一種各向異性滲透率張量的測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定滲透率張量的測試方法，該方法主要以滲透率張量的不變性為理論基礎(chǔ)，提出了測試各向異性滲透率張量的方法。給出了實驗數(shù)據(jù)處理及各向異性滲透率張量主值及其方向的方法。其步驟主要包括：(1)制作巖樣，(2)測試，(3)測量，(4)計算。本發(fā)明以張量不變性理論基礎(chǔ)，將原理和方法結(jié)合在了一起；而且只需要測定三個不同方向的滲透就可以計算出滲透率張量，工作量小，計算量小。
【專利說明】-種各向異性滲透率張量的測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種測定儲層滲透率的方法，尤其是各向異性地層的滲透率張量的方 法，主要設(shè)及一種各向異性滲透率張量的測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 實際油藏都表現(xiàn)出滲透率非均質(zhì)性和各向異性。各向異性儲層滲透率是油氣田開 發(fā)的重要巖石物性參數(shù)，它將影響油藏的布井方式、井距大小W及人工壓裂等方案的編制 與實施。在油氣田開發(fā)過程中，目前考慮了滲透率的各向異性，特別是有關(guān)油氣藏數(shù)值模擬 的商業(yè)軟件基本上都能處理滲透率各向異性模型。然而商業(yè)軟件中的原始數(shù)據(jù)不是滲透率 各向異性張量，因此直接獲取滲透率張量對于提高數(shù)值模擬精度顯得尤為重要。尤其是對 于非均質(zhì)性和各向異性顯著的油藏，商業(yè)軟件的模擬結(jié)果存在著更大的偏差。針對該樣的 油藏，采用滲透率張量對油藏進行描述，為油藏數(shù)值模擬提供更加準確的巖性參數(shù)，提高油 藏數(shù)值模擬計算結(jié)果的準確度。采用直接測量滲透率各向異性張量，能有效地提高油藏數(shù) 值模擬研究精度，為油氣田開發(fā)提供理論基礎(chǔ)，對于指導(dǎo)油氣田開發(fā)具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] (一）發(fā)明目的
[0004] 本發(fā)明提出的一種各向異性滲透率張量的測試方法，借助常規(guī)氣測滲透率儀器， 只需要測定任意=個不同方向的滲透率，即可計算出滲透率張量的最大最小值。本發(fā)明不 能用于沿全直巖屯、水平方向鉆取巖樣的疏松砂巖，也不能用于測定非均質(zhì)嚴重的巖石。
[000引（二）技術(shù)方案
[0006] 1. 一種各向異性滲透率張量的測試方法，包括W下步驟：
[0007] (1)制作巖樣；沿垂直于全直巖屯、軸線3個不同方向鉆取直徑為25mm或38mm、長 度為60?80mm的巖樣，并打磨使巖樣兩端平整，同時根據(jù)全直巖屯、上標定的參考方位角測 定3個巖樣的方位角，其取值范圍為0?360°，W正北方向為參考方位角；將3塊巖樣標 記為1號、2號和3號；設(shè)1號巖樣的方位角為a 1，2號巖樣的方位角為a 2, 3號巖樣的方 位角為a 3;
[000引 （2)測試；關(guān)閉氣相滲透率儀面板上的各閥口；將巖樣裝入氣相滲透率儀巖屯、夾 持器；用鋼柱塞將巖樣向上梓緊，梓緊手輪；將放空閥打開，再關(guān)閉；將環(huán)壓閥打開，環(huán)壓力 表顯示壓力為0. 8?0. 9MPa，之后再關(guān)閉環(huán)壓閥；開氣源閥，順時針調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器，一般 由小到大調(diào)節(jié)，調(diào)至上流壓力P1 ;在P1下選擇流量計，先大后小，在滿足要求時，盡量選用 小量程的流量計，如果在P1下，流量計無法讀數(shù)，就把壓力P1上調(diào)，直到流量計可讀數(shù)為 止；并讀出壓力P1和流量大??；測出第一個點后，上調(diào)壓力大小，在不同的壓力下讀取對應(yīng) 的流量值；每塊巖樣應(yīng)測5個壓力點，最高壓力應(yīng)小于環(huán)壓關(guān)氣源閥，逆時針轉(zhuǎn)動壓力調(diào)節(jié) 器，使上流壓力降為0,先關(guān)環(huán)壓閥，再開放空閥，使環(huán)壓降為0,取出巖樣，將儀器復(fù)位；3個 巖樣進行同樣的測試；采用氣測法測定該3個小巖屯、的絕對滲透率；
[0009] (3)測量；測量巖屯、的直徑和長度，每個參數(shù)測3個值，每次測量之間存在一定的 相對角度差，取平均值；再通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器，測量5個上流壓力下的流量，對3個巖樣按 照前面測量步驟進行同樣的測量，得到3個巖樣的流量；
[0010] (4)計算；根據(jù)氣體滲透率公式計算不同壓力倒數(shù)對應(yīng)的滲透率，并繪制關(guān)系曲 線，又根據(jù)直線外推在縱坐標上的截距為巖樣的真實絕對滲透率而獲得巖樣的方向滲透 率，后面計算滲透率張量用；對3個巖樣進行同樣的計算而得到3個方向的滲透率Ki、K2和 Ks;再根據(jù)坐標變換關(guān)系，反解出滲透張量的主值，最大滲透率K m"、最小滲透率Kmi。和主方 向。
[0011] 進一步的，步驟2所述的巖屯、夾持器未放巖樣時，絕對不能加環(huán)壓，防止損壞橡皮 筒。
[0012] 進一步的，步驟2或3所述的調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器每次調(diào)壓時流量計為關(guān)閉狀態(tài)。
[0013] 進一步的，步驟2或3所述的測量氣體流量時，一次只能用一只流量計，其它流量 計應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0014] 進一步的，步驟2或3所述的每次調(diào)壓時流量計為關(guān)閉狀態(tài)。
[0015] 進一步的，步驟4所述的坐標變換關(guān)系方法具體為：
[0016] 由于平面各向異性滲透率張量是2X2的正定對稱矩陣
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種各向異性滲透率張量的測試方法，包括以下步驟： (1) 制作巖樣：沿垂直于全直巖心軸線3個不同方向鉆取直徑為25mm或38mm、長度為 60?80mm的巖樣，并打磨使巖樣兩端平整，同時根據(jù)全直巖心上標定的參考方位角測定3 個巖樣的方位角，其取值范圍為〇?360°，以正北方向為參考方位角；將3塊巖樣標記為1 號、2號和3號；設(shè)1號巖樣的方位角為ap2號巖樣的方位角為a2, 3號巖樣的方位角為 a 3； (2) 測試：關(guān)閉氣相滲透率儀面板上的各閥門；將巖樣裝入氣相滲透率儀巖心夾持器； 用鋼柱塞將巖樣向上擰緊，擰緊手輪；將放空閥打開，再關(guān)閉；將環(huán)壓閥打開，環(huán)壓力表顯 示壓力為0. 8?0. 9MPa，之后再關(guān)閉環(huán)壓閥；開氣源閥，順時針調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器，一般由小 到大調(diào)節(jié)，調(diào)至上流壓力Pl;在Pl下選擇流量計，先大后小，在滿足要求時，盡量選用小量 程的流量計，如果在Pl下，流量計無法讀數(shù)，就把壓力Pl上調(diào)，直到流量計可讀數(shù)為止；并 讀出壓力Pl和流量大??；測出第一個點后，上調(diào)壓力大小，在不同的壓力下讀取對應(yīng)的流 量值；每塊巖樣應(yīng)測5個壓力點，最高壓力應(yīng)小于環(huán)壓關(guān)氣源閥，逆時針轉(zhuǎn)動壓力調(diào)節(jié)器， 使上流壓力降為0,先關(guān)環(huán)壓閥，再開放空閥，使環(huán)壓降為0,取出巖樣，將儀器復(fù)位；3個巖 樣進行同樣的測試；采用氣測法測定這3個小巖心的絕對滲透率； (3) 測量：測量巖心的直徑和長度，每個參數(shù)測3個值，每次測量之間存在一定的相對 角度差，取平均值；再通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器，測量5個上流壓力下的流量，對3個巖樣按照前 面測量步驟進行同樣的測量，得到3個巖樣的流量； (4) 計算：根據(jù)氣體滲透率公式計算不同壓力倒數(shù)對應(yīng)的滲透率，并繪制關(guān)系曲線，又 根據(jù)直線外推在縱坐標上的截距為巖樣的真實絕對滲透率而獲得巖樣的方向滲透率，后面 計算滲透率張量用；對3個巖樣進行同樣的計算而得到3個方向的滲透率K1^PK3;再根 據(jù)坐標變換關(guān)系，反解出滲透張量的主值，最大滲透率Kniax、最小滲透率Kniin和主方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟2 所述的巖心夾持器未放巖樣時，絕對不能加環(huán)壓，防止損壞橡皮筒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟2 或3所述的調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器每次調(diào)壓時流量計為關(guān)閉狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟2 或3所述的測量氣體流量時，一次只能用一只流量計，其它流量計應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟2 或3所述的每次調(diào)壓時流量計為關(guān)閉狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟4 所述的坐標變換關(guān)系方法具體為： 由于平面各向異性滲透率張量是2X2的正定對稱矩陣

如果x-y坐標系與x' -y'坐標系之間的旋轉(zhuǎn)角度為a。這兩組坐標系之間的坐標變 換關(guān)系為：
根據(jù)式（3)，存在旋轉(zhuǎn)角a使?jié)B透率張量在x' -y'坐標系中的分量Kxx、Kyy、Kxy和Kyx 可以由張量主值表示： Kxx=Kmaxcos2 (a) +Kminsin2 (a) (4) Kxy= Kyx=Kmaxcos(a)sin(a) -Kminsin(a)cos(a) (5) Kyy= K腸x sin2 ( a ) +Kniin cos2 ( a ) (6) 建立上述關(guān)系式后，該測試方法包括以下計算步驟： 將3個方位角以及方向滲透率代入（4)列出方程組K1=Kmaxcos2(a「a)+Kminsin2(a「a) (7) K2=Kmaxcos2(a2-a)+Kminsin2(a2-a) (8) K3=Kmaxcos2 (a3-a) +Kminsin2 (a3-a) (9) 聯(lián)立（7)、⑶和（9)，解之得：最大滲透率Kmax、最小滲透率Kmin和最大滲透率的方位角a〇
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種各向異性滲透率張量的測試方法，其特征在于：步驟4 所述的在計算時，公式中的壓力為絕對壓力。
【文檔編號】G01N15/08GK104502252SQ201510002063
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月4日
【發(fā)明者】胡書勇, 馬俊修, 張烈輝, 卓仁燕, 羅建新, 李勇凱 申請人:西南石油大學(xué)