[发明专利]气体在致密岩芯中渗流规律的快速准确测定装置和方法

说明书

本发明公开了一种气体在致密岩芯中渗流规律的快速准确测定装置和方法，其中装置包括三轴岩芯夹持器、管路系统、渗流系统、压力系统、阀门系统和数据采集处理系统；方法包括如下步骤：测定致密岩芯的视渗透率；通过保持致密岩芯的轴向位移不变，调节施加于致密岩芯上的轴压和围压，测定致密岩芯的Biot系数；根据测得的Biot系数，保持致密岩芯的有效应力不变，测定气体在致密岩芯中渗流的Klinkenberg系数。该装置和方法可以准确快速地测定气体在致密岩芯中的渗流规律，操作简单，对于致密气藏的勘探开发有着重要的意义。

技术领域

本发明涉及致密气藏勘探开发技术领域，特别是涉及一种气体在致密岩芯中渗流规律的快速准确测定装置和方法。

背景技术

在我国已探明的天然气藏中，致密气藏的储气量在总储气量中占有相当大的比例，具有广阔的开发前景。研究结果表明，采用常规气藏分析方法去模拟致密气藏的生产动态会使分析结果的准确性大大降低。这是由气体在致密气藏中渗流机理的特殊性造成的，主要体现在以下两个方面：1.气体在致密岩芯中的渗流存在“Klinkenberg”效应，使得其渗流规律偏离达西线性渗流；2.致密岩芯中的大多数孔喉尺寸在纳微米数量级，使得渗流过程中的流-固耦合作用显著。

因此，准确地描述气体在致密气藏中的渗流规律，揭示致密储层渗透性演化机理，对致密气藏的高效开发至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体在致密岩芯中渗流规律的快速准确测定装置和方法，用于快速准确地测量致密岩芯视渗透率、Biot系数，以及气体在致密岩芯中渗流时的Klinkenberg系数。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种气体在致密岩芯中渗流规律的快速准确测定装置，包括：

三轴岩芯夹持器，所述三轴岩芯夹持器用于夹持致密岩芯；

管路系统，所述管路系统包括进气管路、出气管路、第一并联管路、第二并联管路和末端支路，所述进气管路的后端与所述三轴岩芯夹持器的进气口相连，所述出气管路的前端与所述三轴岩芯夹持器的出气口相连，所述第一并联管路和第二并联管路并联且两端分别与所述进气管路、所述出气管路相连，所述末端管路的前端与所述出气管路相连且所述末端管路与所述第一并联管路串联；

渗流系统，所述渗流系统包括沿所述进气管路由前至后依次设置的气源、第一气瓶、第二气瓶、第三气瓶，以及沿所述出气管路由前至后依次设置的第四气瓶和第五气瓶；

压力系统，所述压力系统包括静音空气压缩机、轴压泵、围压泵、气体压差开关、气体增压泵和抽真空机，所述轴压泵和所述围压泵分别用于对致密岩芯施加轴压和围压，所述静音空气压缩机设置于所述进气管路上且位于所述气源与所述第一气瓶之间，所述气体压差开关设置于所述第一并联管路上，所述气体增压泵设置于所述第二并联管路上，所述抽真空机设置于所述出气管路的后端；

阀门系统，所述阀门系统包括设置于所述进气管路上的第一开关阀、第二开关阀、减压阀、第三开关阀、第四开关阀和第五开关阀，以及设置于所述出气管路上的第六开关阀、第七开关阀、第八开关阀，以及设置于所述末端管路上的第九开关阀，所述第一开关阀位于所述静音空气压缩机与所述第一气瓶之间，所述第二开关阀、所述减压阀、所述第三开关阀由前至后依次设置于所述第一气瓶与所述第二气瓶之间，所述第四开关阀位于所述第二气瓶与所述第三气瓶之间，所述第五开关阀位于所述第三气瓶与所述三轴岩芯夹持器之间，所述第六开关阀位于所述三轴岩芯夹持器与所述第四气瓶之间，所述第七开关阀位于所述第四气瓶与所述第五气瓶之间，所述第八开关阀位于所述第五气瓶与所述抽真空机之间；