[发明专利]致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法

权利要求书

1.致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：岩心准备

取钻井岩心进行加工、烘干，测量岩心的长度L、直径d、干重m；

步骤二：流体准备

配制模拟地层水并取纯度99.999％的高纯氮气，在实验温度K_实验条件下分别测定模拟地层水粘度μ_w和氮气粘度μ_g；

步骤三：将岩心抽真空后饱和模拟地层水；

步骤四：连接致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置并调试，打开恒温箱加温至实验温度K_实验并保持该温度稳定；

步骤五：将岩心装入实验装置的岩心夹持器，加覆压40～80MPa、回压0.5～1.5MPa，将模拟地层水以恒定流速注入岩心，待岩心入口端压力稳定后，测定饱和模拟地层水的岩心质量m₀；

步骤六：利用氮气驱替饱和模拟地层水的岩心至束缚水状态，测定束缚水状态下的饱和度和气相有效渗透率

以高纯氮气驱替岩心，驱替过程中保持气体流速恒定，待入口端压力、出口端气体流速达到稳定状态后，记录岩心入口端压力p₁、出口端压力p₂及出口端气体流速q_g，测定束缚水状态下岩心质量m₁，并计算束缚水饱和度S_wc及束缚水下的气相有效渗透率K_g(Swc)，

其中，m₁是步骤六测得的束缚水状态下岩心质量，m是步骤一测得的干岩心质量，m₀是步骤五测得的饱和模拟地层水的岩心质量，

其中，p_a是大气压力值，q_g是步骤六测得的出口端气体流速，μ_g是步骤二测得的氮气粘度，L是步骤一测得的岩心的长度，p₁是步骤六测得的岩心入口端压力，p₂是步骤六测得的岩心出口端压力，K_实验是步骤二或者步骤四的实验温度，K₀是室温，A是岩心截面积，A＝1/4πd²

其中，d是步骤一测得的岩心直径；

步骤七：相对渗透率测定

①保持步骤六驱替过程中的气体流速不变，同时将模拟地层水以恒定流速注入岩心，此处的流速小于步骤五中的注入流速；

②待入口端压力、出口端气体流速稳定后，记录岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速；

③测定含水岩心质量m_i；

④保持气体流速不变，逐次增大模拟地层水注入岩心的流速并记录，根据公式一和公式二计算每一次不同的流速对应的含水饱和度S_wi、气相有效渗透率K_g(i)和液相渗透率K_w(i)，计算过程中，含水岩心质量为步骤③测得，岩心入口端压力、出口端压力、出口端气体流速均为步骤②测得，然后根据以下公式计算气相相对渗透率K_rg(i)和液相相对渗透率K_rw(i)，

其中，K_g(i)为步骤④计算得到的气相有效渗透率，K_g(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，

其中，K_w(i)为步骤④计算得到的液相有效渗透率，K_g(Swc)为步骤六计算得到的束缚水下的气相有效渗透率，步骤③和步骤④中的i表示第i次增大模拟地层水注入岩心的流速，i＝2、3……，

⑤重复步骤④，当岩心入口端压力达到6MPa，且出口端气体流速降低到0.1ml/min后，停止实验；

步骤八：绘制气水相对渗透率曲线

以含水饱和度作为横坐标，气-水相对渗透率作为纵坐标，构成气水相对渗透率坐标系，将步骤④测得的不同的含水饱和度S_wi对应的气相相对渗透率K_rg(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的气相相对渗透率K_rg(i)连线得到气相相对渗透率曲线，然后将步骤④测得的不同的含水饱和度S_wi对应的液相相对渗透率K_rw(i)在气水相对渗透率坐标系上表示，用平滑的曲线将所有的液相相对渗透率K_rw(i)连线得到液相相对渗透率曲线，完成气水相对渗透率曲线的绘制；

步骤一中所述岩心加工标准为直径25mm，长度60～80mm之间；烘干条件为在104℃下，烘干6小时以上；

步骤二中所述的模拟地层水是摩尔浓度为8％的氯化钾溶液；

步骤二和步骤四中所述的实验温度K_实验在100℃～120℃之间；

致密砂岩稳态法气水相对渗透率曲线测定实验装置包括夹持有岩心的岩心夹持器(1)，岩心夹持器(1)的入口端连接有两根管线，分别是气驱管线(2)和注液管线(3)，出口端连接着测量管线(4)，岩心夹持器(1)中部通过管线连接着覆压泵(5)，该管线上安装有压力传感器一(6)；

气驱管线(2)上依次串接着加湿器(7)、单向阀一(8)、气体流速控制器一(9)、高压减压阀(10)和氮气瓶(11)，氮气瓶(11)安装在气驱管线(2)的末端，加湿器(7)设在靠近岩心夹持器(1)入口端的位置，岩心夹持器(1)入口端安装着压力传感器二(12)；

注液管线(3)上依次串接着单向阀二(13)、中间容器(14)、驱替单元和液体源(15)，注液管线(3)的末端伸入液体源(15)内，液体源(15)内装有模拟地层水，单向阀二(13)设在靠近岩心夹持器(1)入口端的位置；

测量管线(4)上串接着回压阀(16)，末端连接着干燥器(17)的入口端，干燥器(17)的出口端连接着气体流量计(18)，气体流量计(18)连接着气体流速控制器二(19)，所述的干燥器(17)放置在冷凝装置(20)内；

所述的岩心夹持器(1)、加湿器(7)和中间容器(14)均放置在恒温箱(21)内；

所述的驱替单元包括泵缸体(22)、压力传感器三(23)和三通阀(24)，三通阀(24)的一个端口连接着泵缸体(22)，另外一个端口连接至中间容器(14)输入端，第三个端口连接至液体源(15)；

所述的驱替单元有两组，两组驱替单元并联接入中间容器(14)输入端；

该方法先建立束缚水状态，然后再气驱和注入模拟地层水，综合考虑温度对气水粘度影响，以及覆压对岩心含水量的影响，束缚水饱和度及相对渗透率曲线更加准确可信。