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专利号: 2021116409333
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法,其特征在于,采用页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定装置进行测定,所述测定装置包括三轴样品缸、围压泵、注入泵、压差传感器、压力传感器、放空抽真空系统、温度控制系统、管阀系统和数据采集系统;所述三轴样品缸通过所述管阀系统分别连接所述注入泵、所述放空抽真空系统和所述围压泵,所述三轴样品缸内用于安装页岩样品,所述注入泵与所述三轴样品缸进口端连接,所述围压泵用于为所述三轴样品缸提供施加在样品上的静水压力,所述三轴样品缸进口端和出口端分别设有一个所述压力传感器,所述注入泵和所述围压泵的出口端分别设有一个所述压力传感器,所述压差传感器两端分别与所述三轴样品缸进口端和出口端连接,所述温度控制系统用于控制整个装置的温度,所述数据采集系统用于采集整个装置所处的环境温度数据、所述压力传感器的压力数据、所述压差传感器的压差数据与所述注入泵和所述围压泵的泵体积数据;所述放空抽真空系统包括排空管和抽真空装置;

所述测定方法包括以下步骤:

S1:通过所述注入泵压缩泵中的油样以得到油压力和泵体积的关系,计算获得油的压缩系数Co;

S2:通过油测量页岩样品的总孔隙体积Vp,并计算总孔隙度Φp、裂隙孔隙度Φf和基质孔的孔隙度Φm;

S3:在不同围压、相同油压的条件下,通过脉冲衰减法获得渗透率,并通过渗透率与围压的关系计算裂隙的压缩系数Cf;

S4:通过改变围压,监测样品中油压的变化,计算样品总孔隙压缩系数Cp;

S5:根据总孔隙度Φp、裂隙孔隙度Φf、基质孔的孔隙度Φm、裂隙的压缩系数Cf和总孔隙压缩系数Cp计算页岩基质孔的压缩系数Cm;

其中,步骤S1中,将页岩油加入所述注入泵中,关闭所述注入泵和其他管线的阀门后,逐步提高所述注入泵内的压力,记录泵内油压力和泵体积的关系,通过公式计算页岩油的压缩系数: (1)

式(1)中,Co:页岩油的压缩系数,V:注入泵的体积读数,P:注入泵中页岩油的压力,Vdead1:装置中相应管线的体积;

步骤S2中,将页岩样品装入所述三轴样品缸中,将整个装置所处的环境温度调至地层温度,通过所述围压泵施加一定围压,通过所述抽真空装置抽真空后从所述注入泵以一定的流体压力往页岩样品中注入页岩油,记录所述注入泵的体积变化,所述注入泵体积不变后,利用注入前后泵的体积差值减去管线的体积得到页岩样品的总孔隙体积,通过公式计算总孔隙度: (2)

式(2)中,Φp:总孔隙度,Vp:页岩样品的总孔隙体积,Vb:页岩样品体积;

所述注入泵的体积随时间的变化分为三段:快速段、转折段和慢速段,其中快速段为页岩油充满管线的阶段,转折段为页岩油填充裂隙系统的阶段,慢速段为页岩油填充基质孔隙的阶段,慢速段泵体积的变化为基质孔的体积,裂隙的体积通过总孔隙体积减去基质孔的体积获得,通过公式分别计算裂隙孔隙度和基质孔的孔隙度: (3)

 (4)

式(3)和式(4)中:Φf:裂隙孔隙度,Vf:裂隙的体积,Φm:基质孔的孔隙度,Vm:基质孔的体积;

步骤S3中,通过公式计算裂隙的压缩系数:

 (5)

式(5)中:K:围压为Pc时的渗透率,K0:围压为0时的参考渗透率,Cf:裂隙的压缩系数,Pc:围压;

步骤S4‑S5中,通过公式分别计算样品总孔隙压缩系数和基质孔隙压缩系数: (6)

 (7)

式(6)‑式(7)中: :围压变化, :油压变化,Cp:样品总孔隙压缩系数;

其中, ,式中,Vdead2:装置中相应管线的体积。

2.根据权利要求1所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法,其特征在于:所述管阀系统包括管路和设置于所述管路上的阀门,所述管路包括连接所述三轴样品缸进口端和所述注入泵的第一管路、连接所述三轴样品缸和所述围压泵的第二管路以及连接所述三轴样品缸出口端和一个所述放空抽真空系统的第三管路;所述第一管路上从所述注入泵到所述三轴样品缸的方向依次设有第一阀门、第二阀门和第三阀门,所述第一阀门和所述第二阀门之间的所述第一管路上连接一个所述放空抽真空系统和一个所述压力传感器,所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上连接一个所述压力传感器;所述第二管路上设有第四阀门,所述第四阀门与所述三轴样品缸之间的所述第二管路上设有一个所述压力传感器;所述第三管路上从所述三轴样品缸到所述放空抽真空系统的方向依次设有第五阀门和第六阀门,所述第五阀门和所述第六阀门之间的所述第三管路上设有一个所述压力传感器。

3.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法,其特征在于:与所述第一管路连接的所述排空管上设有第一排空阀,与所述第一管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第一抽真空阀;与所述第三管路连接的所述排空管上设有第二排空阀,与所述第三管路连接的所述抽真空装置的抽真空管上设有第二抽真空阀。

4.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法,其特征在于:所述注入泵的进口管上设有进口阀门。

5.根据权利要求2所述的页岩裂隙和基质孔隙压缩系数测定方法,其特征在于:所述压差传感器一端连接在所述第二阀门和所述第三阀门之间的所述第一管路上,另一端连接在所述第五阀门和第六阀门之间的所述第三管路上。