一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)。該技術(shù)包括下列步驟：a)選取頁巖或致密砂巖等超低滲巖心，將其加工成圓柱體試件；b)加工一個圓柱體鋼塊標(biāo)準(zhǔn)試件，用于系統(tǒng)標(biāo)定；c)采用周期振蕩法進(jìn)行超低滲透率的測量，孔隙介質(zhì)可采用氣體或水。鋼塊測量結(jié)果用于標(biāo)定系統(tǒng)；d)將巖心放于夾持器中，施加圍壓、孔隙壓，對巖心進(jìn)行飽和，施加上游正弦壓力波并保持不變，測量不同圍壓的下游壓力波響應(yīng)；e)對不同圍壓的下游壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化。本發(fā)明結(jié)合超低滲透巖石滲透率測量的周期振蕩法，對滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，提高滲透率變化測量的精度，解決超低滲透率應(yīng)力敏感性測量難題。
【專利說明】一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于超低滲透率材料應(yīng)力敏感性測試的技術(shù)，特別是關(guān)于一種超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)測試技術(shù)。本發(fā)明可為非常規(guī)油氣儲層、核廢料儲層的滲透率應(yīng)力敏感性測試提供技術(shù)支持。
【背景技術(shù)】
[0002]滲透率是儲層最重要的物性參數(shù)，也是油氣開發(fā)的基礎(chǔ)。近年來隨著頁巖氣、致密砂巖油氣等非常規(guī)油氣的開發(fā)，迫切需要開展超低滲透率(〈0.1XlO-3Um2)測試，這對測試方法和儀器都提出了挑戰(zhàn)，是非常規(guī)油氣開發(fā)研究的難點。目前我國石油工業(yè)中主要采用穩(wěn)態(tài)法和脈沖衰減法進(jìn)行超低滲透率測試，在測試精度、穩(wěn)定性和測試周期方面還存在不足，發(fā)展高精度超低滲透率的方法十分重要。
[0003]影響滲透率測量的因素主要可分為外因和內(nèi)因兩大類，內(nèi)因即巖石的礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)、顆粒大小等。外因主要有壓力、溫度及流體的性質(zhì)。在實驗室中對于超低滲巖心，尤其是對于滲透率低于0.1XlO-3Um2的巖心樣品，滲透率測量耗時長，有的長達(dá)數(shù)周到數(shù)月，因此首先對壓機(jī)的壓力泵以及孔隙壓力泵等儀器提出了較高的要求，需要儀器的精度高，穩(wěn)定性好，可以保持某一應(yīng)力狀態(tài)長達(dá)數(shù)日至數(shù)月以測量某一應(yīng)力狀態(tài)下的滲透率值。其次，無論是孔隙壓力泵原因還是測量滲透率方法的原因，孔隙壓力的擾動也要非常小。實驗過程中無論是輸入的孔隙壓力還是輸出的測試壓力都存在噪聲，如低頻的溫度擾動、高頻的泵和壓力傳感器的噪音、以及其他高頻的電信號等高低頻噪音，這些噪音對測試結(jié)果具有重要影響，隨著測試樣品滲透率的降低而增大。特別是針對超低滲的巖心，儀器恒定溫度至關(guān)重要。否則很小的溫度及環(huán)境擾動都可能導(dǎo)致孔隙壓力曲線難以擬合。目前常用的穩(wěn)態(tài)法和脈沖衰減法測量超低滲透率穩(wěn)定性不夠好、精度也受溫度噪音等影響，更難測量滲透率的應(yīng)力敏感性。
[0004]相對于目前廣泛應(yīng)用的脈沖衰減法，周期振蕩法對實驗條件、環(huán)境等要求低，具有用時短，結(jié)果穩(wěn)定、精度高的優(yōu)點。周期振蕩法只用了巖石兩端孔隙壓力信號的振幅比和相位差，對絕對值沒有要求，因此一定程度上降低了環(huán)境變化對測量結(jié)果的影響。并且周期振蕩法的孔隙壓力波具備波形特征，可應(yīng)用快速富里葉變換(FFT)、互譜法等數(shù)字信號處理方法處理周期振蕩法的數(shù)據(jù)，從而能大幅度地提高信噪比，以達(dá)到精細(xì)測量超低滲透率的要求。本發(fā)明結(jié)合超低滲透巖石滲透率測量的周期振蕩法，將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，大幅度提高滲透率變化測量的精度和穩(wěn)定性，解決超低滲透巖石滲透率應(yīng)力敏感性測量難題。該方法原理為:兩列波形的互相關(guān)可高精度地獲得波形相位差異，屬于波形干涉測量，在信號檢測領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本發(fā)明將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。為非常規(guī)油氣儲層、核廢料儲層的滲透率應(yīng)力敏感性測試提供技術(shù)支持
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)綜合體現(xiàn)了非常規(guī)儲層低孔、低滲的特征，并在實驗設(shè)備及數(shù)據(jù)處理上做了創(chuàng)新性的發(fā)明。從而進(jìn)行超低滲巖心滲透率應(yīng)力敏感性監(jiān)測。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)包括下列步驟:a)選取頁巖或致密砂巖等超低滲巖心，將其加工成圓柱體試件；
b)加工一個圓柱體鋼塊標(biāo)準(zhǔn)試件，用于系統(tǒng)標(biāo)定；c)采用周期振蕩法進(jìn)行超低滲透率的測量，孔隙介質(zhì)可采用氣體或水。首先將鋼塊試件放于巖心夾持器中，夾持器由兩個伺服壓力泵通過閥門分別給巖心施加圍壓、正弦孔隙壓力波。鋼塊測量結(jié)果用于標(biāo)定系統(tǒng)；d)將巖心放于夾持器中，施加圍壓、孔隙壓，對巖心進(jìn)行水飽和或氣飽和。巖心飽和后，施加上游正弦壓力波，測量下游正弦壓力波響應(yīng)。保持上游正弦壓力波不變，變圍壓，測量不同圍壓的下游壓力波的響應(yīng)；e)將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對不同圍壓下滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。
[0007]進(jìn)一步地，在步驟a)中，選取的頁巖、致密砂巖等巖心取自所開發(fā)儲層的全直徑巖心或相同層位的露頭，具有超低滲透率。將所述巖心加工成直徑為2.5cm,高度為3-4cm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體。
[0008]進(jìn)一步地，在步驟b)中，加工一個與巖心同尺度的圓柱體鋼塊試件。鋼塊的孔隙度和滲透率理論上為零。
[0009]進(jìn)一步地，在步驟c)中，將鋼塊試件放于夾持器中，分別給鋼塊試件施加圍壓、孔隙壓。并在鋼塊試件上游施加正弦孔隙壓力波，測量下游孔隙壓力波響應(yīng)。該測量結(jié)果用于對系統(tǒng)比儲流率等值進(jìn)行標(biāo)定。
[0010]進(jìn)一步地，在步驟d)中，采用周期振蕩法進(jìn)行頁巖、致密砂巖等超低滲巖心滲透率的測量。施加圍壓、孔隙壓對巖心進(jìn)行飽和后，施加上游正弦壓力波，測量下游正弦壓力波響應(yīng)。保持上游正弦壓力波不變，變圍壓，測量不同圍壓的下游壓力波的響應(yīng)。
[0011]進(jìn)一步地，在步驟e)中，在周期振蕩法數(shù)據(jù)處理中采用互相關(guān)技術(shù)，選擇某一圍壓的下游孔隙壓力波為參考壓力波形，通過不同圍壓下下游壓力波與參考壓力波的互相關(guān)處理，獲得相對的壓力波形幅值比及相位差。
[0012]進(jìn)一步地，在夾持器中輸運(yùn)孔隙流體的管道內(nèi)徑非常小，約為0.7mm,出夾持器以后通過閥門將管道連接到內(nèi)徑3_的大管道。以減少比儲流率對超低滲巖心滲透率測試的影響。
[0013]進(jìn)一步地，保持上游孔隙壓力波形不變，即保持上游孔隙壓力波形相同的振幅及頻率。
[0014]進(jìn)一步地，選擇某一圍壓條件下的下游壓力波為參考波形，選擇某一圍壓條件下的滲透率為參考滲透率。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于，結(jié)合超低滲透巖石滲透率測量的周期振蕩法，將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，大幅度提高滲透率變化測量的精度和穩(wěn)定性，獲得滲透率隨圍壓的變化，解決超低滲透巖石滲透率應(yīng)力敏感性測量難題，以評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。該方法在非常規(guī)油氣開發(fā)、核廢料儲層研究中將會應(yīng)力潛力較大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在附圖中:
[0017]圖1為本發(fā)明實施例一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)的實驗流程圖；[0018]圖2為本發(fā)明實施例一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)的實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性測量的互相關(guān)技術(shù)示意圖；【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0021]現(xiàn)有的技術(shù)測量超低滲透率主要存在的問題是測量時間長、精度低、穩(wěn)定性不好，因此更難測量超低滲巖心的滲透率應(yīng)力敏感性。為了克服以上困難，本發(fā)明提供了一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)。如圖1所示，該方法包括下列步驟:
[0022]步驟SlOl:選取頁巖或致密砂巖等超低滲巖心，將其加工成圓柱體試件；
[0023]步驟S102:加工一個圓柱體鋼塊標(biāo)準(zhǔn)試件，用于系統(tǒng)標(biāo)定；
[0024]步驟S103:采用周期振蕩法進(jìn)行超低滲透率的測量，孔隙介質(zhì)可采用氣體或水。首先將鋼塊試件放于巖心夾持器中，夾持器由兩個伺服壓力泵通過閥門分別給巖心施加圍壓、正弦孔隙壓力波。鋼塊測量結(jié)果用于標(biāo)定系統(tǒng)；
[0025]步驟S104:將巖心放于夾持器中，施加圍壓、孔隙壓，對巖心進(jìn)行水飽和或氣飽和。巖心飽和后，施加上游正弦壓力波，測量下游正弦壓力波響應(yīng)。保持上游正弦壓力波不變，變圍壓，測量不同圍壓的下游壓力波的響應(yīng)；
[0026]步驟S105:將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對不同圍壓下滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。
[0027]由上所述，對于超低滲的非常規(guī)儲層，通過該儀器設(shè)備可以對系統(tǒng)的比儲流率進(jìn)行標(biāo)定和校正，從而大幅度提高滲透率的測量精度。結(jié)合超低滲透巖石滲透率測量的周期振蕩法，將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，可以獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。
[0028]在實驗室中對于超低滲巖心，尤其是對于滲透率低于0.1 X IO^3 U m2的巖心樣品，滲透率測量耗時長，對壓機(jī)的壓力泵以及孔隙壓力泵等儀器提出了較高的要求，需要儀器的精度高，穩(wěn)定性好，可以保持某一應(yīng)力狀態(tài)長達(dá)數(shù)日至數(shù)月以測量某一應(yīng)力狀態(tài)下的滲透率值。另外，由于非常規(guī)儲層的滲透率極低，輸運(yùn)孔隙流體的管道的比儲流率對滲透率測量結(jié)果的影響就變得很大，為了克服不足，采用了管道變內(nèi)徑輸運(yùn)孔隙流體，在夾持器中的管道內(nèi)徑約為0.7mm,出夾持器以后通過閥門將管道連接到內(nèi)徑為3mm的大管道。如圖2所示，I為巖心室，2、3分別為孔隙壓伺服泵和圍壓控制泵，給巖心施加孔隙壓和圍壓。4、5、6分別為上游孔隙壓傳感器、下游孔隙壓傳感器、圍壓傳感器。采用周期振蕩法測試巖心滲透率時，在巖心上游施加一個正弦孔隙壓力波，觀測巖心下游孔隙壓力的響應(yīng)。7為控制閥門，8為輸運(yùn)孔隙流體的內(nèi)徑為0.7mm的管道，9是輸運(yùn)孔隙流體的內(nèi)徑為3mm的管道。所測試的巖心加工成直徑為2.5cm,高度為3-4cm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體,放置于巖心室I處。實驗設(shè)備能進(jìn)行變圍壓測量。為了解決巖心夾持器比儲流率對超低滲透率精度的影響，加工了一個與巖心同尺度的圓柱體鋼塊試件。鋼塊的孔隙度和滲透率理論上為零。將鋼塊試件放于夾持器中，分別給鋼塊施加圍壓、孔隙壓，在鋼塊上游施加一個正弦孔隙壓力波，測量下游壓力波響應(yīng)，該測量結(jié)果用于對巖心滲透率測量結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定。
[0029]為了測量滲透率的相對變化，采用互相關(guān)技術(shù)對周期振蕩法的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該技術(shù)原理為:兩列波形的互相關(guān)可高精度地獲得波形相位差異，屬于波形干涉測量，在信號檢測領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。互相關(guān)函數(shù)定義為:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù).其特征在于將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，大幅度提高滲透率變化測量的精度和穩(wěn)定性，解決超低滲透巖石滲透率應(yīng)力敏感性測量難題。該方法原理為:兩列波形的互相關(guān)可高精度地獲得波形相位差異，屬于波形干涉測量，在信號檢測領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。本發(fā)明結(jié)合超低滲透巖石滲透率測量的周期振蕩法，將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。 該技術(shù)包括下列步驟: a)選取頁巖或致密砂巖等超低滲巖心，將其加工成圓柱體試件； b)加工一個圓柱體鋼塊標(biāo)準(zhǔn)試件，用于系統(tǒng)標(biāo)定； c)采用周期振蕩法進(jìn)行超低滲透率的測量，孔隙介質(zhì)可采用氣體或水。首先將鋼塊試件放于巖心夾持器中，夾持器由兩個伺服壓力泵通過閥門分別給巖心施加圍壓、正弦孔隙壓力波。鋼塊測量結(jié)果用于標(biāo)定系統(tǒng)； d)將巖心放于夾持器中，施加圍壓、孔隙壓，對巖心進(jìn)行水飽和或氣飽和。巖心飽和后，施加上游正弦壓力波，測量下游正弦壓力波響應(yīng)。保持上游正弦壓力波不變，變圍壓，測量不同圍壓的下游壓力波的響應(yīng)； e)將波形互相關(guān)方法用于滲透率變化測量，對不同圍壓下滲透率測量的壓力波形進(jìn)行互相關(guān)分析，獲得滲透率隨圍壓的變化，評價超低滲透巖石滲透率的應(yīng)力敏感性。
2.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟a)中，選取的頁巖 、致密砂巖等巖心取自所開發(fā)儲層的全直徑巖心或相同層位的露頭，具有超低滲透率，將所述巖心加工成直徑為2.5cm，高度為3-4cm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱體。
3.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟b)中，加工一個與巖心同尺度的圓柱體鋼塊試件，鋼塊的孔隙度和滲透率理論上為零。
4.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟c)中，將鋼塊試件放于夾持器中，分別給鋼塊試件施加圍壓、孔隙壓，并在鋼塊試件上游施加正弦孔隙壓力波，測量下游孔隙壓力波響應(yīng)，該測量結(jié)果用于對系統(tǒng)比儲流率等值進(jìn)行標(biāo)定。
5.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟c)中，夾持器中輸運(yùn)上、下游孔隙介質(zhì)的兩根管道內(nèi)徑很小，約為0.7mm,以減少比儲流率對超低滲巖心滲透率測試的影響。
6.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟d)中，采用周期振蕩法進(jìn)行頁巖、致密砂巖等超低滲巖心滲透率的測量，施加圍壓、孔隙壓對巖心進(jìn)行飽和后，施加上游正弦壓力波，測量下游正弦壓力波響應(yīng)，保持上游正弦壓力波不變，變圍壓，測量不同圍壓的下游壓力波的響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在步驟e)中，在周期振蕩法數(shù)據(jù)處理中采用互相關(guān)技術(shù)，選擇某一圍壓的下游孔隙壓力波為參考壓力波形，通過不同圍壓下下游壓力波與參考壓力波的互相關(guān)處理，獲得相對的壓力波形幅值比及相位差。
8.如權(quán)利要求5所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，在夾持器中輸運(yùn)孔隙流體的管道內(nèi)徑非常小，約為0.7mm，出夾持器以后通過閥門將管道連接到內(nèi)徑3mm的大管道。
9.如權(quán)利要求6所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，保持上游孔隙壓力波形不變，即保持上游孔隙壓力波形相同的振幅及頻率。
10.如權(quán)利要求7所述的測量超低滲巖石滲透率應(yīng)力敏感性的互相關(guān)技術(shù)，其特征在于，選擇某一圍壓條件下的下游壓力波為參考波形，選擇某一圍壓條件下的滲透率為參考滲透率。
【文檔編號】G01N15/08GK103528934SQ201310518094
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】王小瓊, 葛洪魁, 申潁浩, 汪道兵 申請人:中國石油大學(xué)(北京)