本发明专利技术公开轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置和方法，涉及石油勘探开发技术领域，以测量页岩基质渗透率、页岩油的密度、压缩系数、温度敏感系数和基质页岩油采收率。包括计量泵，样品缸，温压测量控制系统及管阀系统，样品缸可以配置一系列规格的样品杯用于安装不同尺寸和形状的页岩样品。轻质油油测页岩基质渗透率的步骤是首先把轻质油从计量泵注入样品缸并维持计量泵的压力为恒压，通过计量泵的体积变化与时间的关系，最终计算轻质油在页岩基质中的渗透率。在不同温度下，通过逐步改变计量泵体积获得轻质油的密度与压力和温度的关系，从而计算轻质油的压缩系数和温度敏感系数。本发明专利技术也适用于致密油岩心测试，流体可以为轻质油或凝析油。以为轻质油或凝析油。以为轻质油或凝析油。
【技术实现步骤摘要】
轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置和方法
[0001]本专利技术涉及石油勘探开发
，特别是涉及轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置和方法。
技术介绍
[0002]页岩油作为我国重要的石油接替资源，开发页岩油具有重要的战略和现实意义。页岩油是以页岩为主的页岩层系中赋存的石油资源，包括泥页岩、致密碳酸盐岩和碎屑岩中的石油，其主要的部分赋存于页岩及致密岩石的基质孔隙中。因此，基质渗透率对页岩油的长期产量具有重要的影响，同时也影响着页岩油的最终采收率。虽然页岩基质具有大量的孔隙空间，但孔喉开度小，因此油的流动量和流动速度都很小，为了更好地研究页岩油的生产过程，需要准确的测量页岩基质的渗透率，从而更准确地评估页岩油的长期产量变化规律。
[0003]目前页岩基质渗透率的测试，大部分采用气体测量法，例如使用页岩气做实验，其主要成分是甲烷。在气测页岩基质渗透率的实验中，气体先注入到一个容积已知的参考缸内，待气体压力和温度稳定以后，打开与样品缸连接的阀门，记录参考缸中的压力变化，通过数学模型计算基质的渗透率。而气测基质渗透率的实验装置往往使用颗粒或粉末状样品并且在低气压(比如2到3大气压)条件下完成。由于页岩油的流体性质和气体的区别很大，例如压缩系数，此外页岩油的组分更复杂，因此实验需要使用地下采出的页岩油样品，上述的实验装置无法测试油在页岩基质中的渗透率。
[0004]同时，由于计算油从岩心基质中流入和流出的量需要使用油的密度和压缩系数，且页岩油的产出量和压力的变化关系是评估页岩油采收率的重要参数，因此需要一种可以测量上述参数的实验装置。目前，国内外缺乏一体化的实验装置可以同时获得油测得的页岩基质渗透率、页岩油的密度及其与压力和温度的关系，以及计算页岩油的压缩系数、温度敏感系数和页岩油基质采收率参数。
技术实现思路
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术提供轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置和方法，可以实现自动测量页岩油基质渗透率，可开展升压和降压条件下的基质渗透率测试，以及页岩油在不同温压条件下的密度、压缩系数和温度敏感参数的计算，并测量基质页岩油采收率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，包括油储罐、计量泵、样品缸、样品杯和真空泵；所述油储罐用于存储页岩油，所述油储罐底部与所述计量泵进口端相连通；所述计量泵的出口端与所述样品缸底部相连通，所述样品缸的顶部与所述真空泵的进口相连通；所述样品杯设置于所述样品缸内，所述样品杯用于盛放岩心样品。
[0008]可选的，所述样品缸的内径与所述样品杯的外径相同。
[0009]可选的，所述计量泵包括自动控制系统，所述自动控制系统用于设定恒压控制并提供精确的计量体积。
[0010]可选的，所述油储罐与所述计量泵之间设置于第一连接阀。
[0011]可选的，所述计量泵的出口端与所述样品缸的底部之间设置有第二连接阀。
[0012]可选的，所述计量泵的出口端与排空管路相连通，所述排空管路上设置有第三连接阀，所述计量泵的出口端设置有透明管段。
[0013]可选的，所述计量泵的出口端与所述真空泵的进口之间设置有第四连接阀。
[0014]本专利技术还公开一种轻质油测页岩基质渗透率和采收率的方法，包括以下步骤：
[0015]首先测量实验装置计量泵端的死体积V
dead
，死体积为泵体积已达最小时，计量泵端残余的体积，其中包括了与计量泵连接的管阀的体积以及计量泵自身残余的体积；
[0016]然后获得油在常温常压下的密度ρ0；油从油储罐里面加入计量泵以后的体积记为：V
dead
+V0，其中V0是计量泵的体积读数；从而获得加入计量泵中油的质量为：m0＝ρ0(V
dead
+V0)；
[0017]然后将系统温度提高到设定温度T1，然后改变压力到P1，此时计量泵的读数为V1，则油在温度T1和压力P1下的密度通过如下公式计算：
[0018][0019]在固定的温度T1下，匀速提高计量泵的压力并记录压力和计量泵的体积，通过上述公式获得油的密度和压力的关系曲线；通过下列公式计算页岩油的压缩系数：
[0020][0021]上述公式中V为计量泵的体积读数，P为计量泵中油的压力；
[0022]温度敏感系数是利用相同的压力下，不同温度T1和T2时油所占有的泵的体积V1和V2计算得到：
[0023][0024]最终，页岩油的基质渗透率的计算方法是首先要获得页岩油进出页岩基质的量与时间的关系，在页岩基质压力从P1升到P2之前，先关闭计量泵与样品缸之间的连接阀；提升计量泵的压力到P2，记录计量泵的体积为V2；计量泵的压力和体积稳定之后，并把计量泵的控制模式保持为恒定压力P2，打开计量泵与样品缸之间的连接阀，继续控制计量泵压力在P2，记录压力和泵压随时间的变化；从打开连接阀开始，进入样品的油量随时间的变化关系为：
[0025]n(t)＝ρ(P2)(V2+V
dead
)+ρ(P1)V
void
‑
ρ(t)(V
t
+V
dead
+V
void
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)；
[0026][0027]其中，ρ(t)＝ρ(P(t))，即油在t时刻对应的密度，其通过在t时刻下的压力值计算获得；
[0028]使用上述公式计算的进入的油量与时间的关系，使用渗透率计算模型以获得基质的渗透率；所用的页岩样品为球形颗粒形状，其基质渗透率使用如下公式求取：
[0029][0030]以及：
[0031]k＝Dμβ
ꢀꢀꢀ
(6)；
[0032]其中，n
∞
为这一压力步骤进入页岩基质的最大油量，D是扩散系数，R为页岩颗粒的半径，μ为页岩油粘度，β为页岩油压缩系数；
[0033]当系统达到了设定的最高流体压力，记录泵的温度、压力(P
f
)和体积(V(P
f
))，记录P
f
压力时对应的进入基质的油量为然后逐级降低泵压并维持一定时间，获得降压过程中的页岩油从基质中流出的量，并能通过流出量与时间的关系并通过上述公式5和6获得页岩油流出时的基质渗透率；同时通过下述公式计算从储层压力(P
f
)降至某一压力(P1)时的基质采出量：
[0034]n(t)＝ρ(P1)*(V(P1)+V
dead
+V
void
)
‑
ρ(P
f
)*(V(P
f
)+V
dead
+V
void
)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)；
[0035][0036]其中，V(P1)为泵降到P1时对应的泵体积；
[0037]当系统压力降低到大气压时，泵体积不再变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，包括油储罐、计量泵、样品缸、样品杯和真空泵；所述油储罐用于存储页岩油，所述油储罐底部与所述计量泵进口端相连通；所述计量泵的出口端与所述样品缸底部相连通，所述样品缸的顶部与所述真空泵的进口相连通；所述样品杯设置于所述样品缸内，所述样品杯用于盛放岩心样品。2.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述样品缸的内径与所述样品杯的外径相同。3.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵包括自动控制系统，所述自动控制系统用于设定恒压控制并提供精确的计量体积。4.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述油储罐与所述计量泵之间设置于第一连接阀。5.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与所述样品缸的底部之间设置有第二连接阀。6.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与排空管路相连通，所述排空管路上设置有第三连接阀，所述计量泵的出口端设置有透明管段。7.根据权利要求1所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置，其特征在于，所述计量泵的出口端与所述真空泵的进口之间设置有第四连接阀。8.一种基于权利要求1至7任一项所述的轻质油测页岩基质渗透率和采收率的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先测量实验装置计量泵端的死体积V
dead
，死体积为泵体积已达最小时，计量泵端残余的体积，其中包括了与计量泵连接的管阀的体积以及计量泵自身残余的体积；然后获得油在常温常压下的密度ρ0；油从油储罐里面加入计量泵以后的体积记为：V
dead
+V0，其中V0是计量泵的体积读数；从而获得加入计量泵中油的质量为：m0＝ρ0(V
dead
+V0)；然后将系统温度提高到设定温度T1，然后改变压力到P1，此时计量泵的读数为V1，则油在温度T1和压力P1下的密度通过如下公式计算：在固定的温度T1下，匀速提高计量泵的压力并记录压力和计量泵的体积，通过上述公式获得油的密度和压力的关系曲线；通过下列公式计算页岩油的压缩系数：上述公式中V为计量泵的体积读数，P为计量泵中油的压力；温度敏感系数是利用相同的压力下，不同温度T1和T2时油所占有的泵的体积V1和V2计算得到：最终，页岩油的基质渗透率的计算方法是首先要获得页岩油进出页岩基质的量与时间的关系，在页岩基质压力从P1升到P2之前，先关闭计量泵与样品缸之间的连接阀；提升计量泵的压力到P2，记录计量泵的体积为...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘哲君，吴桐，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：
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