[实用新型]一种多孔材料的毛细管压力曲线测试设备

说明书

本实用新型涉及一种多孔材料的毛细管压力曲线测试设备，用来测量岩石等多孔材料的毛细管压力曲线。通过对多孔材料进行离心操作，多孔材料在离心机中的安放方式使得样品不同位置受到不同大小的离心力，即样品不同位置的孔隙中流体受到了不同大小的毛细管压力。再通过磁共振成像技术，对多孔介质样品中的不同位置的流体饱和度进行定位测量，毛细管压力和流体饱和度最终构成样品的毛细管压力曲线。本实用新型测量毛细管压力曲线既快速精确又廉价，值得推广。

技术领域

本实用新型涉及一种多孔材料的毛细管压力曲线测试设备，属核磁共振技术领域。

背景技术

毛细管压力曲线是多孔材料的常规物性参数量，尤其是在石油工业中，储层岩石的毛细管压力曲线为评估储层开发价值提供了决定性的依据。

储层岩石的四个特征特性参数是孔隙度、渗透率、储层岩石的原位含油饱和度和毛细管压力曲线。在这四个参数中，毛细管压力曲线具有很高的行业价值，它是评估储层经济价值及其它储层相关参数的基础，是影响储层流体分布以及石油采收效果的关键性因素。毛细管压力是指岩石本身对润湿性液体（通常指水）和非润湿性液体（通常指油）的作用，它与润湿性、流体密度和孔隙几何形态紧密相关（Dullien，1979），并直接影响了储层孔隙中的多重流体分布。

毛细管压力的测量方法有压汞法、半渗透隔板法和传统离心机法。压汞法速度较快，但对样品有破坏性，并且汞、真空与样品形成的体系并不能很好地体现真实储层体系的润湿性。半渗透隔板法虽然是一种测量直接、结果精确的方法，但是这种方法极其耗时，其一个压力点的平衡时间可长达一个星期甚至一个月。

传统离心机法利用离心力来定量表征毛细管压力，而用称重法来计量流体饱和度（Hassler&Brunner,1945;Burdine,1953）。此方法在石油行业中的应用已经非常成熟，在专业人员中也有很高的认可程度。传统离心机法需要利用专门特制的离心机，然后进行一系列不同转速的离心操作。样品旋转时产生的促使孔隙排空的离心力即对应一个毛细管压力，计量流体的排出量与转速之间的关系可以对应毛细管压力与流体饱和度之间的变化关系，即毛细管压力曲线进行测量。

虽然传统的离心机法在专业人员中已经获得了很高的认可程度，但这个方法在其理论基础和实验手段方面目前都存在一定的问题。传统离心机法对实验数据的解释需要一定的假设条件：（1）离心力场呈线性分布；（2）不考虑重力的影响；（3）岩心底部的毛细管压力假设为0。事实上，这些假设在测试时导致的误差是不能忽略的，而且这三个假设理论上也不能同时满足。第一个假设要求较短的样品和较长的离心半径。如果需要满足第二个假设，重力相对离心力较小，实验就需要较高的转速，但此时第三个假设便不成立。而当岩心底部毛细管压力可视作为0时，样品则需要较低的转速，而此时重力对离心力的影响便不能忽略。此外，对于某些岩石，其孔隙结构在高速离心力下会发生改变，从而改变其固有的毛细管压力曲线。

除了上述不足之外，利用传统离心机法测量一条完整的毛细管压力曲线的过程非常耗时，而且对实验设备的要求也较高。一般来说，一条完整的毛细管压力曲线需要变换大约15次离心转速，这可能需要数天的实验时间。另外，实验所需的离心机必须能够在大范围内对转速进行精确的控制，这就提高了专用离心机的造价。这类实验同时还需要特殊的样品容器和测量仪器来收集和测量排出液体。

因此，如何克服上述问题，找到一种既精确高效又经济的测量多孔材料毛细管压力曲线的设备，成了本领域研究的难点。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术存在的问题，提供了一种测量岩石等多孔材料的毛细管压力曲线的设备，以达到测量毛细管压力曲线既快速精确又廉价的目的。