本发明专利技术公开了一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置及方法，包括：准备待测低渗透岩心样，并放入岩心夹持器；利用自动水力泵为岩心夹持器提供所需围压、回压；关闭第三阀门，气体加压装置对标准瓶加压；待第二压力传感器读数稳定后，打开第三阀门，标准瓶内气体向岩心夹持器的入口渗透；控制器记录第二压力传感器所读取的压力随时间变化的数值，直到第二压力传感器读数变化速率低于门限值时停止记录；根据第二压力传感器随时间变化的读数计算岩心启动压力梯度。本发明专利技术仅需要在标准瓶出口添加高精度压力传感器对出口压力进行记录即可，高精度压力传感器具有价格低廉、测试精度高、量程大等特点，避免了测量低流速的困难。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括：准备待测低渗透岩心样，并放入岩心夹持器；利用自动水力泵为岩心夹持器提供所需围压、回压；关闭第三阀门，气体加压装置对标准瓶加压；待第二压力传感器读数稳定后，打开第三阀门，标准瓶内气体向岩心夹持器的入口渗透；控制器记录第二压力传感器所读取的压力随时间变化的数值，直到第二压力传感器读数变化速率低于门限值时停止记录；根据第二压力传感器随时间变化的读数计算岩心启动压力梯度。本专利技术仅需要在标准瓶出口添加高精度压力传感器对出口压力进行记录即可，高精度压力传感器具有价格低廉、测试精度高、量程大等特点，避免了测量低流速的困难。【专利说明】
本专利技术涉及油气田开发基础研究领域中的岩心参数实验室测试
，特别是 涉及。 一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置 及方法
技术介绍
目前国内测试岩心启动压力梯度实验室测试技术大部分仍采用稳态法测试，稳态 法是利用稳定驱替压力将气体或者液体驱替进入多孔介质，经过较长时间使流动达到稳 定，测定多孔介质出口端速度，将测定的流体速度作为该多孔介质在某实验室温度以及围 压下驱替压差所对应的稳定驱替速度。通过设定多组驱替压力得到对应的驱替速度，最终 将实验数据绘制成"压差-流速"图。将达西渗流段直线向下延展相交到横坐标轴，将这一 交点所对应的压差值定义为启动压力梯度。 稳态法测试启动压力梯度需要的达到稳定流动时间长。由于岩心达到稳定流动没 有明确现象，只有通过长时间以同一压差驱替岩心后测试多个流速值，当流速值无变化时 认为岩心在该压差下流动达到稳定。对于低渗透性或特低渗透性岩石，每个压差条件对应 的流速极小，流速值稍有干扰就会跳动，用上述办法很难准确判断是否达到了稳定状态。岩 心渗透率越低，稳态法测试时间就越长。 稳态法测试启动压力梯度精度低。稳态法测试低渗透率岩心启动压力梯度需要精 度较高的流量计，特别低压差下流速测试难度极大，由于流速极低，绝大多数流速测试仪器 不能达到精度要求。若采用普通流速测试装置，流速误差大，导致实验得出启动压力梯度不 准确。而高精度流速测试仪器价格昂贵，抗外界干扰能力差，仪器能够测试的流速量程有 限，高压差下的流速可能超过有效量程，同样也无法满足实验要求。 现有的测试启动压力梯度的方法只能测试"拟启动压力梯度"，无法测试岩心"真 实真实压力梯度"。在现场生产过程中发现，实验室利用稳态法得到的启动压力梯度远大 于实际生产过程中注入流体时所需的压力梯度。经过大量研究，这种以达西渗流段直线延 长得到的启动压力梯度不是岩心"真实启动压力梯度"，因此将该交点称为"拟启动压力梯 度"。现有稳态法以及非稳态法无法测试岩心真实启动压力梯度，并且拟启动压力梯度在 实际运用中并不具有指导意义，在低速非达西渗流领域对启动压力梯度测定仍有较大争议 性，气体渗流启动压力梯度是判断气藏开发过程中气体在储层中能否有效流动的重要依 据，是评价致密气藏储量动用程度的关键参数，同时对油气田开发过程中精确设计计算注 入井注入压力，生产井定井底压力带来了困难。 因此，有必要开发一种新型快速气测低渗透岩心真实启动压力梯度的压力脉冲测 试技术以及设备。 现有气体渗流方程采用Brinkman-Forchheimer提出的经典岩心内部压降梯度与 流速关系方程： 【权利要求】1. 一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置，其特征在于：它包括岩 心夹持器、气体加压装置、标准瓶、回压阀、自动水力泵和控制器： 岩心夹持器用于夹持待测低渗透岩心样； 气体加压装置用于为标准瓶提供所需压力； 自动水力泵用于为回压阀提供初始设定回压，以及为岩心夹持器提供稳定围压； 自动水力泵的一个出口通过第四阀门与岩心夹持器的围压调节端连接，另一个出口通 过第五阀门和回压阀与岩心夹持器的回压调节端相连，第五阀门与回压阀之间设置有第三 压力传感器； 气体加压装置的出口处设置有第一压力传感器和第一阀门，第一阀门的出口通过第三 阀门与岩心夹持器的入口连接，第一阀门的出口还通过第二压力传感器和第二阀门与标准 瓶连接； 第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别与控制器的信号采集端电连 接。2. 根据权利要求1所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置， 其特征在于：还包括加热单元，加热单元由烘箱组成，标准瓶、岩心夹持器以及回压阀均设 置于烘箱内。3. 根据权利要求1所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置， 其特征在于：所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门均为电磁阀，各电 磁阀均与控制器的控制信号输出端电连接。4. 根据权利要求1所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置， 其特征在于：所述的第二压力传感器为高精度压力传感器。5. 根据权利要求1所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置， 其特征在于：所述的控制器中设置有岩心启动压力梯度计算模块，岩心启动压力梯度计算 模块用于根据第二压力传感器随时间变化的读数计算岩心启动压力梯度。6. -种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的方法，其特征在于：它包括以 下步骤： 51 :准备待测低渗透岩心样，并将待测低渗透岩心样放入岩心夹持器； 52 :利用自动水力泵为岩心夹持器提供所需围压、回压； 53 :关闭第三阀门，气体加压装置对标准瓶加压，利用第一压力传感器采集压力值，达 到所需标准瓶初始压力时，关闭第一阀门； S4:待第二压力传感器读数稳定后，打开第三阀门，标准瓶内气体向岩心夹持器的入口 渗透； 55 :控制器记录第二压力传感器所读取的压力随时间变化的数值，直到第二压力传感 器读数变化速率低于门限值时停止记录； 56 :根据第二压力传感器随时间变化的读数计算岩心启动压力梯度。7. 根据权利要求6所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的方法， 其特征在于：所述的步骤S2包括以下子步骤： 5201 :关闭第四阀门，开启第五阀门，自动水力泵为回压阀提供所需回压； 5202 :当第三压力传感器读数达到设定的回压值时，关闭第五阀门； S203 :打开第四阀门，为岩心夹持器提供稳定的所需围压。8.根据权利要求6所述的一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的方法， 其特征在于：所述的步骤S6包括以下子步骤： 对Forchheimer方程进行修正，建立新的渗流方程：(2) dp 其中，为岩心内部压降梯度，μ为气体粘度，κ为岩心表观渗流率，V为岩心中气 ciL 体流速，β为气体紊流因子，P为气体密度，Y为低速非达西渗流系数，λ为真实启动压 力梯度； 根据状态方程： PV = ZnRT (3) 途流讨趕为等潟途流，_状态方程变为：(4) 对式（4)进行全微分得到： ZVdP+ZPdV-PVdZ = 0 (5) 将式（5)对时间微分得到：(6) 对式（6)中各项赋予与标准瓶有关的形式得：(7) 其中，VT为容器体积，为容器出口压力，为容器气体偏差因子，为容器出口流量； 由式（7)得出容器出口流量与容器气体偏差因子以及容器压差有关，则：将完整的非稳态本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非稳态高温高压测试低渗透岩心启动压力梯度的装置，其特征在于：它包括岩心夹持器、气体加压装置、标准瓶、回压阀、自动水力泵和控制器：岩心夹持器用于夹持待测低渗透岩心样；气体加压装置用于为标准瓶提供所需压力；自动水力泵用于为回压阀提供初始设定回压，以及为岩心夹持器提供稳定围压；自动水力泵的一个出口通过第四阀门与岩心夹持器的围压调节端连接，另一个出口通过第五阀门和回压阀与岩心夹持器的回压调节端相连，第五阀门与回压阀之间设置有第三压力传感器；气体加压装置的出口处设置有第一压力传感器和第一阀门，第一阀门的出口通过第三阀门与岩心夹持器的入口连接，第一阀门的出口还通过第二压力传感器和第二阀门与标准瓶连接；第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别与控制器的信号采集端电连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建仪，游旭涛，谭晓华，张烈辉，张广东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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