CN107576604A - 一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，包括：岩心夹持器；注入泵；电子秤；压力传感器；数据采集模块。其各部分通过管线连接。通过注入泵注入不同压力的驱替液驱替岩心，数据采集模块记录压力传感器以及电子秤的数据，用以测定岩心的启动压力梯度和速敏临界压力梯度，为开发岩心对应储层提供实验数据支撑。

Description

一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统

技术领域

本发明涉及天然气水合物勘采技术领域，尤其涉及一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。由于其燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。中国、日本、加拿大等国已进行了可燃冰的试开采，均使用降压开采的方法。

降压开采法是一种通过降低压力促使天然气水合物分解的开采方法。降压方案的制定需要有水合物储层实物岩心的实验数据作为依据。

现有的岩心测试方法均是针对常规油气胶结有骨架的岩心设计的，常规岩心测试方法不能用来测试水合物储层未胶结无骨架岩心，无法获取水合物储层的基本参数，不能为水合物试采降压方案的制定提供指导。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其能解决现有测定装置无法获取水合物储层基本参数，不能为水合物试采降压方案的制定提供指导的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，包括：

岩心夹持器，用于固定放入所述岩心夹持器的待测岩心，所述岩心夹持器的筒体内表面经激光打磨处理；

注入泵，通过管线与所述岩心夹持器流体注入口相连，按照恒定压力驱替驱替液进入固定在所述岩心夹持器中的待测岩心，以驱替出所述待测岩心中原本的流体；

电子称，通过管线与所述岩心夹持器流出口相连，用于测量流过所述待测岩心的所述驱替液的质量；

压力传感器，通过管线与所述岩心夹持器相连，用于测量注入所述岩心夹持器注入口与流出所述岩心夹持器流出口的驱替液的驱替压差；

数据采集模块，与所述压力传感器、所述电子秤通信连接，用于获取所述压力传感器、所述电子秤测量数据。

优选地，所述电子秤与所述岩心夹持器位于同一水平面上。能够达到提高测定系统测量精度的效果。

优选地，还包括水管立柱，所述水管立柱与所述注入泵并联，水管立柱支路、注入泵支路上分别设有控制对应支路管路启闭的第一阀与第二阀。水管立柱支路通过第一阀与岩心夹持器流体注入口相连，注入泵支路通过第二阀与岩心夹持器流体注入口相连。水管立柱的设置扩大测定系统的使用范围。

优选地，所述水管立柱连接有用于控制所述水管立柱液位高度的排出支路。能够方便的控水管立柱的液位高度。

优选地，所述排出支路数量为4，分别对应所述水管立柱对应0.02Mpa、0.04Mpa、0.06Mpa、0.08Mpa的液位高度设置，所述4个排出支路上均对应设有控制对应的所述排出支路启闭的开关阀。能够便于实验者选用不同驱替压力进行实验。

优选地，所述待测岩心为未胶结无骨架岩心。解决现有测定装置无法测定未胶结无骨架岩心的问题。

优选地，所述压力传感器的数量为一个以上，一个以上的压力传感器并联设置，并且所述一个以上的压力传感器的量程各不相同。达到提高实验精度的效果。

相比现有技术，本发明的有益效果在于，本发明提供了一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，包括：岩心夹持器；注入泵；电子秤；压力传感器；数据采集模块。其各部分通过管线连接。通过注入泵注入不同压力的驱替液驱替岩心，数据采集模块记录压力传感器以及电子秤的数据，用以测定岩心的启动压力梯度和速敏临界压力梯度，为开发岩心对应储层提供实验数据支撑。

附图说明

图1为本发明实施例一中所公开的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统；

图2为本发明实施例一中所公开的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统中岩心夹持器的结构示意图。

图中：1为水管立柱、2为注入泵、3为第一排出支路、4为第二排出支路、5为第三排出支路、6为第四排出支路、7为第一阀、8为第二阀、9为第一压力传感器、10为第二压力传感器、11为岩心夹持器、1101为岩心夹持器筒体内表面、12为电子秤、13为数据采集系统。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

请参阅图1、图2，图1为本发明实施例一中所公开的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，图2为本发明实施例一中所公开的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统中岩心夹持器的结构示意图。

本发明公开了一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，包括：岩心夹持器11，用于固定放入岩心夹持器11的待测岩心，岩心夹持器的筒体内表面1101经激光打磨处理；注入泵2通过管线与岩心夹持器11流体注入口相连，按照恒定压力驱替驱替液进入固定在岩心夹持器中11的待测岩心，以驱替出待测岩心中原本的流体；电子秤12通过管线与岩心夹持器11流出口相连，用于测量流过待测岩心的驱替液的质量；压力传感器，通过管线与岩心夹持器11相连，用于测量注入岩心夹持器注入口与流出岩心夹持器流出口的驱替液的驱替压差；数据采集模块13，与压力传感器、电子秤12通信连接，用于获取压力传感器、电子秤12测量数据。在本实施例中天然气水合物岩心为的未胶结无骨架岩心，对应的岩心夹持器11的筒体内表面1101经过激光打磨处理，增加其表面粗糙度。用其装填非胶结的岩心样品在不给岩心加围压的情况下可以消除岩心和岩心夹持器内壁面二次界面的影响，从而可以达到实验目的。注入泵2为恒压恒速泵，用以向岩心夹持器11中的岩心提供恒压恒流速的驱替液，驱替岩心原有的流体。本实施例中所用的岩心夹持器11为对称结构，可选其任一连接端为注入口端与注入泵2连接，另一端为流出口端与电子秤12连接。压力传感器量程与注入泵2相配适，用于测量注入岩心夹持器11的驱替液的驱替压差，将数据实时传输至数据采集模块13。流过岩心夹持器11的驱替液可通过管线流过电子秤12的秤台面，电子秤12将一定时间内的测量数据传送至数据采集模块13，驱替液在选定后，其密度为已知，故可将所测得的质量数据，换算成流量数据。本领域技术人员可以理解的是，将电子秤12直接替换为流量计，亦可实现上述功能。

在具体操作时，实验人员在岩心夹持器11注入口端加上滤纸和岩石挡板，流出口端加入水合物储层实物岩心后加上滤纸和岩石挡板，岩心长度为0.1m，安装固定岩心夹持器11，按上述的连接关系连接天然气水合物岩心流速敏感性测定系统。启动注入泵2，提供一恒定压力以及恒定流速的驱替液对岩心夹持器11内的岩心进行驱替，驱替时间为12小时，若电子秤12的数据发生变化，证明有液体从岩心夹持器流出，记录此时注入泵2提供的驱替压力，计算得到岩心的启动压力梯度。若电子秤12测量数据无变化则加大驱替液的压力，直到找出岩心的启动压力梯度。在找到启动压力梯度后需进一步加大驱替液压力，压力的增量可为一定值，如0.1Mpa。通过记录12小时电子秤数据，推算出液体流量数据，然后通过数据采集系统13根据液体流量数据计算得到渗透率，将该渗透率与调整压力前的渗透率比较，若压力增加后的计算所得渗透率数值变化超过1mD，则可根据压力增加后注入泵提供的驱替压力计算得到岩心的速敏临界压力梯度。可见通过该系统可以测定岩心启动压力梯度和岩心的速敏临界压力梯度，为后期开采岩心对应的储层提供实验数据支撑。

在上述实施例的基础上，注入泵2还并联有水管立柱1，水管立柱1的设置扩大了该测定系统的使用范围，将驱替压力延伸至0.1MPa以下。具体的将水管立柱1底部通过管线与注入泵2并联，水管立柱支路上设有第一阀7，注入泵支路上设有第二阀8。调整水管立柱1内的液面高度，即可调整驱替压力。用户选用较小的驱替压力进行实验时通过打开第一阀7，关闭第二阀8即可实现。并可通过调整不同液面高度实现0.1Mpa以下的压力调节。

在本实施例中，水管立柱1通过排出支路控制液面高度，排出支路数量为4，分别对应水管立柱1对应0.02Mpa、0.04Mpa、0.06Mpa、0.08Mpa的液位高度设置，4个排出支路上均对应设有控制对应排出支路启闭的开关阀。其中0.08Mpa对应支路为第一排出支路3，0.06Mpa对应支路为第二排出支路4，0.04Mpa对应支路为第三排出支路5，0.02Mpa对应支路第四排出支路6。各对应支路上设有控制该支路启闭开关阀，用户通过控制对应开关阀的启闭即可得到不同的驱替压力。驱替液从水管立柱1顶端持续不断注入，实验者开启水管立柱1上某一排出支路上对应的开关阀，所述排出支路高度以上的液体就会沿着该排出支路流出，水管立柱1中液位高度稳定在该排出支路对应的高度，为驱替实验提供一恒定压力的驱替液。例如驱替实验需要0.06Mpa的驱替液，实验者打开第二排出支路4上的开关阀，关闭第一排出支路3、第三排出支路5、第四排出支路6上的开关阀，水管立柱1顶端注入的驱替液通过第二排出支路4排出，水管立柱1中的驱替液保持在第二排出支路4所对应的高度，即该0.06Mpa所对应高度。

在上述实施例的基础上，压力传感器的数量为一个以上，一个以上的压力传感器并联设置，并且所述一个以上的压力传感器的量程各不相同。具体可区分为小量程高精度传感器和大量程低精度传感器，用户可根据驱替压力选用对应的压力传感器进行测量。

在本实施例中，第一压力传感器9选用0-6Mpa量程，配合注入泵2的0.1-6Mpa的工作范围所使用，第二压力传感器10选用0-0.6Mpa的高精度压力传感器配合水管立柱1使用。使用时通过启闭各支路上对应的开关阀，即可实现组配。压力传感器用于测定流过岩心夹持器11的驱替液的驱替压差为计算岩心的渗透率提供数据。当注入泵2或水管立柱1提供的驱替压力小于岩心的启动压力时，岩心夹持器流出口端无驱替液流出，此时压力传感器测量的数据为注入泵2或水管立柱1提供的驱替压力。

为保证测定系统的可靠性，岩心夹持器11与电子秤12位于同一水平面上，防止两者之间由于高度差而产生背压或者驱替液冲击电子秤，给实验数据带来误差。

综上所述，本发明公开了天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，包括：岩心夹持器；注入泵；电子秤；压力传感器；数据采集模块。其各部分通过管线连接。通过注入泵注入不同压力的驱替液驱替岩心，数据采集模块记录压力传感器以及电子秤的数据，用以测定岩心的启动压力梯度和速敏临界压力梯度，为开发岩心对应储层提供实验数据支撑。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，包括：

岩心夹持器，用于固定放入所述岩心夹持器的待测岩心，所述岩心夹持器的筒体内表面经激光打磨处理；

注入泵，通过管线与所述岩心夹持器流体注入口相连，按照恒定压力驱替驱替液进入固定在所述岩心夹持器中的待测岩心，以驱替出所述待测岩心中原本的流体；

电子秤，通过管线与所述岩心夹持器流出口相连，用于测量流过所述待测岩心的所述驱替液的质量；

压力传感器,通过管线与所述岩心夹持器相连，用于测量注入所述岩心夹持器注入口与流出所述岩心夹持器流出口的驱替液的驱替压差；

数据采集模块，与所述压力传感器、所述电子秤通信连接，用于获取所述压力传感器、所述电子秤测量数据。

2.如权利要求1所述的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，所述电子秤与所述岩心夹持器位于同一水平面上。

3.如权利要求1所述天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，还包括水管立柱，水管立柱支路、注入泵支路上分别设有控制对应支路管路启闭的第一阀与第二阀，水管立柱支路通过第一阀与岩心夹持器流体注入口相连，注入泵支路通过第二阀与岩心夹持器流体注入口相连。

4.如权利要求3所述天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，所述水管立柱连接有用于控制所述水管立柱液位高度的排出支路。

5.如权利要求4所述的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，所述排出支路数量为4，分别对应所述水管立柱对应0.02Mpa、0.04Mpa、0.06Mpa、0.08Mpa的液位高度设置，4个排出支路上均对应设有控制对应的所述注入支路启闭的开关阀。

6.如权利要求1所述的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，所述待测岩心为未胶结无骨架岩心。

7.如权利要求1-6任一项所述的天然气水合物岩心流速敏感性测定系统，其特征在于，所述压力传感器的数量为一个以上，一个以上的压力传感器并联设置，并且所述一个以上的压力传感器的量程各不相同。