本發(fā)明涉及低滲透油藏壓驅開發(fā)，具體涉及一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置與方法。

背景技術：

1、針對低滲透油藏所存在的注水井注不進水、采油井采不出油的現(xiàn)狀，本領域技術人員開展了一系列高壓注水先導試驗，并取得了一定的成果。根據(jù)現(xiàn)場實踐，本領域技術人員提出了壓驅技術，將水力壓裂設備與注水開發(fā)相結合，配合大排量的高壓泵注設備高于地層破裂壓力進行短期高壓注水，使得井筒周圍的巖石發(fā)生破裂形成裂縫，在較短時間內提高油藏壓力、改善滲流能力，提高了油井產(chǎn)能及油藏采收率。

2、基于現(xiàn)場實踐的認知，可以推斷出低滲透油藏壓驅過程中注水井周圍儲層巖石產(chǎn)生大量裂縫，但是，油田現(xiàn)場施工中難以直接獲取儲層內部結構變化，從而導致對壓驅裂縫的展布形態(tài)和壓驅機理認識不清。室內物理模擬實驗研究壓驅過程時，通用巖心夾持器的工作特點是注入壓力必須小于圍壓，而圍壓高于注入壓力則會使得巖心無法快速注入流體產(chǎn)生壓裂縫。因此，亟需提出一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置與方法，準確獲取低滲透和致密儲層巖心壓驅過程中的裂縫展布形態(tài)和壓驅破裂壓力，研究低滲透巖心壓驅過程中裂縫的延伸和擴展。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決上述問題，提出了一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置與方法，實現(xiàn)了對油田現(xiàn)場壓驅施工時儲層內部裂縫生成過程的真實模擬，為研究壓驅前后儲層內部的裂縫變化提供了技術支持，有利于指導儲層的壓驅開發(fā)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置，包括供液系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、兩段控壓式巖心夾持器、壓力加載系統(tǒng)、ct掃描儀和計量裝置；

4、所述供液系統(tǒng)包括恒速恒壓泵和三個中間容器，三個中間容器分別為地層水中間容器、油中間容器和壓驅液中間容器，恒速恒壓泵通過四通閥分別與地層水中間容器、油中間容器和壓驅液中間容器的高壓注液管道相連接，用于向兩段控壓式巖心夾持器中注入流體；所述地層水中間容器、油中間容器和壓驅液中間容器的流出端均連接有高壓出液管道，各高壓出液管道通過六通閥與設置于兩段控壓式巖心夾持器注入端的注入管道相連接，兩段控壓式巖心夾持器的流出端通過排出管道與計量裝置相連接，所述排出管道上設置有回壓閥和出口控制閥；

5、所述兩段控壓式巖心夾持器用于壓力驅替對巖心樣品進行夾持；所述ct掃描儀與兩段控壓式巖心夾持器配套設置，用于實時監(jiān)測壓驅過程中巖心樣品的裂縫形態(tài)；

6、所述兩段控壓式巖心夾持器和供液系統(tǒng)中的三個中間容器分別與溫度控制系統(tǒng)相連接，用于控制注入巖心樣品中的流體溫度；

7、所述壓力加載系統(tǒng)包括圍壓伺服泵和手動高壓泵，其中，所述圍壓伺服泵通過前端壓力注入管道與兩段控壓式巖心夾持器相連接，用于向兩段控壓式巖心夾持器內巖心樣品的前端施加圍壓；所述手動高壓泵通過后端壓力注入管道與兩段控壓式巖心夾持器相連接，用于向兩段控壓式巖心夾持器內巖心樣品的后端施加圍壓；所述后端壓力注入管道上設置有三通閥，回壓閥通過回壓閥連接管道與三通閥相連接。

8、優(yōu)選地，所述兩段控壓式巖心夾持器包括筒體、前密封蓋和后密封蓋，所述筒體內置有巖心樣品，巖心樣品兩端分別采用前密封蓋和后密封蓋相密封；所述巖心樣品一端設置有注水孔，另一端設置有出水孔，巖心實驗外套設有橡膠套，橡膠套上設置有分隔裝置，將橡膠套與兩段控壓式巖心夾持器筒體內壁之間所圍成的環(huán)形空腔分隔為前端腔體和后端腔體；

9、所述筒體外壁上設置有前端圍壓注入孔和后端圍壓注入孔；所前端圍壓注入孔與前端腔體相連通，且與前端壓力注入管道相連接；所述后端圍壓注入孔與后端腔體相連通，且與后端壓力注入管道相連接；

10、所述前密封蓋和后密封蓋上均設置有插入孔；所述注入管道的流出端依次經(jīng)過前密封蓋的插入孔和注水孔，插入與巖心樣品內，用于向巖心樣品注入流體；所述排出管道的流入端依次經(jīng)過后密封蓋的插入孔和出水孔，插入巖心樣品內，用于排出巖心樣品內的流體。

11、優(yōu)選地，所述六通閥上設置有注入壓力表；所述前端壓力注入管道靠近圍壓伺服泵處設置有前端圍壓壓力表；所述后端壓力注入管道靠近手動高壓泵處設置有后端圍壓壓力表。

12、優(yōu)選地，所述溫度控制系統(tǒng)設置為恒溫箱。

13、優(yōu)選地，所述圍壓伺服泵與注入壓力表相連接，用于實時獲取巖心樣品內流體的注入壓力。

14、一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗方法，采用如上所述的基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置，基于恒速法測量巖心樣品的壓驅破裂壓力和裂縫形態(tài)，包括以下步驟：

15、步驟1，制備巖心樣品，在巖心樣品側壁中心處鉆取用于模擬壓裂射孔的圓形凹槽，對巖心樣品進行表面清洗、烘干、抽真空、飽和地層水后置于兩段控壓式巖心夾持器中；

16、步驟2，將地層水、油和壓驅液對應注入地層水中間容器、油中間容器和壓驅液中間容器中；

17、步驟3，根據(jù)預設的前端圍壓值控制圍壓伺服泵向兩段控壓式巖心夾持器的前端空腔內施加圍壓，根據(jù)預設的后端圍壓值控制手動高壓泵向兩段控壓式巖心夾持器的后端空腔內施加圍壓，此時前端圍壓值與后端圍壓值相等，同時，根據(jù)待模擬儲層的地層溫度控制溫度控制系統(tǒng)，使得中間容器內的流體溫度和兩段控壓式巖心夾持器內巖心樣品的溫度恒溫于地層溫度，再調節(jié)四通閥、六通閥和出口控制閥，利用恒溫恒壓泵將地層水中間容器內的地層水注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用地層水對巖心樣品進行驅替，根據(jù)注入壓力表的示數(shù)獲取地層水注入壓力，并利用計量裝置測量排出管道的出水量，待地層水注入壓力和出水量穩(wěn)定后，計算巖心初始水測滲透率；

18、步驟4，調節(jié)四通閥和六通閥，控制恒速恒壓泵按照預設流速將油中間容器內油注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用油對巖心樣品進行驅替，利用計量裝置測量排出管道的出水量，當巖心樣品達到初始含油狀態(tài)時，排出管道的出水量不再增加，利用ct掃描儀對初始含油狀態(tài)下的巖心樣品進行ct掃描，得到初始含油狀態(tài)下所對應的巖心三維數(shù)據(jù)體并構建三維數(shù)字巖心，得到初始含油狀態(tài)下巖心樣品的微觀孔隙結構；

19、步驟5，控制圍壓伺服泵和手動高壓泵，根據(jù)待模擬儲層的地層壓力利用手動高壓泵向兩段控壓式巖心夾持器的后端空腔內施加后端圍壓，同時利用圍壓伺服泵向兩段控壓式巖心夾持器的前端空腔內施加前端圍壓，使得前端圍壓大于后端圍壓，調節(jié)四通閥和六通閥，控制恒速恒壓泵使得兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力逐漸增大至后端圍壓值后，繼續(xù)控制恒速恒壓泵增大兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力且保證流體注入過程中前端圍壓始終大于兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力，將壓驅液中間容器內的壓驅液注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用壓驅液對巖心樣品進行驅替，觀察注入壓力表，并利用計量裝置測量排出管道的出油量，得到壓驅液注入壓力、采收率隨時間的變化曲線；

20、步驟6，待注入壓力表示數(shù)穩(wěn)定后，按照預設的壓力梯度控制恒溫恒壓泵逐級提高壓驅液的注入速度，得到不同流速下的注入壓力變化曲線，觀察注入壓力表的示數(shù)直至出現(xiàn)壓力突降，此時巖心樣品產(chǎn)生裂縫，根據(jù)壓力突降時注入壓力表的示數(shù)確定壓驅臨界破裂壓力，并利用ct掃描儀對裂縫產(chǎn)生后的巖心樣品進行ct掃描，得到裂縫產(chǎn)生后的巖心三維數(shù)據(jù)體并構建三維數(shù)字巖心，得到裂縫產(chǎn)生后巖心樣品的微觀孔隙結構和裂縫形態(tài)。

21、一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗方法，采用如上所述的基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置，基于恒壓法模擬壓驅裂縫擴展規(guī)律和壓驅提高采收率效果，包括以下步驟：

22、步驟1，制備兩塊相同的巖心樣品，在巖心樣品側壁中心處鉆取用于模擬壓裂射孔的圓形凹槽，對巖心樣品進行表面清洗、烘干、抽真空、飽和地層水后，任意選取一塊巖心樣品置于兩段控壓式巖心夾持器中；

23、步驟2，將地層水、油和壓驅液對應注入地層水中間容器、油中間容器和壓驅液中間容器中；

24、步驟3，根據(jù)預設的前端圍壓值控制圍壓伺服泵向兩段控壓式巖心夾持器的前端空腔內施加圍壓，根據(jù)預設的后端圍壓值控制手動高壓泵向兩段控壓式巖心夾持器的后端空腔內施加圍壓，此時前端圍壓值與后端圍壓值相等，同時，根據(jù)待模擬儲層的地層溫度控制溫度控制系統(tǒng)，使得中間容器內的流體溫度和兩段控壓式巖心夾持器內巖心樣品的溫度恒溫于地層溫度，再調節(jié)四通閥、六通閥和出口控制閥，利用恒溫恒壓泵將地層水中間容器內的地層水注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用地層水對巖心樣品進行驅替，根據(jù)注入壓力表的示數(shù)獲取地層水注入壓力，并利用計量裝置測量排出管道的出水量，待地層水注入壓力和出水量穩(wěn)定后，計算巖心初始水測滲透率；

25、步驟4，調節(jié)四通閥和六通閥，控制恒速恒壓泵按照預設流速將油中間容器內油注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用油對巖心樣品進行驅替，利用計量裝置測量排出管道的出水量，當巖心樣品達到初始含油狀態(tài)時，排出管道的出水量不再增加，利用ct掃描儀對初始含油狀態(tài)下的巖心樣品進行ct掃描，得到初始含油狀態(tài)下所對應的巖心三維數(shù)據(jù)體并構建三維數(shù)字巖心，得到初始含油狀態(tài)下巖心樣品的微觀孔隙結構；

26、步驟5，控制圍壓伺服泵和手動高壓泵，根據(jù)待模擬儲層的地層壓力利用手動高壓泵向兩段控壓式巖心夾持器的后端空腔內施加后端圍壓，同時利用圍壓伺服泵向兩段控壓式巖心夾持器的前端空腔內施加前端圍壓，使得前端圍壓大于后端圍壓，調節(jié)四通閥和六通閥，控制恒速恒壓泵使得兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力逐漸增大至后端圍壓值后，繼續(xù)控制恒速恒壓泵增大兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力且保證流體注入過程中前端圍壓始終大于兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力，將壓驅液中間容器內的壓驅液注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用壓驅液對巖心樣品進行驅替，觀察注入壓力表，并利用計量裝置測量排出管道的出油量，得到壓驅液注入壓力、采收率隨時間的變化曲線；

27、步驟6，待注入壓力表示數(shù)穩(wěn)定后，按照預設的壓力梯度控制恒溫恒壓泵逐級提高壓驅液的注入速度，得到不同流速下的注入壓力變化曲線，觀察注入壓力表的示數(shù)直至出現(xiàn)壓力突降，此時巖心樣品產(chǎn)生裂縫，根據(jù)壓力突降時注入壓力表的示數(shù)確定壓驅臨界破裂壓力，并利用ct掃描儀對裂縫產(chǎn)生后的巖心樣品進行ct掃描，得到裂縫產(chǎn)生后的巖心三維數(shù)據(jù)體并構建三維數(shù)字巖心，得到裂縫產(chǎn)生后巖心樣品的微觀孔隙結構和裂縫形態(tài)；

28、步驟7，采用另一塊巖心樣品替換兩段控壓式巖心夾持器中的巖心樣品，重復步驟3和步驟4，得到替換后巖心樣品在初始含油狀態(tài)下的微觀孔隙結構；

29、步驟8，根據(jù)注入壓力表的示數(shù)，控制圍壓伺服泵向兩段控壓式巖心夾持器前端空腔內施加的圍壓值高于兩段控壓式巖心夾持器內流體的注入壓力，根據(jù)步驟6中所確定的壓驅臨界破裂壓力設置恒溫恒壓泵，控制恒溫恒壓泵在壓驅臨界破裂壓力條件下將壓驅液中間容器內的壓驅液注入至巖心中，利用壓驅液對巖心樣品進行驅替，并利用計量裝置測量排出管道的出油量和壓驅液流量；

30、步驟9，待向兩段控壓式巖心夾持器內注入預設量的壓驅液后，利用ct掃描儀對壓驅液注入后的巖心樣品進行ct掃描，得到當前狀態(tài)下巖心樣品所對應的三維數(shù)字巖心和孔隙結構；

31、步驟10，壓驅液注入完畢后，調整四通閥和六通閥，控制恒溫恒壓泵將地層水中間容器內的地層水以恒定速度注入至兩段控壓式巖心夾持器中，利用地層水對巖心樣品進行驅替，直至計量裝置測量的出油量不再變化時，結束對巖心樣品的地層水驅替，再次利用ct掃描儀對巖心樣品進行ct掃描，得到壓驅完成后巖心樣品所對應的三維數(shù)字巖心和孔隙結構。

32、本發(fā)明所帶來的有益技術效果：

33、(1)本發(fā)明提出了一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置，通過在兩段控壓式巖心夾持器內設置前端空腔和后端空腔，向巖心試樣的前半段和后半段施加不同的圍壓，使得巖心樣品注入端的圍壓大于流體的注入壓力，有效保證了壓驅液以高壓力注入巖心樣品內部，避免了實驗過程中巖石樣品壓驅液的注入壓力高于其所受的圍壓使得巖心夾持器漏液導致實驗失敗的問題，真實還原了儲層內巖石的驅壓過程。

34、(2)本發(fā)明還提出了一種基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗方法，配合基于ct掃描的兩段式巖心壓驅實驗裝置利用巖心樣品模擬儲層內巖石的驅壓過程，實驗過程中通過在巖心樣品內外形成壓差使得巖心破裂，并配合ct掃描獲取巖心樣品的裂縫形態(tài)和孔隙結構，實現(xiàn)了對壓驅破裂壓力、裂縫形態(tài)、壓驅裂縫擴展規(guī)律和壓驅提高采收率效果的精確模擬，有利于研究壓驅后巖石內部的裂縫延伸和拓展，為改善油藏的滲流能力、提高油井的產(chǎn)能和采收率提供了依據(jù)。