高温 覆压孔渗测定仪

前      言

岩石孔隙度、渗透率是评价油气藏和计算储量的重要参数，一般是在常温、常压下测得的，它并不能代表油藏储层物性的真实特征。理论表明，温度和压力的环境因素对岩石孔、渗的测定有着重要的影响。为此，研制此专用设备，对油田储层参数的精 准计算、合理制定开发方案，有着重要意义。

一、方  法  原  理

㈠．孔隙度

高温高压孔隙度的测量，系气体法测定，测量介质为氮气，原理基于波义耳定律，即用已知体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下的岩心室作等温膨胀，气体扩散到岩心孔隙之中，利用压力的变化和已知体积，依据气态方程，即可求出被测岩样的有效孔隙体积和颗粒体积，则可算出岩样孔隙度。

㈡．渗透率

以氮气为标准测试气体，当氮气在一定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，流过被测样品的气体直接进入出口已知容积的定容器里（容器的容积与通过岩样气量多少相匹配），当定容器内压力达到某一值（△Pt≤5%△Pc）时，由微机控制电磁阀打开，使定容器内压力与大气平衡，同时微机记录气体充满容器所需时

间t和容器充满氮气时的压力△Pt，利用下式可计算出岩心的气体渗透率。

或：

式中：L —岩心长度，cm;

△Pt —容器压力，Kpa；

Vt —容器容积，cm3；

A —岩心截面积，cm2；

△Pc—岩心两端压差，Kpa；

t —容器充气时间，S；

Pi —岩心入口压力，Kpa；

μ—氮气粘度，mpa.s

Ka—渗透率，10-3μm2；

二、主  要  性  能

1．渗透率

测量范围：0.001×10-3μm2～8000×10-3μm2；

相对误差：K＜1×10-3μm2，20%

            1×10-3μm2＜K＜40×10-3μm2，10%

K＜40×10-3μm2，5%

2．孔隙度

测量范围：≤50%

偏差：0.5%

3．仪器工作条件

温度：常温～150℃

压力：轴压0～70MPa

        环压0～70MPa

 三、组成仪器的各部件技术规范

1．调压阀1

型号：YT—5型，入口压力：0～32MPa、出口压力：0～4MPa

2．调压阀2

型号：YT—5型，入口压力：0～32MPa、出口压力：0～10MPa，提供压力倍增器的增压。

3．调压阀3

型号：YT—5型，入口压力：0～32MPa、出口压力：0～4MPa，提供渗透率测量压力。

4．调压阀4、调压阀5

入口压力：0～1MPa、出口压力：0～0.8MPa，提供孔隙度的测量压力，渗透率的测量压力。

5．压力倍增器

      增压比1﹕15，最大增加70MPa，提供夹持器轴向环向压力。

6．储液罐

      容积600mL，压力70MPa

7．三轴夹持器

最大轴压、环压：70MPa，适用岩心规格：φ25×25～80mm、φ38×25～80，最大耐温：180℃

8．模型杯

      配有4种规格的标准块，通过模型杯、标准室夹持器可测定岩心的颗粒体积和孔隙体积。

9．定容器

      定容器有10、100、1000cm3三种规格，用于与不同渗透率的样品相匹配。

10．轴向、环向压力传感器

      量程：80MPa、精度：0.5%F·S

11．差压传感器

      量程：200KPa、精度：0.25%F·S

12．定容器压力传感器

量程：20KPa、精度：0.1%F·S

13．孔隙度测量压力传感器

      量程：150psi、精度：0.1%F·S

14．岩心进口压力传感器

      量程：5000KPa、精度：0.1%F·S

15．恒温箱

      工作温度：150℃、控温精度：±1℃

16．真空泵

      2XZ—0.5型

17．电磁阀

      工作压力：0.8MPa 

18．数据采集控制

      C104HPCI数据采集板，PCI1711采集板，PCLD－8710端子板

19．计算机、打印机

      DELL P4，2.0G硬盘80G，内存256M，HP1000激光打印机

20．气体质量流量计

      量程10sccm、300sccm、3000sccm，精度±1%F·S

四、操作步骤

1．装入样品

将夹持器上堵头退至最下端，拧下夹持器下堵头，将样品从下端装入夹持器，再拧紧下堵头。

2．加轴压及环压

⑴．开阀1、阀4、阀6，其余阀全关闭；

⑵．调节调压阀1出口至4MPa；

其目的有二：一是给夹持器先加一定压力轴压 

                     二是使压力倍增器柱塞退至下端

⑶．接着打开阀7，关闭阀6、阀4、阀1；

⑷．再开阀5，调节调压阀2，至需要轴压及环压。

4．样器渗透率的测定（定容器法）

      ⑴．开阀24、阀8、阀13，其余阀关闭；

      ⑵．调节调基础课阀3，使出口压力逐渐升高至2.8MPa，差压传感器显示为0；

      ⑶．由岩心的致密程度选择与流过被测样品气量大小相匹配的容器，打开容器上相应的阀门，10mL容器必选；

      ⑷．关闭平衡阀13，调节阀14，使样品两端产生100Kpa左右的压降△Pc；

      ⑸．按计算机提示，将样品的编号、长度、直径、环境温度、氮气粘度、定容器体积等输入微机；

      ⑹．由微机自动控制电磁阀的开关，同时自动采集样品出口定容器压△Pt，样品两端压差△Pc及容器充气时间t；

      ⑺．当测试过程满足△Pt=5%△Pc时，微机自动控制打开磁阀，使出口容器压力与大气平衡；

      ⑻．利用计算公式，微机直接输出测试结果。

5．样品孔隙度测定

⑴．颗粒体积校验：

a．阀10、阀11、阀12关闭，阀9开，所有标准块装入模型杯；

b．调节调压阀4，使LED显示100.0；

c．关阀9，打开阀10，压力向模型杯膨胀，压力平衡后，计算机采集平衡压力；

d．开阀11放空，打开模型杯，取出1/8″标准块，关阀10、阀11；

e．重复步骤b、c；

f．开阀11放空，打开模型杯，取出3/8″标准块，放入1/8″标准块，关阀10、阀11；

g．重复步骤b、c；

h．计算机自动计算各校验参数。

⑵．孔隙体积校验

a．开阀9、阀13、阀26，关闭阀11、阀10、阀12、阀8、阀14；

b．在夹持器内装一钢块岩心，打上环压；

c．调节调压阀4，使LED显示100.0；

d．打开阀12，压力向夹持器扩散；

e．压力平衡后，计算机采集平衡压力；

f．计算机自动计算校验参数；

g．打开阀11，放空。

⑶．颗粒体积测定

a．打开模型杯，取出部分标准块，放入被测岩心；

b．关阀10、阀11、阀12，开阀9；

c．调节调压阀4，使LED显示100.0；

d．打开阀10，压力向模型杯扩散；

e．压力平衡后，计算机采集平衡压力，计算颗粒体积。

⑷．孔隙体积测定

a．将被测岩心装入夹持器，加上环压、轴压；

b．关阀11、10、12、8、14，开阀9、13、26；

c．调节调压阀4，使LED显示100.0；

d．打开阀12，压力向夹持器扩散；

e．压力平衡后，计算机采集平衡压力，计算孔隙体积。

⑸．孔隙度计算

  6．渗透率测定（流量计法）

a．开阀20、阀28、阀8，以及相应流量计的阀门、压力传感器的阀，其余阀门全部关闭（一般先选择大流量流量计，高压力的压力变送器）；

b．将夹持器出口放空；

c．调节调压阀3，使出口压力为1MPa，调节调压阀5，至测试压力；

d．当压力、流量显示值稳定后，按采集键；

e．计算机根据压力、流量、岩心尺寸、大气压、气体粘度等计算岩心渗透率；

f．当测试压力较高时，可关闭阀20、阀28，开阀29，由调压阀3直接设定测试压力。

流量计法测渗透率计算公式：

  

    Q0—大气压下气体流量，mL/s；

          

μ— 氮气粘度，mpa·s；

L— 岩心长度，cm；

P0— 当天大气压，Kpa；

d — 岩心直径，cm；

P出— 岩心出口压力，Kpa；

K— 渗透率，10-3μm2；

T— 当天室温，℃。