各向异性渗透率的测试装置制造方法及图纸

一种各向异性渗透率的测试装置，其利用具有中心孔的全直径岩心进行测试，根据定压边界各向异性圆形地层中心一口井渗流的解析解得到各向异性岩心内部流动解析解；圆柱形全直径岩心沿中心轴线钻空形成上述中心孔，且中心孔眼直径跟岩心直径相比为小量，所述测试装置包括将泵中流体注入岩心内部的注入部分、流动测量部分及辅助部分。本实用新型专利技术以各向异性介质渗流分析为基础，提出一套测定二维各向异性渗透率的测试装置，建立了完善的各向异性岩心渗透率测试计算方法。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种油气田开发领域实验室测量岩石渗透率的装置。尤其是指一种针对沉积各向异性油藏、利用全岩芯非均匀径向流动测定地层平面内各向异性渗透率的技术；同时适用于一般的各向异性介质。
技术介绍
地层渗透率的测定是油气田开发的基础，而实验室岩芯测试分析是各种渗透率测定方法中最直接、最可靠的方法。各向异性渗透率有两大类，一类由沉积作用形成，另一类由裂缝作用造成。油藏裂缝各向异性渗透率只能在油田现场测试，实验室岩心测试主要针对沉积各向异性渗透率。 早在20世纪30年代以前，人们对油藏渗透率的各向异性就已有所认识，但只限于垂向渗透率跟水平方向渗透率的不同。从40年代起，随着二次采油(油田注水开发)方法的使用，人们发现同一地层平面内渗透率的各向异性同样普遍存在，并且对油田注水开发效果有着非常明显的影响。由于各向异性油藏渗透率的复杂性，其测试方法一直是人们所探寻的课题。 (1)Willard E.Johnson和Richard V.Hughes早在1948年提出了专门用于测量地层平面各向异性渗透率张量的方法沿柱形岩心轴线钻孔，从中心圆孔注入气体，然后测量岩心外壁各方向流出的气体量，以此数据为基础计算岩心各向异性渗透率的主方向和主值。但由于缺少岩心内部各向异性渗流分析，没能给出计算各向异性渗透率主值的方法；其数据处理仅简单地采用各向同性岩心径向流动公式，必然导致不正确的结果。同时，将气体作为流体介质很难准确测量其在岩芯外壁的流量分布。 (2)R.A.Greenkorn和C.R.Johnson于1964年提出了类似的测试方法，但仍然没有解决上述问题。 (3)其后的研究者改变思路，试图用与常规岩心测试相似的手段进行测量，再通过特殊的数学处理获得岩心的各向异性渗透率参数，但这些方法的可靠性和实用性都不够强。 有鉴于此，本设计人为解决上述公知技术存在的问题，乃决心凭其从事本领域多年研发的经验，经多次的精心开发研究后终于得到本技术的各向异性渗透率的测试方法与装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种各向异性渗透率的测试装置，以利用全岩芯非均匀径向流动测定地层平面内各向异性渗透率，获取各向异性渗透率的主方向及相应主值，从而改善甚至克服上述公知技术的缺陷。 本技术的技术解决方案是一种各向异性渗透率的测试装置，其利用具有中心孔的全直径岩心进行测试，根据定压边界各向异性圆形地层中心一口井渗流的解析解得到各向异性岩心内部流动解析解；圆柱形全直径岩心沿中心轴线钻空形成上述中心孔，所述测试装置包括将泵中流体注入岩心内部的注入部分、流动测量部分及辅助部分。 本技术的特点和优点是本技术是以各向异性介质渗流分析为基础，提出一套测定二维各向异性渗透率的测试装置，给出实验数据处理及各向异性渗透率计算的公式，建立完善的各向异性岩心渗透率测试计算方法。本技术的测定岩心二维各向异性渗透率张量的测试方法与以前的实验方法相比具有以下优点 (1)本项技术以最新的各向异性介质渗流理论为基础，原理、方法和装置自然地融为一体，符合各向异性渗透率岩心结构及其渗流特点； (2)全直径岩心的轴线就是实际井筒的轴线，实验岩心内的流动为径向渗流流动，与实际生产井及近井地层中的渗流情况相似，能更准确的反映实际油藏内渗流与渗透率的分布情况； (3)全直径岩芯垂直放置，避免了重力对各方向渗流分布及渗透率值测试结果的影响； (4)本测试装置可同时测定圆柱形岩心四个互相垂直方向上的流体流量，大大提高了实验工作效率。附图说明图1为钻有中心孔的全直径岩心。 图2为各向异性渗透率岩心截面流场示意图。 图3为各向异性渗透率测定实验装置的整体结构示意图。 图3A、图3B为图3中的沿A-A线及B-B线的截面示意图。 图4为注入部分的结构示意图。 图5为流动测量部分的底盘结构示意图。 图6A、图6B为流动测量部分的接收槽的俯视及正视方向的结构示意图。 图7为流动测量部分的定位座顶面示意图。 图8为辅助部分的底座的示意图。 图9为全直径岩心外侧表面流速分布曲线。具体实施方式 下面配合附图及具体实施例对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。 本技术首先提出一种各向异性渗透率的测试方法，包括下列步骤 形成岩心中心孔的步骤，将圆柱形全直径岩心上下端面密封，然后沿中心轴线钻空形成圆形孔眼，其中，中心孔眼直径跟岩心直径相比为小量； 测试步骤，将岩心垂直放置，向端面中心孔注入流体，流体从轴心孔进入岩心体内，在岩心体内形成垂直于岩心轴线的辐射状平面流动，再由岩心周围侧表面流出； 测量步骤，测量岩心外侧表面不同方向的流量或流速，同时记录中心孔注入压力与岩心外表面压力之差，流体流速最大的方向则为最大渗透率主方向，流量最小的方向则为最小渗透率主方向； 计算步骤，根据岩心内外压差和渗透率主方向的流速计算得到渗透率主值。 以下对本技术的测试试验原理、计算方法及测试计算步骤进行详细说明 测试实验原理 本技术的岩心各向异性渗透率测试的目的就是获取各向异性渗透率的主方向及相应主值。其是将圆柱形全直径岩心100的上下端面102、103密封，然后沿中心轴线钻空形成圆形孔眼状的中心孔101，其中，中心孔101的直径跟岩心100的直径相比为小量，如图1所示。测试时，将岩心100垂直放置，向端面中心孔101注入流体，流体从轴心孔101进入岩心100体内，在岩心体内形成垂直于岩心轴线的辐射状平面流动，再由岩心周围侧表面流出，如图2所示。测量岩心外侧表面不同方向的流量(流速)，同时记录中心孔100注入压力与岩心外表面压力之差。流体流速最大的方向则为最大渗透率主方向，流量最小的方向则为最小渗透率主方向；再根据岩心内外压差和渗透率主方向的流速计算得到渗透率主值，计算方法通过渗流分析给出。 计算方法 本技术是利用定压边界各向异性圆形地层中心一口井渗流的解析解来实现的，其将全直径岩心看作油藏，中心孔作为注水井，则可以直接得到各向异性岩心内部流动的解。设岩心半径为re，高度为h，中心孔半径为ri，中心孔压力为pw，岩心外表面压力为pe。以岩心中心为原点、取渗透率主方向为坐标轴x，y建立直角坐标系，x，y方向上的渗透率主值分别为kx和ky，kx<ky。油藏内流体为单相不可压流体，粘度为μ，整个流场为稳定渗流且不考虑垂向流动。岩心内压力分布为p，流体注入流量为Q。建立如下关系式 其中 de满足 ao和bo由如下两式联立决定 图2为上述流动的流场示意图。图中环形线为等压线，岩心的内外等压边界用粗环线表示；图中的辐射状曲线为流线，其中互相垂直的粗直线为主流线，分别对应不同的渗透率主方向。该流场为非均匀径向平面流动，流线越密的区域其渗流速度越大，沿最大和最小渗透率主方向渗流速度分别达到最大和最小；岩心外侧流体的流量分布是不均匀的，随角度的变化呈椭圆型分布。流场内任意一点的渗流速度与经过该点的流线平行。与常规(各向同性)介质渗流不同，各向异性介质中的流线(渗流速度)一般不与等压线垂直，这意味着流体将斜向流出岩心的侧表面；只有在渗透率主方向上流线(渗流速度)才与等压线垂直。 在上述所列关系式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种各向异性渗透率的测试装置，其特征在于，用于测试的圆柱形全直径各向异性岩心沿中心轴线钻空形成有中心孔，所述测试装置包括将泵中流体注入该岩心内部的注入部分、流动测量部分及辅助部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘月田，涂彬，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：实用新型
国别省市：11[]