饱和度测试系统包括在饱和度测试点设置的TDR探针，以及与TDR探针相连接的时域反射信号发生采集器，时域反射信号发生采集器与TDR数据采集系统连接，通过时域反射技术测试测试点的润湿相饱和度；

所述岩心夹持器包括筒体、胶皮筒和位于筒体两端的第一堵头和第二堵头，所述第一堵头和第二堵头与筒体之间为螺纹连接，所述胶皮筒安装在筒体内，胶皮筒内放置有岩心，所述围压加压口设置于筒体上，所述第一堵头和第二堵头靠近岩心端均设置有岩心塞，所述第一堵头和第二堵头中心均连接有一紧固件，该紧固件穿过第一堵头/第二堵头与岩心塞固定连接；

所述紧固件内部在岩心两端分别设置有上游管线和下游管线，上游管线连接六通阀，下游管线连接油水分离器，岩心塞中间设置小孔，便于流体在岩心夹持器中流通；

所述压力测试点成对分布，每一对压力测试点的两个测试点分别位于岩心夹持器的前后中心位置，沿岩心夹持器直径方向对称分布；

所述每一对测试点的其中一个测试点处设置用于隔水过油的油湿半渗隔膜，另一个测试点处设置用于隔油过水的水湿半渗隔膜，所述油湿半渗隔膜和水湿半渗隔膜包裹在岩心两侧，所述胶皮筒内壁上油湿半渗隔膜处引出一管线A，该管线A穿过胶皮筒连接所述压力传感器A，用于测试油相体压力，所述胶皮筒内壁上水湿半渗隔膜处引出一管线B，该管线B穿过胶皮筒连接所述压力传感器B，用于测试水相压力；

所述饱和度测试点为三个，等间距分布于岩心夹持器顶部，相邻饱和度测试点的距离为2cm，所述TDR探针包括三组，每个饱和度测试点处对应设置一组，每一组TDR探针均包括一根正极探针和一根负极探针，正极探针和负极探针均平行等间距地以圆形布设于饱和度测试点处，内嵌于胶皮筒上，具体固定于胶皮筒内壁上，即每一组TDR探针位于饱和度测试点处胶皮筒与岩心之间，沿岩心周向分布；

每一组TDR探针中正极探针和负极探针的距离为0.6cm，两者互不接触，分别通过电缆与时域反射信号发生采集器连接；

所述压力测试点和饱和度测试点位于岩心同一水平位置；

基于时域反射技术的测量高温高压岩心动态毛管力的装置的实验方法，其步骤如下：

步骤1：配制油与地层水，将其分别转入高压中间容器A和高压中间容器B中，取天然岩心记录编号，洗油烘干，抽真空饱和地层水，分别将油湿/水湿半渗隔膜用油/水润湿，包裹在岩心的两侧对应岩心夹持器中油相/水相压力测试点的位置，确定TDR探针接触良好，岩心两端通过上游管线和下游管线连接，连接好装置后，检查装置气密性；

步骤2：打开恒温箱，将实验系统的温度升高至油藏温度，设置合适的围压和回压，设置高压柱塞泵为恒定流量或恒定压力驱替模式；

步骤3：水驱实验：调节六通阀使高压中间容器B与岩心夹持器相通，打开高压柱塞泵进行地层水驱替，待岩心下游管线持续出水且上游压力稳定后，记录压差与流速；

步骤4：油驱水法建立束缚水饱和度：调节六通阀使高压中间容器B关闭，使高压中间容器A与岩心夹持器相通，先用低流速进行油驱水，逐渐增加至驱替速度直至不出水为止，记录此束缚水状态下总出水量V_wt，即油驱水整个过程的驱出水量、油相/水相压力P_o1/P_w1，油相压力、水相压力分别通过压力传感器A、压力传感器B测量得出，计算束缚水饱和度S_wc，以及油相渗透率K_ro；

步骤5：水驱油实验：建立束缚水饱和度后将岩心样品老化24小时，设置一定的驱替速度或驱替压力进行水驱油实验，水驱油过程中，每隔一段时间记录不同水平位置，即不同测试点处的油相压力P_oi、水相压力P_wi，油流出量V_oi、水流出量V_wi，计算饱和度测试点处的含水饱和度S_wi；

步骤6：驱替至不出油为止，记录此残余油状态下的总出油量V_ot，即油驱水整个过程的驱出油量，油相/水相压力P_o2/P_w2，油相/水相压力可分别由压力传感器A和压力传感器B得到，并可通过与其连接的压力数据采集系统直接显示，计算残余油饱和度S_or以及水相渗透率K_rw：

步骤7：通过上述步骤所得数据，计算不同位置不同时间的动态毛管力、含水饱和度，做出相应的动态毛管力曲线和相对渗透率曲线；

动态毛管力曲线的横坐标为润湿相饱和度，纵坐标为动态毛管力；

相对渗透率曲线的横坐标为含水饱和度S_wi，纵坐标为相对渗透率，包括水相相对渗透率K_rw和油相相对渗透率K_ro。