一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法，属于油气田开发技术领域，测试装置包括三轴岩心夹持器、微裂缝扩展压力系统、微裂缝检测系统、渗流驱替系统和渗流数据采集系统；本发明专利技术测试方法为：一、通过在三轴岩心夹持器中给岩心施加轴向压力扩展微裂缝；二、用超声波探伤仪监测岩心的微裂缝发育与演化特征，以及用应力应变检测仪监测岩心的变形特征；三、利用渗流驱替装置测定流体在岩心不同微裂缝发育条件下的渗流特征。本发明专利技术公开的测试装置和方法测量结果准确，组装方便，操作简单，能够测量油、气和水在致密储层微裂缝中的渗流特征，可为致密储层的压裂开发提供必要的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法
本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法，可测量油、气和水在不同微裂缝发育状态的岩心中的渗流特征。
技术介绍
随着常规油气资源的不断消耗，非常规致密油气逐渐成为人们所重视的新的现实勘探、开发领域。其有效开采势必能为保障国家天然气供需平衡，为国家在国际上的能源决策能力提供强大的支持及保障。在致密油气资源存在良好发展前景的背景下，许多国家都将发展致密油气上升为国家能源安全计划的重要组成部分。越来越多的油气钻探实践表明，裂缝发育程度是致密储层是否能获得高产及稳产的关键因素。裂缝的存在一方面可以显著提高致密储层的基质渗透率，为流体运移提供渗流通道，如区域裂缝的存在使美国Mesaverde致密储层渗透率相比基质渗透率提高2个数量级，储集层平面渗透率各向异性相差100倍；对于裂缝性致密储层而言，裂缝甚至可以成为油气分子的主要赋存场所，因此，在裂缝发育区打井往往可获得高产。但是，受强应力场、先存构造挤压及破坏性成岩作用的影响，天然裂缝在地下可能呈闭合态或被完全充填，此时油气主要赋存在储层基质孔隙中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，包括三轴岩心夹持器(9)、微裂缝扩展压力系统、微裂缝检测系统、渗流驱替系统和数据采集系统。

【技术特征摘要】
1.一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，包括三轴岩心夹持器(9)、微裂缝扩展压力系统、微裂缝检测系统、渗流驱替系统和数据采集系统。2.根据权利要求1所述的一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，所述的三轴岩心夹持器(9)包括夹持器筒体、橡胶套、前端堵头、后端堵头和后端密封帽；筒体内壁和橡胶套外壁之间形成围压腔；前端堵头密封结合于橡胶套的前端口，后端堵头能滑动插装于橡胶套的后端口内，橡胶套内壁之内为岩心试样放置腔；密封帽密封结合于夹持器的出口端，密封帽与后端堵头之间形成轴压腔，轴压腔与围压腔完全隔开，可以保证施加的轴向压力远远高于围压；围压腔接口位于夹持器筒体上，轴压腔接口位于密封帽上；前、后端堵头与岩心接触面均为凹槽结构，凹槽底部中间为超声波探伤检测接口；在前、后端堵头的凹槽两边与岩心接触面上有应力应变检测接口、流体入口和出口。3.根据权利要求1所述的一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，所述的微裂缝扩展压力系统包括轴向加压装置和径向加压装置，其中轴向加压装置用来扩展微裂缝，包括轴向压力手摇泵(21)、精密压力表(19)、烧杯(20)和二通开关(39)，经耐高压管线把上述设备连接后，接入三轴岩心夹持器(9)的轴压腔接口，打开二通开关(39)，轴向压力手摇泵(21)将烧杯(20)中的水压入轴压腔；径向加压装置用来给岩心施加围压，模拟地层上覆压力，包括围压单缸活塞泵(23)、二通开关(40)、精密压力表(22)和烧杯(24)，经耐高压管线把上述设备连接后，接入三轴岩心夹持器(9)的围压腔接口，打开二通开关(40)，围压单缸活塞泵(23)将烧杯(24)的水压入围压腔。4.根据权利要求1所述的一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，所述的微裂缝检测系统包括超声波探伤仪(10)和应力应变检测仪(11)，其中超声波探伤仪(10)通过测量超声波在岩心中的传播时间，计算出超声波的波速，以及测量超声波曲线，计算超声波曲线下的面积，利用波速和面积两个指标来监测岩心的微裂缝发育与演化特征，包括发射换能器、接收换能器和超声波仪，将发射换能器、接收换能器分别安装在前、后端堵头的凹槽中，与凹槽底部中间的超声波探伤检测接口相连，经过导线连接超声波仪；应变检测仪(11)通过测量得到岩心在轴向、径向方向的应力应变曲线，利用应力应变曲线的变化来监测岩心微裂缝的扩展和变形特征，包括径向应变测量片、轴向应变片和应力应变仪，径向应变测量片贴于靠近后端堵头的岩心端面上，与后端堵头上的应力应变检测接口相连，轴向应变片贴于靠近前端堵头的岩心外壁上，与前端堵头上的应力应变检测接口相连，经过导线连接应力应变仪。5.根据权利要求1所述的一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，所述的渗流驱替系统包括气体注入装置、液体注入装置和回压加压装置，其中气体注入装置包括气瓶(1)、气体增压中间活塞容器罐(2、3)、进气压力低压调节阀(5)、进气压力高压调节阀(6)、气体增压单缸活塞泵(31)、三通开关(33、34)、二通开关(35)、精密压力表(4)和烧杯(32)，气瓶(1)中的气体进入到气体增压中间活塞容器罐(2、3)，经气体增压单缸活塞泵(31)增压后，若进行稳态驱替则气体经由进气压力低压调节阀(5)或进气压力高压调节阀(6)通过六通阀(7)进入三轴岩心夹持器(9)的流体入口，若进行非稳态驱替则气体由二通开关(35)通过六通阀(7)进入三轴岩心夹持器(9)的流体入口；液体注入装置包括双缸活塞驱替泵(29)、中间活塞容器油罐(28)、中间活塞容器水罐(25)、精密压力表(26)、六通阀(27)、烧杯(30)和二通开关(41、42)，在双缸活塞驱替泵(29)的作用下，通过六通阀(27)的调节，可以分别使中间活塞容器油罐(28)和中间活塞容器水罐(25)的油、水经六通阀(27)进入三轴岩心夹持器(9)的流体入口；回压加压装置包括回压阀(12)、回压手摇泵(14)、精密压力表(13)、二通开关(37)和烧杯(15)，经耐高压管线连接后，打开二通开关(37)，回压手摇泵(14)将烧杯(15)的水压入回压阀(12)中，回压阀(12)与三轴岩心夹持器(9)的流体出口相连，通过在流体出口施加压力来模拟地层压力环境。6.根据权利要求1所述的一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征测试装置，其特征在于，所述的数据采集系统包括电子天平(18)、电子皂沫流量计(16)、油或水接收计量容器(17)和三通开关(38)，经耐高压管线连接后，连入渗流驱替系统中的回压阀(12)，通过三通开关(38)控制，当驱替介质为气体时，流入电子皂沫流量计(16)进行测量，当驱替介质为水或油时，流入油或水接收计量容器(17)，利用电子天平(18)称量质量，通过测量密度换算出体积，计算流量。7.一种如权利要求1所述的致密储层微裂缝扩展及渗流特征的方法，其特征在于，所述的测试装置用于不同微裂缝扩展程度下气体的单相渗流特征测量，包括以下步骤：步骤一：选择带微裂缝的致密储层天然岩心，将径向、轴向应变测量片贴好后，将岩心装入三轴岩心夹持器(9)，保证径向、轴向应变片与前、后端堵头上的应力应变检测接口贴紧，岩心前后端面与前、后端堵头凹槽内的声波探头贴紧，拧紧夹持器的前端堵头；打开二通开关(40)，利用围压单缸活塞泵(23)给岩心加载围压至3MPa，保持围压恒定，关闭夹持器入口，出口跟抽真空装置连接，对岩心抽真空4-6h后，关闭出口，出口端接入回压加压装置和数据采集系统；步骤二：打开六通阀(7)上与气体注入装置相连的开关，关闭二通开关(36)，打开三通开关(33、34)和二通开关(35)，气体直接通入夹持器中，密闭2-4h，观察精密压力表(4、8)有无变化，检查整个驱替装置的气密性；步骤三：气瓶(1)中的气体进入气体增压中间活塞容器罐(2、3)后，由气体增压单缸活塞泵(31)进行增压至15MPa，由回压手摇泵(14)加回压至10MPa，由进气压力高压调节阀(6)调节注入压力缓慢由0增加至10.5MPa恒定，在这过程中保持围压与注入压力的差值为3MPa，气体流过岩心，由夹持器出口流出进入回压阀(12)后，保持30-40min后，由电子皂膜流量计(16)测定气体单位时间内的稳定流量，测3-5次，取平...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙运前，宋付权，黄小荷，刘静，余璇，王永政，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33