[发明专利]一种非稳态变流速大尺度岩心水驱气相对渗透率测试方法

权利要求书

1.一种非稳态变流速大尺度岩心水驱气相对渗透率测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：从研究区取心后，测量取心样品的孔隙度Φ和渗透率K，结合研究区测井曲线确定孔隙度Φ和渗透率K的范围，并对取心样品进行X衍射，得到其矿物组成，根据取心样品的矿物组成合成相应孔隙度Φ和渗透率K范围内的人造大尺度全直径岩心，将人造大尺度全直径岩心放入烘箱内烘干48小时后取出，按照行业标准测量其直径D，长度L，计算截面积A，孔隙度Φ和渗透率K，大气压Pa下称其干重M1，再将称取干重后的岩心样品放入真空泵中抽真空加压饱和模拟地层水KCL溶液，称湿重M2，将饱和KCL溶液后的岩心样品放入核磁共振T₂监测系统14中，扫描完全饱和状态下的T₂谱图；

步骤二：将饱和KCL溶液后的岩心装入大尺度全直径岩心夹持器6中，按照附图1中的连接方式进行连接，首先进行气驱水实验建立束缚水饱和度，具体方法如下：岩心夹持器左端的六通阀连接氮气瓶1的阀门打开，而连接ISCO流体注入泵2的阀门关闭，六通阀右端连接干燥瓶10的阀门打开，而连接带刻度玻璃管11的阀门关闭，这时附图1中所示线路为气驱水实验流程；

步骤三：建立束缚水饱和度；用高精度围压泵给大尺度全直径岩心夹持器6中加围压至15MPa后关闭围压泵阀门，使得岩心夹持器6中的围压始终保持在15MPa不变；打开氮气瓶1，经过减压阀按照公式1所计算的参考驱替压差进行气驱水实验；在实验过程中用秒表计量累积时间，压力传感器4计量实验过程中驱替压差的，电子天平9计量干燥瓶4中吸收溶液的重量M3，用气体流量计量装置13计量采出气体的量；直到电子天平9的重量不再发生变化或注入气体量大于30倍岩心孔隙体积后，停止供气；称束缚水状态下的岩心重量M3，并计算束缚水状态下孔隙体积V_Φ；

V_Φ＝ALΦ-(M3-M1)*μ_w

步骤四：将束缚水状态的岩心放入核磁共振T2谱监测系统14中，测量束缚水在岩心中的分布；对束缚水状态的岩心再进行不同毛管数作用下的水驱气实验；在水驱气实验中，大尺度全直径岩心夹持器6的左端六通阀打开连接ISCO流体注入泵2的阀门，关闭连接氮气瓶1的阀门；而大尺度全直径岩心夹持器6的右端关闭连接干燥瓶10的阀门，打开连接带刻度玻璃管11的阀门；调节ISCO流体注入泵2使得注入流量分别选择0.5ml/min,1.5ml/min,2.5ml/min；通过毛管数计算公式Ca＝(v*μw)/σgw计算注入毛管数；用秒表记录累积时间△t，用带刻度的玻璃管11上水位的变化计量随时间增加的累积产气量△G，用左端六通阀14上连接的压力传感器4读取随时间变化的驱替压差△p，用烧杯12下的电子天平9读取随时间增加的累积产水量△W；

其中，根据达西公式和能量守恒定律，推导出水驱气过程中，含水饱和度，水相相对渗透率和气相相对渗透率；

水驱气含气饱和度:

水驱气含水饱和度:S_w＝100-S_g

水相相对渗透率：

气相相对渗透率：

其中：(由于气体具有压缩性，在水驱气实验过程中，气体体积会发生变化，此处求得的△G’指平均压力下气体体积的增量，为矫正值)，推导得到了水驱气实验含水饱和度S_o，水相相对渗透率K_rw和气相相对渗透率K_rg计算公式；并在气相相对渗透率公式中考虑了气体体积随压差的变化，求解出△G’平均压力下的累积产气量；

步骤五：在水驱气实验过程中，选择合适的时间进行核磁共振T₂谱的测量，得到一簇随着时间的增加，注入水在岩心中的分布规律，根据核磁共振T₂谱图计算残余气饱和度，将核磁共振T2谱所得残余气饱和度和水驱气实验所得到的残余气饱和度值进行对比和矫正，得到实验的误差范围。求解水驱气实验水气相对渗透率计算公式中的矫正系数ε。

2.根据权利要求1所述的一种非稳态变流速大尺度岩心水驱气相对渗透率测试方法，其特征在于：采用水驱气实验装置并结合核磁共振T₂谱来完成，该装置主要由以下四个系统完成，包括能量供给系统、实验测试系统、实验计量系统和核磁共振T₂谱监测系统；能量供给系统包括氮气瓶1，ISCO流体注入泵2、中间容器3中储存地层水，压力传感器4和减压阀5；实验测试系统包括大尺度全直径岩心夹持器6，高精度围压泵7，压力表8；实验测试系统包括电子天平9，干燥瓶10，带刻度的玻璃管11、烧杯12，气体流量计量装置13；核磁共振T₂谱监测系统14；将饱和水的岩心装入大尺度全直径岩心夹持器6中，用高精度围压泵7加围压至15MPa，关闭围压泵使得大尺度全直径围压泵内的压力在实验过程中保持15MPa不变；大尺度全直径岩心夹持器6的左端连接六通阀14，六通阀14的一个端口通过减压阀5连接氮气瓶1，另外一个端口通过压力表8和中间容器3连接到ISCO流体注入泵2上，通过ISCO流体注入泵2将中间容器3中的模拟地层水以恒定流量或恒定压力的方式注入到岩心夹持器中；六通阀上还安装有压力传感器4，通过压力传感器可精确监测到注入气体或者注入液体的压力变化；大尺度全直径岩心夹持器6的另一端也连接一个六通阀14，该六通阀14的一个端口先通过一个干燥瓶(装有无水氯化钙)10，干燥瓶放置在电子天平9上，通过电子天平计量进入干燥瓶中的水量；干燥后的气体进入气体流量计量装置13进行气体计量；这个端口是气驱水实验过程中，由于气体量多而水量较少设计的；当进行气驱水实验时，该端口打开，而做水驱气实验时，该端口关闭；六通阀14的另外一个端口通过管线连接到带刻度的玻璃管11中，带刻度的玻璃管11内装有水，倒插在装水的烧杯12中并固定；烧杯12下端放置电子天平9；当进行水驱气实验时，气量较少而水量较多，采用该方法可准确测量微量的气量。