[发明专利]一种低渗岩矿颗粒的渗透率测量系统及方法

说明书

本发明提供了一种低渗岩矿颗粒的渗透率测量系统及方法。该渗透率测量系统包括：高压气源装置、参考腔、进排气阀，和对称设置的两个样品侧装置，每一样品侧装置包括：样品腔，其与参考腔通过流通管路相连通，以接收由参考腔传输的高压气体；隔离阀，其设置在流通管路处，并靠近样品腔；平衡阀，其设置在流通管路处，并靠近参考腔；其中，两个样品腔分别用于容纳待测低渗岩矿颗粒和不可渗固体颗粒，不可渗固体颗粒和待测低渗岩矿颗粒具有相同的粒径和体积，并且，两个样品侧装置布置在相同的高度位置处。本发明的渗透率测量系统简单易维护，几何尺寸小巧且安全性高。本发明的测量系统及方法显著提高了低渗岩矿颗粒渗透率的可信度和测量精度。

技术领域

本发明涉及岩矿渗透率测量技术领域，特别是涉及一种低渗岩矿颗粒的渗透率测量系统及方法。

背景技术

以致密气、煤层气和页岩气为代表的非常规天然气资源是当前世界各国天然气工业的重点勘探开发对象。渗透率和扩散系数是岩矿多孔介质的重要物性，它们定量表征了储层气体在岩矿孔隙中的运移能力，是进行储层评价的关键参数。非常规天然气藏的储层岩矿具有极低的孔隙度(通常小于10％)，其中，页岩和煤具有大量微、纳米孔隙，其基质渗透率低至纳达西量级，具有很高的测量分析难度。基于钻井取心获得的实际岩样进行渗透率(或扩散系数)的测量，是勘探流程中必不可少的环节，也是当前的技术难点。

目前低渗岩矿渗透率的测量方法主要是压力衰减法，被测样品类型包括机加工成形的岩心柱塞或人工致裂的岩心颗粒。低渗岩矿通常具有裂缝/基质的双重孔隙结构，与岩心柱塞相比，岩心颗粒的渗透率在更大程度上反映岩矿基质原生孔隙的渗透率。颗粒具有更小的几何尺寸，测试气体更容易渗入(或渗出)样品，进而达到含气饱和状态，测试时间较之柱塞样显著缩短。此外，同样批次的颗粒样可以用于岩矿的孔隙度、含气性、等温吸附等多类实验，具有一次制备、多次利用的特点。因此，基于颗粒样的渗透率测量技术具有很好的应用前景。

在使用压力衰减测试方法测试岩矿颗粒样的渗透率时，物理过程发生在填充了颗粒样品的压力腔中。在目前的各种技术方案中，均假定岩矿颗粒内部孔隙中的渗透过程远远慢于颗粒堆积床以及管路死体积中的气体压力平衡过程。当测试压力较低、颗粒粒径较小、系统管路体积较大以及系统管路流动阻力较大时，在颗粒堆积床和管路死体积中的压力平衡过程可能在10s以上。这导致被压力传感器记录的压力衰减过程的最初阶段包含了来自上述空间内压力平衡过程的干扰，不能正确反映岩矿颗粒内部孔隙网络中的渗流过程。因此，在分析这类压力衰减曲线时，不得不舍弃初始阶段实验数据，仅由后期压力衰减曲线及相应数学模型分析获得样品渗透率。

综上所述，目前基于岩矿颗粒样品的压力衰减的实验技术方案无法分离、屏蔽颗粒堆积床和管路死体积对初期压力衰减曲线的干扰，无法断定实测数据完全来自被测样品本身，也限制了实验数据的处理方法，使得样品的渗透率测量结果可信度较低。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种低渗岩矿颗粒的渗透率测量系统，以从压力衰减曲线中分离、去除颗粒堆积床和管路死体积造成的干扰，以显著提高渗透率测量精度。

本发明一个进一步的目的是要提供一种基于上述系统的低渗岩矿颗粒的渗透率测量方法，以显著提高岩矿样品渗透率的可信度和测量精度。

本发明的提供的一种低渗岩矿颗粒的渗透率测量系统，包括：

高压气源装置；

参考腔，其与所述高压气源装置通过输出管路相连通，以接收由所述高压气源装置供应的高压气体；

进排气阀，其设置在所述输出管路处；以及

对称设置的两个样品侧装置，每一所述样品侧装置均包括：

样品腔，其与所述参考腔通过流通管路相连通，以接收由所述参考腔传输的所述高压气体；

隔离阀，其设置在所述流通管路处，并靠近所述样品腔；