[发明专利]一种页岩岩心渗透率实验装置和方法

说明书

本发明公开一种页岩岩心渗透率实验装置和方法，涉及石油勘探开发技术领域；该装置包括注入泵、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。基于本发明的上述实验装置的实验方法，可以实现快速和自动测量高渗到特低渗页岩岩心样品的油测渗透率，以及页岩岩心样品在不同围压条件下的渗透率，并计算页岩岩心样品的裂隙压缩系数。

技术领域

本发明涉及石油勘探开发技术领域，特别是涉及一种页岩岩心渗透率实验装置和方法。

背景技术

页岩油作为我国重要的石油接替资源，开发页岩油具有重要的战略和现实意义。目前，国内页岩油开发的难点在于纯页岩型页岩油的开发，该类型页岩油储层岩性以页岩为主，夹极薄层的粉砂岩或碳酸盐岩，其最大的特点是页理缝发育，大量的油以游离态形式赋存在页理缝中。由于页理缝内的含油量及油的流动性决定了页岩油的初期及长期产量，因此，研究页岩油在页理缝中的流动对预测页岩油的产量和助推页岩油效益开发具有重要意义。

目前页岩渗透率的测试大都采用气测法，例如，利用甲烷开展页岩气页岩的渗透率实验。针对低渗样品渗透率的测试一般采用的是脉冲衰减法，然而，页岩存在天然的裂隙系统且页岩油气开发需要研究水力压裂裂缝的渗透率，因此，页岩岩心渗透率的值跨度可达8个数量级或以上。如果需要测试高渗到特低渗不同样品的渗透率则实验装置需要配置几套不同体积的气缸，系统较为复杂。同时，由于页岩油的流体性质和气体性质差异大，克氏效应的存在导致气测渗透率与油测渗透率的结果可以达到数量级的差别。此外，页岩油的组分非常复杂，难以用气测渗透率的结果校正为油测渗透率的结果，因此，需要使用真实的页岩油样品。

目前很难开展油在页岩中的渗透率的实验研究，因此，需要一种实验设备可以满足用油测试出不同高低渗透率的页岩样品的渗透率。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩岩心渗透率实验装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，可以实现快速和自动测量高渗到特低渗页岩岩心样品的油测渗透率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种页岩岩心渗透率实验装置，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；岩心夹持器可以只施加围压，也可以施加轴压，岩心夹持器的设计不是本发明的重点，可以使用成熟的岩心夹持器设计。围压通过一个泵控制，围压泵可以设定恒定围压控制或者根据流体压力设定恒定有效应力控制。使用一个压差传感器直接准确测量岩心两端的压力差。上述实验装置可以实现快速和自动测量高渗到特低渗页岩岩心样品(10^-13至10^-21)的油测渗透率，可测量升压和降压条件下的页岩岩心渗透率，以及页岩岩心样品在不同围压条件下的渗透率，并计算页岩岩心样品的裂隙压缩系数。同时可以确定油在页岩中的流动性(mobility)，即渗透率和粘度的比值。岩心也包括页岩以外的其它致密岩石。