一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試裝置及方法，屬于電阻率檢測(cè)領(lǐng)域。本裝置包括高溫高壓倉(cāng)、電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置、加溫加壓裝置和計(jì)算機(jī)；在所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)放置有被膠套密封包裹后的被測(cè)樣品；電阻率測(cè)試儀的電阻率探頭安裝在所述膠套內(nèi)，其與被測(cè)樣品的表面接觸，并通過(guò)電纜與電阻率測(cè)試儀的其它部分連接；所述電阻率測(cè)試儀完成對(duì)被測(cè)樣品的電阻率檢測(cè)并顯示檢測(cè)結(jié)果；所述氣體解吸吸附裝置通過(guò)管路接入到所述膠套內(nèi)，完成對(duì)被測(cè)樣品的氣體吸附和計(jì)量；所述加溫加壓裝置通過(guò)油管與高溫高壓倉(cāng)的內(nèi)部連接，通過(guò)油對(duì)被膠套包裹的被測(cè)樣品施加圍壓和溫度。
【專利說(shuō)明】—種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電阻率檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻率測(cè)試系統(tǒng)是一種電阻率監(jiān)視儀，可廣泛應(yīng)用于金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探、城市物探、鐵道橋梁勘探等方面，亦用于尋找地下水、確定水庫(kù)壩基和防洪大堤隱患位置等水文、工程地質(zhì)勘探中，還能用于地?zé)峥碧?。但是已有的電阻率測(cè)試儀一般只能在常溫、常壓條件下對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法在模擬天然氣儲(chǔ)層的高溫高壓和氣體吸附條件下對(duì)被測(cè)樣品的電性特征進(jìn)行檢測(cè)。
[0003]眾所周知，隨著表層油氣田的不斷挖掘開采，淺層油氣資源變得越來(lái)越少，人們開始把探索油氣資源的目標(biāo)瞄向了深層油氣田。而要對(duì)深層油氣田進(jìn)行研究，就需要模擬地下深處的高溫高壓環(huán)境。通過(guò)檢測(cè)含油巖石在不同壓力和溫度條件下物理特性的變化，可以對(duì)儲(chǔ)油層的生成、變化和遷移等進(jìn)行研究，其數(shù)據(jù)對(duì)油、氣田的開發(fā)有著重要的指導(dǎo)意義。高溫高壓試驗(yàn)裝置就是模擬這種環(huán)境的設(shè)備。
[0004]高溫高壓超聲波檢測(cè)裝置主體部分是一個(gè)密封的高壓倉(cāng)。在倉(cāng)內(nèi)，被測(cè)樣品被加溫、加壓。然后通過(guò)內(nèi)置的應(yīng)力應(yīng)變探頭檢測(cè)其在不同條件下物理特性的變化。因此通過(guò)該裝置可以測(cè)出樣品的各個(gè)階段表現(xiàn)出的有別于常溫低壓環(huán)境下的特性。在石油勘探研究部門，要想真正認(rèn)識(shí)油、氣地層的巖石物理特征，它是一個(gè)必不可少的研究手段。但是該技術(shù)不能模擬巖石吸附氣體后的電阻率測(cè)試
[0005]氣體高壓等溫吸附儀利用粉末試樣測(cè)試儲(chǔ)層氣體等溫吸附參數(shù)；氣體解吸測(cè)試普遍使用常壓解吸設(shè)備，對(duì)鉆井巖芯進(jìn)行氣體含量及吸附時(shí)間等參數(shù)的測(cè)定。但是該技術(shù)主要用粉末樣品進(jìn)行吸附解吸實(shí)驗(yàn)，不能進(jìn)行電阻率測(cè)試。
[0006]綜上所述，目前沒(méi)有能夠?qū)φw巖樣進(jìn)行加溫加壓和氣體吸附后福爾電阻率測(cè)試的設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)及方法，將電阻率測(cè)試技術(shù)、高溫高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)和氣體吸附實(shí)驗(yàn)技術(shù)融合在一起，吸收三種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服各自的缺點(diǎn)，根據(jù)需要建立一套能夠全面模擬天然氣儲(chǔ)層高溫、高壓電性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，特別是一種罐內(nèi)被測(cè)樣品在加溫、三維加壓和氣體體吸附條件下用電阻率測(cè)試儀檢測(cè)樣品電阻率參數(shù)的系統(tǒng)。它集合高溫高壓裝置能產(chǎn)生高溫高壓，以及氣體吸附模擬天然氣儲(chǔ)層流體儲(chǔ)存的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，包括高溫高壓倉(cāng)、電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置、加溫加壓裝置和計(jì)算機(jī)；[0010]在所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)放置有被膠套密封包裹后的被測(cè)樣品；電阻率測(cè)試儀的電阻率探頭安裝在所述膠套內(nèi)，其與被測(cè)樣品的表面接觸，并通過(guò)電纜與電阻率測(cè)試儀的其它部分連接；
[0011]所述電阻率測(cè)試儀完成對(duì)被測(cè)樣品的電阻率檢測(cè)并顯示檢測(cè)結(jié)果；
[0012]所述氣體解吸吸附裝置通過(guò)管路接入到所述膠套內(nèi)，完成對(duì)被測(cè)樣品的氣體吸附和計(jì)量；
[0013]所述加溫加壓裝置通過(guò)油管與高溫高壓倉(cāng)的內(nèi)部連接，通過(guò)油對(duì)被膠套包裹的被測(cè)樣品施加圍壓和溫度；
[0014]所述計(jì)算機(jī)對(duì)電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置和加溫加壓裝置進(jìn)行控制。
[0015]在所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，兩者均與計(jì)算機(jī)連接，將采集到的溫度和壓力傳輸給計(jì)算機(jī)；所述電阻率探頭將采集到的電阻值信息傳輸給計(jì)算機(jī)。
[0016]所述高溫高壓倉(cāng)是正方體的形狀，所述被測(cè)樣品是正方體的形狀。
[0017]所述膠套是耐高溫高壓膠套。
[0018]一種利用所述模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的方法，包括以下步驟:
[0019](I)將被測(cè)樣品用膠套密封包裹后安裝在高溫高壓倉(cāng)內(nèi)；
[0020](2)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)，所述實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)包括環(huán)境溫度、圍壓、升溫速度和壓力加載速度；
[0021](3)啟動(dòng)加溫加壓裝置，將加溫加壓裝置中的油注入高溫高壓倉(cāng)內(nèi)至其全部充滿；
[0022](4)對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行加溫、加壓；
[0023](5)判斷高溫高壓倉(cāng)內(nèi)的溫度和壓力是否到達(dá)設(shè)定值，如果到達(dá)，則停止加溫、力口壓，然后轉(zhuǎn)入步驟(6)，如果沒(méi)達(dá)到，則返回步驟(4)；
[0024](6)啟動(dòng)氣體解吸吸附裝置對(duì)被測(cè)樣品施加氣壓，即氣體解吸吸附裝置中的氣體通過(guò)管道輸入到高溫高壓倉(cāng)內(nèi)；
[0025](7)當(dāng)氣體解吸吸附裝置上的氣壓表顯示的壓力在12小時(shí)內(nèi)浮動(dòng)小于5%時(shí)，達(dá)到氣體吸附平衡；
[0026](8)啟動(dòng)電阻率測(cè)試儀進(jìn)行電阻率測(cè)試；
[0027](9)處理和顯示采集結(jié)果。
[0028]所述步驟(5)中，到達(dá)設(shè)定值是指溫度和壓力達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定值的時(shí)間不小于30分鐘。
[0029]所述步驟(8)中的所述電阻率測(cè)試是指由計(jì)算機(jī)向電阻率測(cè)試儀發(fā)出加載電流指令，電阻率測(cè)試儀通過(guò)電阻率探頭自動(dòng)對(duì)被測(cè)樣品加載設(shè)定值的連續(xù)電流，由電阻率探頭獲取電阻率信息，并反饋給計(jì)算機(jī)。
[0030]所述步驟(9)的處理和顯示采集結(jié)果是指計(jì)算機(jī)將獲取的電阻率信息繪制成圖形并顯示。
[0031 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0032](I)本發(fā)明裝置及方法能在高溫、高壓和氣體吸附狀態(tài)下對(duì)樣品(如巖石等)進(jìn)行電阻率檢測(cè)；能夠在溫度、圍壓連續(xù)變化時(shí)，記錄樣品的電性參數(shù)變化，以電阻率曲線的形式，清晰、準(zhǔn)確、展示被檢測(cè)物體在電性特征狀況；
[0033](2)本發(fā)明裝置檢測(cè)時(shí)環(huán)境的最高溫度可升至一百二十?dāng)z氏度(目前沒(méi)有氣體吸附的實(shí)驗(yàn)溫度可以達(dá)到幾百度，氣體吸附狀態(tài)下的目前的文獻(xiàn)中通常不超過(guò)100度)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本發(fā)明模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試裝置。
[0035]圖2是本發(fā)明利用模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試的方法的步驟框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0037]如圖1所示，一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，用氣體解吸吸附裝置和加溫加壓裝置模擬地下天然氣儲(chǔ)層中的高溫、高壓環(huán)境，并同時(shí)吸收了電阻率測(cè)試儀的實(shí)時(shí)顯示的特性，可動(dòng)態(tài)、精細(xì)顯示被測(cè)物體在逐漸增壓、增溫的情況下，巖石電性特征發(fā)生改變的過(guò)程。
[0038]本發(fā)明的內(nèi)容包括兩項(xiàng):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制流程
[0039]1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0040]本發(fā)明的系統(tǒng)包括電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置、高溫高壓倉(cāng)、加溫加壓裝置和計(jì)算機(jī)。
[0041]所述電阻率測(cè)試儀完成對(duì)被測(cè)樣品的電阻率檢測(cè)并顯示檢測(cè)結(jié)果。電阻率測(cè)試儀采用市場(chǎng)上已有的產(chǎn)品，市場(chǎng)上的產(chǎn)品型號(hào)很多，基本都能滿足要求，例如SA29-SX650，HS-PSRT等都可以。
[0042]所述氣體解吸吸附裝置完成對(duì)被測(cè)樣品的氣體吸附和計(jì)量。氣體解吸吸附裝置是采用現(xiàn)有市售的氣體解吸吸附裝置，例如可采用型號(hào)為H-sorB2600高壓吸附儀。
[0043]所述高溫高壓倉(cāng)則負(fù)責(zé)對(duì)樣品進(jìn)行加溫、加壓。同時(shí)高溫高壓倉(cāng)內(nèi)還安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，對(duì)倉(cāng)內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。采用現(xiàn)有市售的高溫高壓倉(cāng)即可。對(duì)高溫高壓倉(cāng)的外殼的要求是耐高溫、高壓。高溫高壓倉(cāng)的外殼一般采用耐高溫、高壓的非金屬材料(如聚四氟乙烯)制造。其外殼的耐壓能力還與外殼材料的厚度有關(guān)。
[0044]所述氣體解吸吸附裝置通過(guò)一根金屬管與高溫高壓倉(cāng)上預(yù)留的接口相連接。
[0045]在高溫高壓倉(cāng)內(nèi)安裝有電阻率測(cè)試儀的電阻率探頭，其通過(guò)電纜與所述電阻率測(cè)試儀的其它部分連接。
[0046]對(duì)高溫高壓倉(cāng)的外殼的要求是耐高溫、高壓。高壓倉(cāng)的外殼一般采用耐高溫、高壓的非金屬材料(如聚四氟乙烯)制造。外殼的耐壓能力還與外殼材料的厚度有關(guān)。
[0047]所述加溫加壓裝置采用圓柱筒形壓力室，壓力室外部安裝有筒形定制加熱板，內(nèi)置溫度傳感器，與溫控系統(tǒng)配合控制壓力室內(nèi)部溫度；使用液壓泵站加伺服閥提供壓力。
[0048]高溫高壓倉(cāng)采用正方體形狀，正方體形狀的被測(cè)樣品被耐高溫、高壓的膠套密封包裹后，放置于高溫高壓倉(cāng)內(nèi)。加溫加壓裝置中的油經(jīng)管道連接到高溫高壓倉(cāng)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)控制，給樣品外部施加圍壓(即將整個(gè)樣品浸泡在油中，膠套外部是液體，通過(guò)液體對(duì)膠套包裹的樣品加壓，保證膠套緊緊包裹住樣品。)和溫度(通過(guò)油給樣品加溫)。氣體解吸吸附裝置中的氣體通過(guò)管道連接到膠套內(nèi)，給樣品施加氣壓，等氣體流量計(jì)量達(dá)到平衡后(氣體是直接注入到膠套內(nèi)部的樣品中，氣壓小于膠套外部的液體壓力)，視為樣品已達(dá)到氣體吸附平衡(指樣品整體吸附氣體)。電阻率探頭通過(guò)電纜連接到膠套內(nèi)的樣品表面，電阻率測(cè)試儀通過(guò)電阻率探頭給樣品施加電流，電阻率探頭讀取樣品電阻值信息，并將信息直接返回給計(jì)算機(jī)。
[0049]本發(fā)明系統(tǒng)的使用方法是:實(shí)驗(yàn)人通過(guò)計(jì)算機(jī)向電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置和加溫加壓裝置給出指令，由上述3個(gè)裝置對(duì)高溫高壓倉(cāng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件加載，然后由高溫高壓倉(cāng)內(nèi)的探頭讀取溫度，壓力和電阻率信息，反饋給計(jì)算機(jī)。
[0050]2.控制流程
[0051]本發(fā)明采用全自動(dòng)方式通過(guò)計(jì)算機(jī)及輸入輸出接口及相應(yīng)的軟件控制加溫、加壓和檢測(cè)過(guò)程，如圖2所示，具體工作流程如下:
[0052](I)將被測(cè)樣品安裝在高溫高壓倉(cāng)內(nèi)；
[0053](2)通過(guò)計(jì)算機(jī)上的軟件操作界面設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)，所述實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)包括環(huán)境溫度、圍壓、升溫速度和壓力加載速度；
[0054](3)啟動(dòng)加溫、加壓過(guò)程，開啟圍壓注入泵，將加溫加壓裝置中的油注入高溫高壓倉(cāng)至全部充滿.；
[0055](4)對(duì)樣品進(jìn)行加溫、加壓；
[0056](5)判斷溫度和壓力是否到達(dá)設(shè)定值，如果到達(dá)，則停止加溫、加壓，然后轉(zhuǎn)入步驟
(6)，如果沒(méi)達(dá)到，則返回步驟(4);所述設(shè)定值包括溫度，達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定值(上下浮動(dòng)
0.1度)的時(shí)間不小于30分鐘；壓力達(dá)到設(shè)定值(上下浮動(dòng)0.0lMPa)；
[0057](6)啟動(dòng)氣體解吸吸附裝置對(duì)被測(cè)樣品施加氣壓，即氣體解吸吸附裝置中的氣體通過(guò)管道輸入到高溫高壓倉(cāng)內(nèi)；
[0058](7)當(dāng)氣體解吸吸附裝置上的氣壓表顯示的壓力在12小時(shí)內(nèi)浮動(dòng)小于5%時(shí)，達(dá)到氣體吸附平衡；
[0059](8)啟動(dòng)電阻率測(cè)試儀進(jìn)行電阻率測(cè)試，即由計(jì)算機(jī)給出加載電流指令，電阻率測(cè)試儀通過(guò)電阻率探頭自動(dòng)對(duì)被測(cè)樣品加載設(shè)定值的連續(xù)電流，由電阻率探頭獲取電阻率信息，反饋給計(jì)算機(jī)；
[0060](9)處理和顯示采集結(jié)果，即計(jì)算機(jī)將獲取的電阻率信息繪制成圖形并顯示。
[0061]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實(shí)施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)包括高溫高壓倉(cāng)、電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置、加溫加壓裝置和計(jì)算機(jī)；
在所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)放置有被膠套密封包裹后的被測(cè)樣品；電阻率測(cè)試儀的電阻率探頭安裝在所述膠套內(nèi)，其與被測(cè)樣品的表面接觸，并通過(guò)電纜與電阻率測(cè)試儀的其它部分連接； 所述電阻率測(cè)試儀完成對(duì)被測(cè)樣品的電阻率檢測(cè)并顯示檢測(cè)結(jié)果； 所述氣體解吸吸附裝置通過(guò)管路接入到所述膠套內(nèi)，完成對(duì)被測(cè)樣品的氣體吸附和計(jì)量; 所述加溫加壓裝置通過(guò)油管與高溫高壓倉(cāng)的內(nèi)部連接，通過(guò)油對(duì)被膠套包裹的被測(cè)樣品施加圍壓和溫度； 所述計(jì)算機(jī)對(duì)電阻率測(cè)試儀、氣體解吸吸附裝置和加溫加壓裝置進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:在所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)安裝有溫度傳感器和壓力傳感器，兩者均與計(jì)算機(jī)連接，將采集到的溫度和壓力傳輸給計(jì)算機(jī)；所述電阻率探頭將采集到的電阻值信息傳輸給計(jì)算機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述高溫高壓倉(cāng)是正方體的形狀，所述被測(cè)樣品是正方體的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述膠套是耐高溫高壓膠套。
5.一種利用權(quán)利要求4所述的模擬儲(chǔ)層條件的巖石電阻率測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)將被測(cè)樣品用膠套密封包裹后安裝在高溫高壓倉(cāng)內(nèi)； (2)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)，所述實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)包括環(huán)境溫度、圍壓、升溫速度和壓力加載速度； (3)啟動(dòng)加溫加壓裝置，將加溫加壓裝置中的油注入高溫高壓倉(cāng)內(nèi)至其全部充滿； (4)對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行加溫、加壓； (5)判斷高溫高壓倉(cāng)內(nèi)的溫度和壓力是否到達(dá)設(shè)定值，如果到達(dá)，則停止加溫、加壓，然后轉(zhuǎn)入步驟(6)，如果沒(méi)達(dá)到，則返回步驟(4)； (6)啟動(dòng)氣體解吸吸附裝置對(duì)被測(cè)樣品施加氣壓，即氣體解吸吸附裝置中的氣體通過(guò)管道輸入到高溫高壓倉(cāng)內(nèi)； (7)當(dāng)氣體解吸吸附裝置上的氣壓表顯示的壓力在12小時(shí)內(nèi)浮動(dòng)小于5%時(shí)，達(dá)到氣體吸附平衡； (8)啟動(dòng)電阻率測(cè)試儀進(jìn)行電阻率測(cè)試； (9)處理和顯示采集結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(5)中，到達(dá)設(shè)定值是指溫度和壓力達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定值的時(shí)間不小于30分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(8)中的所述電阻率測(cè)試是指由計(jì)算機(jī)向電阻率測(cè)試儀發(fā)出加載電流指令，電阻率測(cè)試儀通過(guò)電阻率探頭自動(dòng)對(duì)被測(cè)樣品加載設(shè)定值的連續(xù)電流，由電阻率探頭獲取電阻率信息，并反饋給計(jì)算機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述步驟(9)的處理和顯示采集結(jié)果是指計(jì)算機(jī)將獲取的電阻率信息繪制成圖形并顯示。
【文檔編號(hào)】G01R27/02GK103675452SQ201210330777
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】周楓, 奚相, 虞立, 王輝明, 劉東方 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院