[发明专利]一种不规则样品渗透率测试方法

说明书

本发明公开一种不规则样品渗透率测试方法，包括选取和制备样品、使用激光扫描仪对样品进行外形的三维扫描、通过软件获取样品沿拟测试流体流动方向上的一系列截面积值、使用3D打印机制作外径为标准尺寸且内部为不规则样品形状的中空圆柱状胶套、将样品安装入3D打印的胶套、通过使用稳态法或者脉冲衰减法测量渗透率。本发明同时提供了稳态法和脉冲衰减法计算不规则形状样品渗透率的计算方法。该方法适应于易破裂无法制备完整标准岩心的页岩样品，也适用于海洋油气钻井唯一可获得的岩屑样品。

技术领域

本发明涉及石油天然气技术领域，特别是涉及一种不规则样品渗透率测试方法。

背景技术

在油气开发过程中，岩石的渗透率是重要的储层参数，因此，需要对其岩心开展渗透率的实验研究。由于常规油气的日益枯竭，油气勘探开发重点目前包括页岩油气、深部油气以及海洋油气等领域。由于页岩包含大量的纹层且页理缝发育，岩心样品的制备过程中，经常会沿页理面或页理缝断裂而无法制成完整的样品。而深部油气和海洋油气勘探过程中，钻取岩心成本难度高，因此获得的岩石样品大都为钻井过程中的岩石碎屑，而这些样品无法制备成岩心开展常规的渗透率测试。针对岩屑的渗透率实验经常使用的是GRI方法，但是，GRI法是流体流入样品的实验方法，因此主要测量的是岩石基质孔的渗透率而不是岩石裂隙的渗透率，同时GRI法也无法测量岩石渗透率的各向异性。因此需要建立针对上述不规则样品的渗透率测试方法，即流体流过样品的实验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种不规则样品渗透率测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，用于制备标准样困难的页岩等岩石的渗透率测量，以及包括在海洋油气勘探过程中无法获得岩心而只有岩屑的样品渗透率测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种不规则样品渗透率测试方法，包括以下步骤：

(1)样品制备

使用激光扫描获得不规则形状页岩样品或无法取得岩心只有岩屑的岩性样品的三维立体图；紧接着使用图像处理软件获得沿着拟测试样品内流体流动方向的截面积A(x)随着位置x变化的数值；然后使用3D打印机打印外径为标准尺寸、内部为不规则页岩形状的中空的圆柱状的胶套，并将不规则形状页岩样品装入胶套内；

(2)采用稳态法或脉冲衰减法计算渗透率

1)当采用稳态法计算渗透率时，该方法包括使用稳态法公式如下：

其中k为样品的渗透率，L为样品在测试方向上的长度，x为沿测试方向样品中任意一点距起始点的距离，A(x)为样品在位置x处垂直于流动方向的截面积，P2为出口端的流体压力，P1为进口端的流体压力，为达到稳态时的质量流量，ρ为流体密度，μ为流体的粘度，p为流体的压力；

当使用的流体密度和粘度为常数时，上述公式可简化为：

其中Q为稳态时的体积流量；

2)当采用脉冲衰减法计算渗透率时，该方法包括使用脉冲衰减法，脉冲衰减法需要用数值方法联立解如下方程组获得渗透率k：

其中Q为流过样品的体积流量，Q_u是上游流体罐流出的流量，Q_d是下游流体罐流入的流量，k为样品的渗透率，A(x)为沿着测试方向位置x处的样品截面积，μ为流体粘度，p为流体压力；V_u和V_d分别是上下游流体罐的体积，β为流体的压缩系数，p_u和p_d分别是上下游流体罐中流体的压力，t为时间；通过数值方法解析上述方程组求解获得渗透率k。