一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置。该测量装置包括围压控制系统、电导率监测系统和液面控制系统；围压控制系统用于对岩心施加围压；液面控制系统用于向岩心注入液体；电导率监测系统包括信号发生和处理系统和电极；信号发生和处理系统包括依次电连接的交流激励源、感性模块、信号处理系统和处理成像和控制系统；电极为若干对间隔分布于岩心表面的激励电极和检测电极，激励电极与感性模块电连接，检测电极与信号处理系统电连接。本发明专利技术装置结构简单，易于实现，能实时监测岩心自发渗吸过程中饱和度随时间变化情况，可以使用于从活塞式驱替到非活塞式驱替的多种自发渗吸驱替模式；能够实时生成岩石表面和内部的饱和度云图。

A Self-imbibition Measuring Device Based on Capacitance Coupling

The invention discloses a spontaneous imbibition measuring device based on capacitive coupling. The measuring device includes confining pressure control system, conductivity monitoring system and liquid level control system; confining pressure control system is used to exert confining pressure on core; liquid level control system is used to inject liquid into core; conductivity monitoring system includes signal generation and processing system and electrodes; signal generation and processing system includes alternating current excitation source, inductive module and signal processing system connected in sequence. The electrodes are several pairs of excitation electrodes and detection electrodes spaced on the core surface. The excitation electrodes are electrically connected with the inductive module, and the detection electrodes are electrically connected with the signal processing system. The device has the advantages of simple structure, easy realization, real-time monitoring of saturation variation with time in the process of spontaneous core imbibition, and can be used for various spontaneous imbibition displacement modes from piston displacement to non-piston displacement, and can generate real-time saturation nephograms of rock surface and interior.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置
本专利技术涉及一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置，属于油气田开发工程及多孔介质渗流机理研究领域。
技术介绍
在非常规油气资源开发中，常常使用压裂作业以压开地层，增加地层导流效果，进而提高产量。在压裂过程中需要向地层注入大量水。由于非常规储层中毛管力、盐浓度压差等影响导致自发渗吸效应明显。岩石的自发渗吸特性是储层的重要参数之一。为油气藏筛选、储层评价、技术应用和提高油气产能提供理论依据。目前研究岩石的自发渗吸特性的方法为：岩样加工成标准岩样之后，将岩样放置于密闭的岩心筒内，可以测量岩石的吸水情况。具体来说，将岩心筒内浸水，并在筒的一端接一根可以计量水的高度的玻璃管，并使用摄像机针对玻璃管内液面高度进行监测。当岩样吸水以后，玻璃管内的液面高度下降。记录液面下降高度随时间的变化，再通过玻璃管横截面积与液面下降高度的乘积，计算岩石吸入水的质量随时间的变化。上述方法存在如下缺点：首先，该方法一般通过摄像机记录页面变化，人为误差因素明显。其次，岩石自发吸水量如果不大，该方案的误差缺陷会显而易见，因为玻璃管的直径受制造工艺限制，如果太粗则液面变化不明显，如果太细则玻璃管本身就会产生毛管效应，使水面上升高度太高，另外玻璃管上部必须与大气连通，则不可避免地有管内水分蒸发，影响实验结果。再次，岩石在吸水过程中会将岩石内部的气体以气泡形式排驱出来，从实验仪器的结构上看，并不能保证气泡从细玻璃管中排出，影响了实验的精度。最后，该装置只能研究整个岩心吸入水的质量随时间的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置，该装置通过利用串联谐振时感性成分可以消除容性成分的原理，对自发渗吸过程中岩心电导率进行实施监测，进而掌握岩心上的饱和度分布随时间的变化，实时的掌握被测样品的吸水速率以及吸水量等，更加准确表征致密岩心的自发渗吸规律，为现场施工提出指导性建议，也为储层评价提供合理依据。本专利技术所提供的基于电容耦合的自发渗吸测量装置，包括围压控制系统、电导率监测系统和液面控制系统；所述围压控制系统用于对岩心施加围压；所述液面控制系统用于向所述岩心注入液体；所述电导率监测系统包括信号发生和处理系统和电极；所述信号发生和处理系统包括依次电连接的交流激励源、感性模块、信号处理系统和处理成像和控制系统；所述电极为若干对间隔分布于岩心表面的电连接的激励电极和检测电极，所述激励电极与所述感性模块电连接，所述检测电极与所述信号处理系统电连接；所述交流激励源能够间隔产生正弦交流信号，经过所述感性模块施加在所述激励电极上，所述激励电极、所述岩心和所述检测电极形成交流测量通路，在所述检测电极处可以获得交流电流信号，该信号反应了所述激励电极与所述检测电极之间的岩石表面电导率值，交流电流信号通过所述信号处理系统变成直流电压信号，进而输入所述处理成像和控制系统，所述交流激励源间隔产生正弦交流信号时，每一次产生的正弦交流信号只测量一对所述激励电极与所述检测电极之间的电导率，下一次产生正弦交流信号测量另一对所述激励电极与所述检测电极之间的电导率，所述处理成像和控制系统能够实时自动调整交流信号频率，使电路产生谐振，且能在很短时间如0.5s内完成每一对所述激励电极与所述检测电极的遍历，通过所述处理成像和控制系统结合所述激励电极与所述检测电极的物理位置，得到此时岩石表面的电导率分布云图，进而得到自发渗吸高度随时间的变化情况。所述自发渗吸测量装置中，所述激励电极和所述检测电极的间隔分布方式为下述1)-3)中任一种：1)纵向间隔分布于所述岩心表面，用来测量纵向上液体饱和度变化；2)周向间隔分布于所述岩心表面，用来测量周向上的液体饱和度变化；3)点阵间隔分布于所述岩心表面，用来测量非活塞式自发渗吸的壁面液体饱和度变化。所述自发渗吸测量装置中，所述激励电极和所述检测电极贴附于所述岩心表面(直接接触)或包裹于所述岩心外的绝缘层表面。所述自发渗吸测量装置中，连接所述激励电极与所述检测电极的导线设于所述岩心的表面或贯穿所述岩心。当设于所述表面时，测定的是岩心表面自发渗吸变化情况；当贯穿所述岩心时，测定的是岩心内部自发渗吸变化情况。所述自发渗吸测量装置中，所述围压控制系统包括围压管路和设置于所述围压管路上的围压阀和围压表；所述围压管路的一端连接围压泵，另一端开口于柔性材质且不透水的绝缘筒，优选橡胶筒；所述绝缘筒设于一绝缘材质的套筒内，且与所述套筒的内壁接触配合；所述绝缘筒的两端为开口设置；所述套筒的两端设有套筒盖和套筒底，所述套筒盖上设有贯穿孔；所述岩心放置于所述绝缘筒内，优选与所述套筒底接触。所述围压泵能够通过所述围压管路向所述绝缘筒充注液压液，进而给所述岩心施加围压，所述围压表能显示施加给所述岩心的围压，所述围压阀能够控制所述围压管路的连通状态。所述自发渗吸测量装置中，所述液面控制系统包括与所述套筒的底部连通的底部管路，所述底部管路的另一端连通储液缸，所述套筒的侧壁上连通一旁通管路，所述旁通管路上设有旁通阀，所述旁通管路与所述岩心的底部处于同一水平面上。所述自发渗吸测量装置中，所述底部管路上还连通一设有刻度的连通管，所述套筒、所述连通管和所述储液缸构成连通器，其液面高度相同；可通过该连通器向所述岩心两端施加压差，即通过所述连通管的液面高度变化得到。所述储液缸的另一端可连接手摇泵，两者之间设置连通阀，控制管路连通状态，所述手摇泵通过进泵与退泵能够控制所述储液缸内液面高度变化。所述自发渗吸测量装置中，所述套筒底上设有凹槽，能够扩大所述岩心底部与水的接触面积。所述自发渗吸测量装置中，所述套筒的侧壁上设有套筒孔，导线穿过所述套筒孔连接所述信号发生和处理系统与所述电极。本专利技术自发渗吸测量装置能够研究岩样的自发渗吸规律，主要设计原理是测量岩样自发渗吸过程中岩石表面和内部的液体饱和度分布情况，进而研究岩样的自发渗吸规律。为了实现对岩石表面和内部液体饱和度分布情况和自吸前沿移动状态的实时监测，本专利技术利用串联谐振时感性成分可以消除容性成分的原理，即耦合电容原理。具体地，如图5所示，交流激励源输出的正弦交流信号为u1，经过感性模块施加在激励电极上，激励电极与岩石表面形成耦合电容C1，激励电极与检测电极之间的岩石形成等效电阻Rx，检测电极与岩石表面形成耦合电容C2，激励电极、岩样和检测电极形成电容C1-电阻Rx-电容C2的负载通路，在检测电极处获得交流信号i，通过信号处理系统变为直流电压u2。设f为正弦交流信号u1的频率，负载通路阻抗为：当电路发生谐振时，阻抗Z虚部为零，故谐振频率为：此时阻抗为：Z＝Rx+r因此，通过调整交流激励源频率，使电路发生谐振，进而消除耦合电容影响，测得的阻抗为感性模块电阻r与两电极对之间的电阻Rx之和，而感性模块电阻r已知，所以能够得到电极对之间的电阻Rx。激励电极与检测电极一一对应，共同构成测量电极对，考虑到测量电极对的位置，当激励电极与检测电极分布于岩样表面时，测量的是岩样表面的电导率，激励电极与检测电极连线穿过岩样时，测量的是岩样内部的电导率。考虑到测量时会产生交变电场，当同时进行两对测量电极对时会构成相互干扰，交流激励源输出的正弦交流信号为间隔产生，每段间隔内仅对一个测量电极对进行测量，短时间遍历每个测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置，包括围压控制系统、电导率监测系统和液面控制系统；所述围压控制系统用于对岩心施加围压；所述液面控制系统用于向所述岩心注入液体；所述电导率监测系统包括信号发生和处理系统和电极；所述信号发生和处理系统包括依次电连接的交流激励源、感性模块、信号处理系统和处理成像和控制系统；所述电极为若干对间隔分布于岩心表面的电连接的激励电极和检测电极，所述激励电极与所述感性模块电连接，所述检测电极与所述信号处理系统电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于电容耦合的自发渗吸测量装置，包括围压控制系统、电导率监测系统和液面控制系统；所述围压控制系统用于对岩心施加围压；所述液面控制系统用于向所述岩心注入液体；所述电导率监测系统包括信号发生和处理系统和电极；所述信号发生和处理系统包括依次电连接的交流激励源、感性模块、信号处理系统和处理成像和控制系统；所述电极为若干对间隔分布于岩心表面的电连接的激励电极和检测电极，所述激励电极与所述感性模块电连接，所述检测电极与所述信号处理系统电连接。2.根据权利要求1所述的自发渗吸测量装置，其特征在于：所述激励电极和所述检测电极的间隔分布方式为下述1)-3)中任一种：1)纵向间隔分布于所述岩心表面；2)周向间隔分布于所述岩心表面；3)点阵间隔分布于所述岩心表面。3.根据权利要求1或2所述的自发渗吸测量装置，其特征在于：所述激励电极和所述检测电极贴附于所述岩心表面或包裹于所述岩心外的绝缘层表面。4.根据权利要求1-3中任一所述的自发渗吸测量装置，其特征在于：连接所述激励电极与所述检测电极的导线设于所述岩心的表面或贯穿所述岩心。5.根据权利要求1-4中任一所述的自发渗吸测量装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李曹雄，申颍浩，葛洪魁，吴金桥，张锋三，史鹏，张军涛，朱兆鹏，刘光玉，赵晨旭，
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