便携式岩心气测渗透率测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种便携式岩心气测渗透率测量装置，包括岩心、压力传感器、筒体，还包括手摇液压泵、橡胶套、活塞、活塞驱动装置、计算芯片与液晶显示器、放空阀，所述岩心放置于筒体内，所述橡胶套设置于岩心与筒体之间，所述液压泵设置于筒体的外侧，并与所述橡胶套相连，所述活塞和所述活塞驱动装置设置于筒体内，所述岩心的一个端面与所述活塞之间形成内腔，所述压力传感器、所述计算芯片与液晶显示器和所述放空阀设置于筒体的外侧，并与所述内腔相连。本发明专利技术的便携式岩心气测渗透率测量装置体积小巧，结构简单，方便携带，适用于野外或者钻井现场进行渗透率测量。

【技术实现步骤摘要】
便携式岩心气测渗透率测量装置
本专利技术属于石油工程
，涉及岩心渗透率的测量技术，尤其涉及一种便携式岩心气测渗透率测量装置。
技术介绍
在石油行业中，渗透率是表征油气通过储层岩石能力的重要参数，通常采用气体或者液体作为介质对岩心渗透率进行测量。在室内实验中，气测渗透率的实验介质可为氦气或者氮气，在实验精度要求不高的情况下也可采用空气测量岩石渗透率；液测渗透率的实验介质一般为水或者原油。通常情况下，实验室岩心测试结果比较准确，但是实验设备庞大，对环境要求高，不便于野外携带，在野外采用便携式岩样钻取设备取出露头岩样，或者在现场采用取芯钻头取出储层岩样后，需要将样品送交实验室进行分析，该过程耗费时间周期长，无法实时的认识地层参数，等到实验室测量时岩石的性质已经发生改变，因此无法反映真实的岩心气测渗透率。目前，岩心渗透率的测量方法主要有两种，稳态法和非稳态法。稳态法是指在测试过程中流体形成稳定渗流，流动处于稳定状态，测出岩心两端的压力以及通过岩心的流量，利用达西公式计算岩心渗透率。该方法相对可靠，应用较多，但是操作比较复杂，测量时间长且数据的稳定性受到较多因素的影响。在稳态法中，对于流体流量的测量，特别是低渗岩石微小流量的测量是很困难的，并且也不够精确。稳态法气测渗透率是目前常见的岩心渗透率测量方法，主要有以下不足：设备庞大，不仅需要装备氮气或者氦气气源，还需要庞大的恒压室和恒压控制装置，不方便野外测量；不能严格控制上下游恒压室压差，需要在上下游之间安装压力反馈控制装置来保证岩心入口和出口压力差恒定，达到平衡所需时间太长；气体流量计一般用皂泡流量计或小球上升高度测量，由于气体具有压缩性和粘性，上述设备所测得的数据的准确性较低。非稳态法是指在测试过程中不要求流体形成稳定渗流，流动处于非稳定状态，只要测出压力随时间的变化曲线，就可以利用微积分的方法计算出岩心渗透率。非稳态法具有操作方便、测量速度快、数据的统一性较好等优点。更为重要的是它避开了气体流量的测量。非稳态法通过测量压力随时间的变化来计算岩心渗透率，避免了气体流量测量不准确的缺点，但是由于需要气源，其设备比较庞大，不适宜野外作业，并且需要连续测量足够长的时间，才能计算岩心渗透率，如果气体流量不稳定，则该装置的测量效果也不好。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种便携式岩心气测渗透率测量装置，包括岩心、压力传感器、筒体，还包括液压泵、橡胶套、活塞、活塞驱动装置、计算芯片与液晶显示器、放空阀，所述岩心放置于筒体内，所述橡胶套设置于岩心与筒体之间，所述液压泵设置于筒体的外侧，并与所述橡胶套相连，所述活塞和所述活塞驱动装置设置于筒体内，所述岩心的一个端面与所述活塞之间形成内腔，所述压力传感器、所述计算芯片与液晶显示器和所述放空阀设置于筒体的外侧，并与所述内腔相连。目前的非稳态气测渗透率方法需要保证定容室(内腔)的容积不变，并且通过空气压缩机或者抽真空设备制造压差，故设备庞大，不适宜在野外测量。本专利技术的主要原理为在目前非稳态气测渗透率方法的基础上，匀速改变内腔的大小，制造压差，无需携带庞大的气瓶和增压装置，使渗透率测试仪体积减小，从而达到小型化、便携式的目的。通过记录活塞匀速运动过程中，内腔的压力随时间的变化，进而测量出岩心气测渗透率。本专利技术的便携式岩心气测渗透率测量装置，是将在野外采用便携式岩样钻取设备取出露头岩心，或者在现场采用取芯钻头取出储层岩心放入筒体内，采用集成在筒体上的小型液压泵对岩心施加一定的围压，移动筒体内的活塞，活塞做匀速运动，使岩心两端产生压差，通过压力感应器测量岩心两端的压力随时间的变化，进而测量岩心气测渗透率。该测量装置体积小巧，结构简单，方便携带，适用于野外或者钻井现场进行渗透率测量。该测量装置突出便携的优点，能在野外获取岩心后马上检测，对野外采集岩样快速评价具有重要意义。优选的是，所述液压泵为手摇液压泵，也可为小型液压泵或者小型手摇液压泵。所述液压泵可由围压泵替代。液压泵以液压的形式通过橡胶套对岩心施加围压。液压泵给岩心施加的围压为0.5-3.0MPa，本专利技术经过大量实验证明，施加此范围值的围压，能够确保气体不渗漏。采用手摇液压泵、小型液压泵或者小型手摇液压泵可进一步减小测量装置的体积和重量，使测量装置更加便携。在上述任一方案中优选的是，所述压力传感器嵌入筒体壁中，可进一步减小测量装置的重量，使其更加便携。在上述任一方案中优选的是，所述压力传感器凸出筒体的内壁。压力传感器可以监测内腔中的压力变化。计算芯片可以收集压力传感器的数据并计算出岩心气测渗透率，同时将岩心气测渗透率的数值显示在液晶显示器上。放空阀在渗透率测量过程中处于关闭状态，在测量结束后打开，以平衡内腔中的压力。在上述任一方案中优选的是，所述岩心的一个端面与所述筒体的一端平齐，另一个端面在筒体的内部。在上述任一方案中优选的是，所述岩心的一个端面凸出所述筒体的一端，另一个端面在筒体的内部。在上述任一方案中优选的是，所述活塞驱动装置设置于筒体的一端，与所述岩心相对。活塞驱动装置可以控制活塞在筒体内匀速运动，以给定的速度匀速拉出或者匀速推进，以控制内腔的大小，保证在岩心两端产生的压差至少为0.2MPa。在上述任一方案中优选的是，所述活塞驱动装置包括驱动电机、滚轮、电源。电源驱动驱动电机匀速旋转，驱动电机带动滚轮旋转。滚轮为齿轮结构，与活塞杆上的齿条相互啮合。滚轮的旋转速度收到计算芯片的控制。在上述任一方案中优选的是，所述驱动电机与所述滚轮相连，所述滚轮与活塞杆上的齿条啮合。在上述任一方案中优选的是，所述电源嵌入筒体壁中，可进一步减小测量装置的重量，使其更加便携。在上述任一方案中优选的是，所述电源为电池。在上述任一方案中优选的是，所述电池放置于嵌入筒体壁中的电源槽内。嵌入式电源槽，可进一步减小测量装置的重量，使其更加便携。在上述任一方案中优选的是，所述筒体由铝合金、镁合金或者钛合金材料制成。上述合金材料比较轻，强度高，加工性能好，在其表面易于自然产生一层致密牢固的保护膜，能很好的保护基体不受腐蚀。在上述任一方案中优选的是，所述筒体由不锈钢材料制成。不锈钢材料的强度高，硬度高，耐磨性和抗腐蚀性较好，也可作为筒体材料使用。在上述任一方案中优选的是，所述筒体的壁厚为1.0-5.0cm。本专利技术经过大量实验证明，筒体由铝合金、镁合金或者钛合金材料制作时，筒体的壁厚可适当增加，以承受更大的压力。在上述任一方案中优选的是，所述筒体的壁厚为0.5-1.0cm。本专利技术经过大量实验证明，筒体由不锈钢材料制作时，筒体的壁厚可适当减小，虽然不锈钢比铝合金、镁合金和钛合金重，但是其能承受较高的压力。在上述任一方案中优选的是，所述筒体的长度为50-80cm。本专利技术经过大量实验证明，筒体的长度在此范围内时，该测量装置可轻松提起和放下，仍属便携式范畴。在上述任一方案中优选的是，所述活塞的厚度为3.0-5.0cm。本专利技术经过大量实验证明，活塞的厚度在此范围内时，可确保气体不渗漏。在上述任一方案中优选的是，所述岩心的直径为2.5cm。岩心与筒体内壁之间设置橡胶套，以确保气体不渗漏，由于橡胶套的厚度较小，因此岩心的直径与筒体内径(内腔直径)可看作近似相等，在岩心气体表观渗透率计算公式的推导过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式岩心气测渗透率测量装置，包括岩心、压力传感器、筒体，其特征在于：还包括液压泵、橡胶套、活塞、活塞驱动装置、计算芯片与液晶显示器、放空阀，所述岩心放置于筒体内，所述橡胶套设置于岩心与筒体之间，所述液压泵设置于筒体的外侧，并与所述橡胶套相连，所述活塞和所述活塞驱动装置设置于筒体内，所述岩心的一个端面与所述活塞之间形成内腔，所述压力传感器、所述计算芯片与液晶显示器和所述放空阀设置于筒体的外侧，并与所述内腔相连。

【技术特征摘要】
1.一种便携式岩心气测渗透率测量装置，包括岩心、压力传感器、筒体，其特征在于：还包括液压泵、橡胶套、活塞、活塞驱动装置、计算芯片与液晶显示器、放空阀，所述岩心放置于筒体内，所述橡胶套设置于岩心与筒体之间，所述液压泵设置于筒体的外侧，并与所述橡胶套相连，所述活塞和所述活塞驱动装置设置于筒体内，所述岩心的一个端面与所述活塞之间形成内腔，所述压力传感器嵌入筒体壁中或者凸出筒体的内壁，所述计算芯片与液晶显示器嵌入筒体壁中，所述放空阀设置于筒体的外侧并与所述内腔相连；液压泵对岩心施加围压，活塞在筒体内匀速运动改变内腔大小，压力传感器记录内腔压力变化和活塞运动时间，并将数据实时输入计算芯片，计算芯片计算岩心气体表观渗透率，进而作出活塞运动过程中每一个计算区间内压差的倒数与岩心气体表观渗透率的关系图，拟合直线，该直线与岩心气体表观渗透率的轴截距即为岩心气测渗透率；所述岩心气体表观渗透率的计算公式为其中，式中，K—岩心气体表观渗透率，D；1μm2＝1D＝1000mD；A—内腔横截面积，cm2；L—岩样长度，cm；P1、P2—活塞运动到t1时刻和t2时刻，内腔中的压力值，0.1MPa；P0—大气压力，0.1MPa；μ—气体粘度，mPa·s；v—活塞运动速度，cm/s。2.如权利要求1所述的便携式岩心气测渗透率测量装置，其特征在于：所述液压泵为手摇液压泵。3.如权利要求1或2所述的便携式岩心气测渗透率测量装置，其特征在于：所述岩心的一个端面与所述筒体的一端平齐，另一个端面在筒体的内部。4.如权利要求1或2所述的便携式岩心气测...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曹雄，申颍浩，葛洪魁，陈鹏举，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11