岩石动态物性测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种岩石动态物性测量系统，该岩石动态物性测量系统包括：釜体；样品夹持装置，其包括下部端杆和固设的上部端杆，上部端杆与下部端杆之间设有样品腔，样品腔位于釜体内；覆压装置用于驱动下部端杆上下移动；样品护套用于套设于位于样品腔中的样品外，样品护套能够受压向内收缩；围压保持装置用于控制釜体内的压力；加热器用于控制釜体内的温度；底部进气管的第一端设于样品腔的底部，底部进气管的第二端与底部供气装置连接；上部出气管的第一端设于样品腔的顶部，上部出气管的第二端与上部气体容积装置连接。通过本发明专利技术，实现对岩石的多种状态进行模拟，便于对动态变化的岩石物性进行研究。

【技术实现步骤摘要】
岩石动态物性测量系统
本专利技术涉及石油勘探开发的
，尤其涉及一种岩石动态物性测量系统。
技术介绍
页岩是指总有机碳含量(TOC)较高，具有纹层状页理的沉积岩石。当页岩的成熟度较低，即镜质体反射率(Ro)小于1.0％时，页岩中有机孔不发育，原油粘度大，流动困难，用现有的水平井体积压裂技术无法实现商业规模开发。可利用原地加热生成油气技术进行开发，原地加热生成油气技术是通过原地加热，使页岩中的未转化有机质转化为油气，并将原地加热生成的油气与滞留于页岩中的油气同时采出的技术。这里的页岩是具有中低成熟度，即Ro小于1.0％的页岩的统称，包括中低成熟度页岩和未成熟的油页岩。据初步研究估算，世界范围内页岩采用原地加热生成油气技术的可采油资源量大于1.5万亿吨、天然气可采资源量约1300万亿立方米，可采资源量的潜力较大。评价页岩特征主要包括孔隙度、渗透率、相对渗透率等物性参数，页岩原地加热生成油气及开发过程中，页岩物性会发生动态变化，且变化范围很大，孔隙度从3～5％，动态变化到10～35％；渗透率从0.1nD甚至更小，动态变化到毫达西级别甚至达西级别。页岩原地加热过程中生成油气的产出能力，受到物性的动态变化的影响，因此，研究页岩原地加热过程中的动态物性变化对油气产出至关重要。目前，对孔隙度、渗透率或相对渗透率等岩石物性进行测量主要采用以下方法：孔隙度测量方法包括压汞法(MIP)、饱和煤油法、氦气测量法、GRI(gasresearchinstitute，指美国天然气研究所孔隙度测量方法)和低温氮气吸附-脱附法(BET)。压汞法(MIP)用来测定部分中孔和大孔孔径分布，主要依靠外加压力使汞克服表面张力进入孔隙中来测定。饱和煤油法对于外表不规则的岩石样品，先将岩心抽成真空后，将其浸入煤油中，然后将已饱和煤油的岩心在空气中称质量，根据浸入煤油的滞留量和煤油密度，获得岩石的孔隙度。氦气测量法是将岩心抽真空，将氦气注入岩心，测量在不同压力下等温浸入岩石样品的氦气体积，从而获得岩心孔隙度。GRI是利用压力衰减法测量致密岩石孔隙度。低温氮气吸附-脱附法(BET)测定吸附剂和催化剂表面积，适用于多孔材料(如页岩)的吸附。其中，压汞法(MIP)和饱和煤油法不适用于低孔渗致密岩石样品的孔隙度测量；氦气测量法、GRI和低温氮气吸附-脱附法(BET)适用于低孔渗致密岩石样品的测量，但只能测量低孔渗致密岩石某一状态的孔隙度。渗透率的测量主要包括常规稳态法和非稳态脉冲衰减法。常规稳态法，稳态法基于达西定律，使流体在压差下通过被测量物体，测得流量，单位时间通过样品体积流量与压差、样品横截面积成正比，与样品的长度和流体粘度成反比，当外部条件一定时，可通过计算获得渗透率。非稳态脉冲衰减法，脉冲衰减法基于一维非稳态渗流理论，通过对样品一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据结合对应数值模型和测试仪器所界定的初始条件、边界条件，对渗流方程精确解答和合适的误差控制，测量渗透率。其中，常规稳态测量方法不适用于特低渗透率的测量；非稳态方法的瞬时脉冲法,适合于低渗岩石样品渗透率的测量，但只能测量低孔渗致密岩石某一状态的渗透率。相对渗透率的测量方法主要包括稳态和非稳态两种，也均是基于岩石样品的某一固定状态进行测量。综上所述，对孔隙度、渗透率、相对渗透率等岩石物性的测量，通常是基于岩石样品的某一固定状态进行的。在原地加热过程中，页岩物性会发生动态变化，采用上述方法时，通常只能对某一固定状态下的物性进行测量，难以对在原地加热过程中动态变化的页岩物性进行测量和研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种岩石动态物性测量系统，以对岩石的多种状态进行模拟，便于对动态变化的岩石物性进行研究。本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：本专利技术提供一种岩石动态物性测量系统，包括：釜体；样品夹持装置，其包括下部端杆和固设的上部端杆，所述上部端杆和所述下部端杆上下分布，所述上部端杆与所述下部端杆之间设有用于容置样品的样品腔，所述样品腔位于所述釜体内；覆压装置，其与所述下部端杆连接，用于驱动所述下部端杆上下移动；围压保持装置、和设置于所述釜体内的样品护套，所述样品护套用于套设于位于所述样品腔中的样品外，所述样品护套能够受压向内收缩；所述围压保持装置与所述釜体连接，用于控制所述釜体内的压力；加热器，所述加热器用于控制所述釜体内的温度；底部供气装置、和底部进气管，所述底部进气管的第一端设于所述样品腔的底部，所述底部进气管的第二端与所述底部供气装置连接，所述底部供气装置用于向所述底部进气管供应气体；上部气体容积装置、和上部出气管，所述上部出气管的第一端设于所述样品腔的顶部，所述上部出气管的第二端与所述上部气体容积装置连接。在优选的实施方式中，所述下部端杆的上方连接有用于与样品的下端抵接的气体均分块，所述底部进气管的第一端与所述气体均分块连通，所述气体均分块设有多个上下贯通的均分孔。在优选的实施方式中，所述均分孔的直径不大于100微米，孔密度大于2000个/cm2。在优选的实施方式中，所述上部端杆的下方连接有用于与样品的上端抵接的气体收集块，所述上部出气管的第一端与所述气体收集块连通，所述气体收集块设有多个上下贯通的收集孔。在优选的实施方式中，所述收集孔的直径不大于100微米，孔密度大于2000个/cm2。在优选的实施方式中，所述底部供气装置包括底部压力控制活塞，所述底部压力控制活塞的一侧设有供给腔，其另一侧设有进气腔，所述底部进气管的第二端与所述进气腔连接，所述供给腔增压能够推动所述底部压力控制活塞挤压所述进气腔。在优选的实施方式中，所述上部气体容积装置包括上部压力控制活塞，所述上部压力控制活塞的一侧设有上部压力控制腔，其另一侧设有出气腔，所述上部出气管的第二端与所述出气腔连接，所述上部压力控制腔增压能够推动所述上部压力控制活塞挤压所述出气腔。在优选的实施方式中，所述釜体内设置有多孔管，所述多孔管套设于所述样品护套外。在优选的实施方式中，所述多孔管上分布的孔的直径不大于100微米，孔密度大于2000孔/cm2。在优选的实施方式中，所述围压保持装置包括围压控制活塞，所述围压控制活塞的一侧设有围压控制腔，其另一侧设有围压进气腔，所述釜体与所述围压进气腔连接，所述围压控制腔增压能够推动所述围压控制活塞挤压所述围压进气腔。在优选的实施方式中，所述覆压装置包括覆压压力控制装置、和与所述下部端杆连接的覆压活塞，所述覆压压力控制装置与所述覆压活塞连接，用于驱动所述覆压活塞上下伸缩，以带动所述下部端杆上下移动。在优选的实施方式中，所述测量系统包括：多个横向距离测量传感器，多个所述横向距离测量传感器对称设置于所述样品的侧壁；下部纵向距离测量传感器、和上部纵向距离测量传感器，所述下部纵向距离测量传感器设置于样品的底壁，所述上部纵向距离测量传感器设置于样品的顶壁。在优选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩石动态物性测量系统，其特征在于，包括：/n釜体；/n样品夹持装置，其包括下部端杆和固设的上部端杆，所述上部端杆和所述下部端杆上下分布，所述上部端杆与所述下部端杆之间设有用于容置样品的样品腔，所述样品腔位于所述釜体内；/n覆压装置，其与所述下部端杆连接，用于驱动所述下部端杆上下移动；/n围压保持装置、和设置于所述釜体内的样品护套，所述样品护套用于套设于位于所述样品腔中的样品外，所述样品护套能够受压向内收缩；所述围压保持装置与所述釜体连接，用于控制所述釜体内的压力；/n加热器，所述加热器用于控制所述釜体内的温度；/n底部供气装置、和底部进气管，所述底部进气管的第一端设于所述样品腔的底部，所述底部进气管的第二端与所述底部供气装置连接，所述底部供气装置用于向所述底部进气管供应气体；/n上部气体容积装置、和上部出气管，所述上部出气管的第一端设于所述样品腔的顶部，所述上部出气管的第二端与所述上部气体容积装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种岩石动态物性测量系统，其特征在于，包括：
釜体；
样品夹持装置，其包括下部端杆和固设的上部端杆，所述上部端杆和所述下部端杆上下分布，所述上部端杆与所述下部端杆之间设有用于容置样品的样品腔，所述样品腔位于所述釜体内；
覆压装置，其与所述下部端杆连接，用于驱动所述下部端杆上下移动；
围压保持装置、和设置于所述釜体内的样品护套，所述样品护套用于套设于位于所述样品腔中的样品外，所述样品护套能够受压向内收缩；所述围压保持装置与所述釜体连接，用于控制所述釜体内的压力；
加热器，所述加热器用于控制所述釜体内的温度；
底部供气装置、和底部进气管，所述底部进气管的第一端设于所述样品腔的底部，所述底部进气管的第二端与所述底部供气装置连接，所述底部供气装置用于向所述底部进气管供应气体；
上部气体容积装置、和上部出气管，所述上部出气管的第一端设于所述样品腔的顶部，所述上部出气管的第二端与所述上部气体容积装置连接。


2.根据权利要求1所述的岩石动态物性测量系统，其特征在于，所述下部端杆的上方连接有用于与样品的下端抵接的气体均分块，所述底部进气管的第一端与所述气体均分块连通，所述气体均分块设有多个上下贯通的均分孔。


3.根据权利要求2所述的岩石动态物性测量系统，其特征在于，所述均分孔的直径不大于100微米，孔密度大于2000个/cm2。


4.根据权利要求1所述的岩石动态物性测量系统，其特征在于，所述上部端杆的下方连接有用于与样品的上端抵接的气体收集块，所述上部出气管的第一端与所述气体收集块连通，所述气体收集块设有多个上下贯通的收集孔。


5.根据权利要求4所述的岩石动态物性测量系统，其特征在于，所述收集孔的直径不大于100微米，孔密度大于2000个/cm2。


6.根据权利要求1所述的岩石动态物性测量系统，其特征在于，所述底部供气装置包括底部压力控制活塞，所述底部压力控制活塞的一侧设有供给腔，其另一侧设有进气腔，所述底部进气管的第二端与所述进气腔连接，所述供给腔增压能够推动所述底部压力控制活塞挤压所...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯连华，林森虎，庞正炼，麻伟娇，廖广志，王京红，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11