[发明专利]一种页岩岩心渗透率实验装置和方法

权利要求书

1.一种页岩岩心渗透率实验装置，其特征在于：包括注入泵、接收泵和岩心夹持器；所述注入泵分别通过管线与所述岩心夹持器的上游端和下游端连接，所述接收泵分别通过管线与所述岩心夹持器的上游端和下游端连接，管线上均分别设置有阀门；所述岩心夹持器一端通过管线和阀门连接有围压泵，所述注入泵、接收泵、岩心夹持器和围压泵上均分别设置有温压表，所述岩心夹持器的上游端和下游端之间通过管线连接有压差计。

2.根据权利要求1所述的页岩岩心渗透率实验装置，其特征在于：所述管线包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门；所述第一管线和第二管线一端汇合连接后与所述注入泵连接，所述第一管线另一端与第四管线一端汇合连接后与所述岩心夹持器的上游端连接，所述第二管线另一端与所述第三管线一端汇合后与所述岩心夹持器的下游端连接，所述第三管线另一端与所述第四管线另一端汇合后与所述接收泵连接，所述第五管线两端分别与所述岩心夹持器的上游端和围压泵连接；所述注入泵通过第一阀门连接有储油罐，所述第一管线和第二管线汇合连接位置与所述注入泵之间通过第二阀门与外部抽真空装置连接；所述接收泵通过第六阀门连接有储油罐，所述第三管线和第四管线汇合连接位置与所述接收泵之间通过第五阀门与外部抽真空装置连接，所述第二管线和第三管线汇合位置处通过第九阀门与外部抽真空装置连接；所述第一管线上设置有第三阀门，所述第二管线上设置有第八阀门，所述第三管线上设置有第十阀门，所述第四管线上设置有第四阀门。

3.根据权利要求1所述的页岩岩心渗透率实验装置，其特征在于：所述注入泵和接收泵结构相同，均为高精度计量泵。

4.一种页岩岩心渗透率实验方法，其特征在于：包括稳态法，所述稳态法包括步骤如下：

注入泵进泵注入，页岩油流过岩心样品进入接收泵；控制方式采用恒压注入模式或恒速注入模式；恒压注入模式时，接收泵也是恒压模式，等注入泵和接收泵的速度达到恒定；恒速注入模式时，接收泵是恒速模式，等岩心两端的压差恒定；此时，渗透率通过如下达西定律计算

其中，Q是体积流量，通过泵体积的变化与时间变化的关系得到；k是渗透率；A是样品的截面积；ΔP是上下游的实时压差；μ是油的粘度；L是样品的长度。

5.根据权利要求4所述的页岩岩心渗透率实验方法，其特征在于：还包括脉冲衰减法，所述脉冲衰减法包括如下步骤：

通过注入泵和接收泵精确地设定岩心夹持器上游端和下游端的压力，通过注入泵和接收泵同时增加压力使样品饱和油，然后通过注入泵进泵增加岩心夹持器上游的压力，注入泵和接收泵都保持体积恒定不变，通过记录岩心夹持器上下游的压差获得压差的衰减曲线并通过下述公式计算渗透率：

ΔP＝ΔP₀e^-αt

其中，V₁是上游注入泵端的体积，V₂是下游接收泵端的体积，ΔP是上下游的实时压差变化，ΔP₀是初始压差，k是渗透率，A是样品的截面积，μ是油的粘度，β是油的压缩系数，L是样品的长度。

6.根据权利要求4所述的页岩岩心渗透率实验方法，其特征在于：还包括拟稳态法，所述拟稳态法包括如下步骤：

注入泵以恒定速度向岩心夹持器内的样品中注入油，接收泵保持体积不变，始终监测岩心夹持器下游压力的变化情况，当岩心夹持器下游压力开始变化时，记录时间和压差，认为此时油在样品中的流动达到了拟稳态，即样品中的压力分布满足如下关系：

积分后获得样品中压力与位置的关系为：

当下游端压力P₂开始改变时，认为是启动压力梯度；

因此，先通过下述公式计算流量，需要减去页岩油升压引起的体积压缩：

其中β是页岩油的压缩系数。然后，使用如下公式计算渗透率