[发明专利]轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置和方法

权利要求书

1.轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，包括油储罐、计量泵、样品缸、样品杯和真空泵；所述油储罐用于存储页岩油，所述油储罐底部与所述计量泵进口端相连通；所述计量泵的出口端与所述样品缸底部相连通，所述样品缸的顶部与所述真空泵的进口相连通；所述样品杯设置于所述样品缸内，所述样品杯用于盛放岩心样品。

2.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述样品缸的内径与所述样品杯的外径相同。

3.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵包括自动控制系统，所述自动控制系统用于设定恒压控制并提供精确的计量体积。

4.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述油储罐与所述计量泵之间设置于第一连接阀。

5.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与所述样品缸的底部之间设置有第二连接阀。

6.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与排空管路相连通，所述排空管路上设置有第三连接阀，所述计量泵的出口端设置有透明管段。

7.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与所述真空泵的进口之间设置有第四连接阀。

8.一种基于权利要求1至7任一项所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先测量实验装置计量泵端的死体积V_dead，死体积为泵体积已达最小时，计量泵端残余的体积，其中包括了与计量泵连接的管阀的体积以及计量泵自身残余的体积；

然后获得油在常温常压下的密度ρ₀；油从油储罐里面加入计量泵以后的体积记为：V_dead+V₀，其中V₀是计量泵的体积读数；从而获得加入计量泵中油的质量为：m₀＝ρ₀(V_dead+V₀)；

然后将系统温度提高到设定温度T₁，然后改变压力到P₁，此时计量泵的读数为V₁，则油在温度T₁和压力P₁下的密度通过如下公式计算：

在固定的温度T₁下，匀速提高计量泵的压力并记录压力和计量泵的体积，通过上述公式获得油的密度和压力的关系曲线；通过下列公式计算页岩油的压缩系数：

上述公式中V为计量泵的体积读数，P为计量泵中油的压力；

温度敏感系数是利用相同的压力下，不同温度T₁和T₂时油所占有的泵的体积V₁和V₂计算得到：

最终，页岩油的基质渗透率的计算方法是首先要获得页岩油进出页岩基质的量与时间的关系，在页岩基质压力从P₁升到P₂之前，先关闭计量泵与样品缸之间的连接阀；提升计量泵的压力到P₂，记录计量泵的体积为V₂；计量泵的压力和体积稳定之后，并把计量泵的控制模式保持为恒定压力P₂，打开计量泵与样品缸之间的连接阀，继续控制计量泵压力在P₂，记录压力和泵压随时间的变化；从打开连接阀开始，进入样品的油量随时间的变化关系为：

n(t)＝ρ(P₂)(V₂+V_dead)+ρ(P₁)V_void-ρ(t)(V_t+V_dead+V_void) (4)；

其中，ρ(t)＝p(P(t))，即油在t时刻对应的密度，其通过在t时刻下的压力值计算获得；

使用上述公式计算的进入的油量与时间的关系，使用渗透率计算模型以获得基质的渗透率；所用的页岩样品为球形颗粒形状，其基质渗透率使用如下公式求取：

以及：

k＝Dμβ (6)；

其中，n_∞为这一压力步骤进入页岩基质的最大油量，D是扩散系数，R为页岩颗粒的半径，μ为页岩油粘度，β为页岩油压缩系数；

当系统达到了设定的最高流体压力，记录泵的温度、压力(P_f)和体积(V(P_f))，记录P_f压力时对应的进入基质的油量为然后逐级降低泵压并维持一定时间，获得降压过程中的页岩油从基质中流出的量，并能通过流出量与时间的关系并通过上述公式5和6获得页岩油流出时的基质渗透率；同时通过下述公式计算从储层压力(P_f)降至某一压力(P₁)时的基质采出量：

n(t)＝ρ(P₁)*(V(P₁)+V_dead+V_void)-ρ(P_f)*(V(P_f)+V_dead+V_void) (7)；

其中，V(P₁)为泵降到P₁时对应的泵体积；

当系统压力降低到大气压时，泵体积不再变化时，通过下述公式获得最大的基质采出量：

其中，P₀为大气压，V(P₀)为泵降到大气压时对应的泵体积；

则最大采收率E_R为：