一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置。该发明专利技术主要是在岩心夹持器的出口端加装了压力系统，使岩心后的液体不会因温度的升高而沸腾蒸发。压力系统由两部部组成，一是前级降温处理，在岩心出口端加装一段金属管，并在管外加装散热片。二是后级的加压及检测系统，压力源由一恒压泵实现恒压，气泡检测部分则是在厚壁石英管外侧套装一只光纤气泡检测仪，并与电脑连接实现自动检测，确保实验是在模拟地层条件下测得突破压力参数，该参数对于盖层评价具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩石样品物理性质测定领域，特别是涉及一种测定岩石在饱和不同流 体时气体突破压力的装置。
技术介绍
在岩石样品物理性质测定领域中，突破压力概念是非润滑湿相流体克服多孔介质 中润湿相流体的毛管压力形成连续流动相所需的最小压力。突破压力参数可以直接评价盖 层的封盖能力，计算盖层所能封闭天然气的气柱高度，是盖层评价和资源评价中不可缺少 的参数。岩石的突破压力并不是一个固有的参数，在不同的物理状态下，其参数会发生变 化。在实验室中，通常是在常温常压下进行突破压力参数的测定。但盖层样品处于地下 状态时，岩石骨架会承受上覆地层的压力，使孔隙受到压缩。另外，在地层条件下，盖层 所处的温度环境也跟常温有所不同，随着埋深的不同，按各地区的温度梯度递增，一般为 2-30C /IOOm0当地层埋深达到5000m左右时，盖层所处的温度环境可达170°C左右，其突破 压力参数也与常温、常压状态下的参数有明显的差别。因此，对突破压力参数的测定必须在 模拟地层温度和压力条件下进行。按照中华人民共和国石油天然气行业标准(SY/T 5748-1995)，目前，对该参数的 测定有两种方法1、压汞法测定突破压力其方法是将岩样烘干，放入岩心室，并对样品进行抽真空，再将汞液通过压力泵注 入岩心，记录不同压力点所进入的汞量，得到一条汞饱和度与压力对应的毛管压力曲线，根 据突破压力概念，如果汞要进入相应孔径的毛细管形成连流动，那么这部分孔径应是岩心 中互相连统的最大孔径，在毛管压力曲线上即为大量进汞的开始，根据曲线形态，可以找出 该特征点，并根据该点的压力，计算出孔隙半径，以此半径为参数，可以计算出气水条件下， 气体突破地层水形成连续流动相的最小压力-突破压力。但是该方法无法模拟地层温度进行测定，汞加温后会形成蒸气，对环境也是一种 污染，会对人身造成伤害，因此该方法不能用于模拟地层温度条件进行突破压力的测定。同 时由于样品骨架不承受压力，该方法也不能模拟地层压力条件进行突破压力的测定。2、驱替法测定突破压力驱替法突破压力测定就是先将岩心饱各地层水或煤油，在岩心前通入气体，不断 增加气体的压力，在岩心后见到气泡，表明气体已在孔隙中形成了连续流动，气体突破岩心 时的压力即为突破压力。该方法有现行行业标准进行了规范(中华人民共和国石油天然气 行业标准SY/T 5748-1995 岩石中气体突破压力测定)，流程图如附图2所示，包括空气或 氮气1、中间容器A 2、中间容器B 13、压力表A 3、压力表B 6、压力表C 8、压力表D 9、加湿 器4、六通阀5、岩心夹持器7、高压计量器A 10、高压计量器B 12、活塞式中间容器11、温度 控制仪14、监测器15、真空泵、真空干燥器和供箱。到目前为止，上述两种测定方均存在一个共同的缺点，即不能在地层温度条件下 进行突破压力的测定，在地层条件下，由于液体的粘度，岩石表面对液体的吸附能力等均会 发生改变，突破压力参数也会发生较大的改变。表1所示。该参数对于天然气藏而言，直接 决定了其上覆盖层所能封盖的油气柱高度，也决定了该圈闭的油气资量，对油气资源评价 至为重要。对于驱替法而言，如果我们采用或升温的夹持器，那么当温度长到100°C以上时， 原先饱和地层的岩心中流体的饱和度会因水(或煤油)的蒸发变得不饱和，所测得的突破 压力会变小。对于压汞法而言，目前所有的压汞仪均不能实现加温，同时汞的蒸发也会对人体 形成伤害，所以压汞法测定突破压力时根本不能模拟地层温度条件进行。现有的测试流程如本说明书后面的附图2(即SY/T 5748-1995标准中的图1)所 示。现有的测试流程可以在常温下进行突破压力的测定，尽管标准方法中规定夹持器可以 加温到150°C，但这并不能满足模拟地层温度条件下的突破压力测量，因为只有能耐温的夹 持器，并不能保证岩心中的液体在加温到150°C是不会蒸发，所以现有技术只能满足常温或 60°C以下进行突破压力的测定。综上所述，由于测定突破压力两种方法均不能模拟地层温度条件。并且测定的数 不能直接用来计算盖层所能封盖的油气柱高度，对盖层封盖能力的评价是不客观的。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有测试流程中岩样后端不能加压的问题，只有在岩样的后端 进行加压，使流体的沸点升高，才能保证在高温条件下岩样仍处于流体饱和状态，使测量结 果更为可靠。本专利技术的一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置是这样实现 的，本专利技术的测定装置，包括压力表、加湿器、岩心夹持器、高压计量器、温度控制仪、 监测器，其特征在于所述的岩心夹持器的岩心后端接通有一段金属管71和安装在金属管71上的散热 片72 ；所述的在金属管71的上方接通有厚壁石英管73 ；所述的厚壁石英管73的上方装有加压及检测系统，压力源由一回压泵75实现恒 压。在具体实施中，所述的厚壁石英管73的壁厚可以为2-6mm，优选4mm ；内径可以为4_12mm，优选 8mm ；长度可以为4-12cm，优选8cm。所述的厚壁石英管73能承受约IOMPa的压力，并满足200°C的模拟实验温度。在所述的石英管73外侧套接有用于气泡检测的红外检测仪74 ；所述的红外检测仪74包括气泡数的采集记录部件、气体突破岩心后形成的气泡 识别部件和电脑控制和记录系统；当红外检测仪74 一旦识别出气体突破岩心后形成的气 泡，实验即告结束，并自动记录实验结果所述的气泡数的采集记录部件为红外光纤检测气泡器。所述的厚壁石英管73上方的加压及检测系统安装有恒压测量压力表76 ；所述的进入岩心夹持器岩心前端的管线上安装有岩心前气体压力表77。如前所述，突破压力测定是一项常规测试项目。其方法是将岩心饱和水或煤油，将 岩心装入夹持器，不断调整岩心前气体的压力，直到在岩心后发现有气体流出。此时的岩心 前气体压力即为突破压力。但是由于岩石的突破压力是在常温条件下测得，不能代表岩石 在地下温度条件下的突破压力。对天然气盖层的评价会出现偏差，但在常压条件下，如果水 或煤油加温到150°C左右，液体必然会发生蒸发，不能保证岩心后端为饱和液体状态，影响 测试结果。本装置的专利技术就是解决了在地层条件下进行突破压力的测试问题。因为我们要测 定气体突破饱和地层水(或煤油)条件下的突破压力，就必须在岩心后通入流体，并对可对 流体加压，同时还必须能观察气体突破岩心后形成的气泡。因此，本专利技术的核心内容就是在岩心后端，加装接通一个回压控制系统，即在岩心 后的液体加上适当的压力，这样，当岩心被加温到150°C时，岩心后的流体就不会蒸发，从而 保证了样品可以在模拟地层条件下进行测试。由于液体被加压，又要能测定出岩心后气泡 的产生，这就对测量产生了特别的要求。本专利技术采用厚壁石英管73作为岩心后端液体的承 压容器(图1)，同时采用红外光纤检测气泡器进行气泡的检测。由于岩心的温度最高可达 150°C，而气泡检测仪的耐用消费品温最高只有60°C，所以在石英管73下部加装了一个正 紫铜散热片72确保流体的温度不会影响气泡检测仪的工作状态，通过软件实现了对气泡 的实时检测，可在突破压力点到达后继续对气泡的冒泡速度进行计算，此速度亦可用于评 价盖层对天然气的封盖性能。综上所述，由于夹持器中的最高温度可达150°C，本专利技术解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置，包括压力表、岩心夹持器、高压计量器、温度控制仪、监测器，其特征在于：所述的岩心夹持器的岩心后端接通有一段金属管（７１）和安装在金属管（７１）上的散热片（７２）；所述的在金属管（７１）的上方接通有厚壁石英管（７３）；所述的厚壁石英管（７３）的上方装有加压及检测系统，压力源由一回压泵（７５）实现恒压。

【技术特征摘要】
1.一种用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置，包括压力表、岩心夹持 器、高压计量器、温度控制仪、监测器，其特征在于所述的岩心夹持器的岩心后端接通有一段金属管(71)和安装在金属管(71)上的散热 片(72)；所述的在金属管(71)的上方接通有厚壁石英管(73)；所述的厚壁石英管(7 的上方装有加压及检测系统，压力源由一回压泵(7 实现恒压。2.如权利要求1的用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置，其特征在于所述的厚壁石英管(7 的壁厚为2-6mm，内径为4_12mm，长度为4_12cm。3.如权利要求2的用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置，其特征在于所述的厚壁石英管(73)的壁厚为4mm，内径为8mm，长度为8cm。4.如权利要求3的用于岩石样品模拟地层条件进行突破压力的测定装置，其特征在于所述的厚壁石英管(73)能承受IOMPa的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：范明，陈红宇，承秋泉，王强，陈伟钧，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]