孔隙度及渗透率测量的方法45页PPT
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物理实验技术中的渗透率测量方法与技巧引言渗透率是指流体在固体或多孔介质中传递的能力,是描述固体孔隙结构与流体传递特性的重要参数。
在物理实验中,准确测量渗透率对于研究材料的渗透性质和分析流体在多孔介质中的行为具有关键意义。
本文将介绍几种常见的渗透率测量方法与技巧。
一、常规法测量渗透率常规法测量渗透率是目前应用最广泛和成熟的方法之一。
该方法通常使用固态试样,通过测量流体在试样中的渗透速度来计算渗透率。
具体操作步骤如下:1. 准备试样:选择材料并加工成合适的形状和尺寸。
常见的试样形状包括圆片、方块等。
试样的孔隙率和孔径大小对结果有一定影响。
2. 构建实验装置:通常使用渗流器和流体供应系统组成实验装置。
渗流器应具备压力调节和温度控制功能,以保障流体在试样中的稳定渗透。
3. 测量流量和压差:通过流量计和压力传感器测量流体在试样中的流量和压差。
流量和压差的变化趋势可以反映渗透率的变化规律。
4. 计算渗透率:根据流量和压差的测量结果,可以利用达西定律或庄心法则等计算方法得到试样的渗透率。
二、压汞法测量渗透率压汞法是一种非常经典的测量渗透率的方法,适用于具有密闭孔隙结构的材料。
它利用压汞仪在不同压力条件下测量试样的孔隙度,并将数据与经验公式对应,从而计算渗透率。
下面是使用压汞法测量渗透率的一般步骤:1. 试样预处理:将试样表面处理成光滑均匀的状态,以确保汞在试样中受到均匀分布。
2. 试样固定和浸润:将试样放置在压汞仪内固定好,并浸润试样到一定压力,使汞能够填满孔隙。
3. 参数测量与记录:根据压汞仪的操作说明,测量不同压力下试样内外周围的汞柱高度,并记录数据。
4. 计算渗透率:根据实验数据和经验公式,利用压汞曲线对试样进行拟合,并由此计算出渗透率。
三、数值模拟与计算分析随着计算机技术的发展,数值模拟与计算分析在渗透率测量中也越来越得到重视。
通过建立数学模型和计算流体力学方法,可以模拟多孔介质中流体的传递过程,并进一步计算出渗透率。
第三章§3.1 概述本章将介绍几种在小直径孔中常用的测定含水层参数方面的技术方法。
在建设前的可行性研究阶段以及在建设期间,该技术能很好地解决防渗工程所涉及到的坝址地质构造方面的问题。
众所周知,缺乏足够详细坝址地质构造资料是引起垮坝事故的重要因素之一。
通常,大多数含水层的水力参数的差别都较大,甚至局部范围内也是如此。
如果不引起注意,在很多情况下则会酿成严重的后果。
用来表示含水层差异性的最重要定量化参数是地层的水力传导性,即常说的渗透性。
许多研究表明这个参数随着深度变化而发生着相当大的变化。
许多研究者已经提出了孔中测定地层渗透性的技术方法,其中人工和天然示踪方法将在第七章中详细描述。
一般都是采用注水试验进行测定渗透性的。
通过低精度方法就可获得孔所在区域测点附近地层的局部渗透性。
渗透试验通常是在钻孔期间进行的,但有时也在已钻孔中进行。
此时,套管的特性(特别是渗透性)以及套管与周围孔壁之间的填砾等钻孔的结构特征可能影响测量精度。
因此,进行试验的套管段需打上滤孔。
同时为确保被测地层不会受到套管渗透性的影响,需检查套管表面滤孔所占整个面积的比例是否足够大,即滤管的渗透性是否远大于岩石地层的渗透性,如大于10倍。
滤管的渗透性可用许多方法近似地计算。
通常,滤孔所占表面积的比例在1-5%之间就可以满足要求。
另外,使用已钻孔进行试验时,套管与孔壁之间并不接触,这也有可能带来一定的误差。
通常钻孔的直径比套管的直径大一些,如果钻孔与套管之间存在间隙,即使孔中使用了阻止垂向流的止水塞,水仍然可以顺着这些间隙垂向流动,这时渗透性测量则可能产生很大的误差。
即使用砾石将孔壁与套管之间的间隙填满,但因为一般填砾的渗透性远大于地层的渗透性,效果也是和没有填砾时一样的。
通常基于抽水试验测定渗透性的方法所得到的参数,比本章介绍的测定方法更准确一些。
但对于渗透性较差的地层,抽水影响半径太小,进行抽水实验是不可取的,因而该方法在大坝建筑物或进行大坝渗漏调查中很少使用。
《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》(委员会送审稿)编制说明国家能源页岩气研发(实验)中心2015年06月一、任务来源及工作简要过程《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》为能源行业页岩气标准化技术委员会标准制订项目。
根据能页标[2015]4号文件《关于印发2015年页岩气标准制修订和标准科研工作协调会会议纪要的通知》的精神,该标准由国家能源页岩气研发(实验)中心、中国石油化工股份有限公司华东分公司石油勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡地质实验研究所等单位共同承担。
按照标准制起草工作程序的要求,成立了标准制定工作组,从2015年1月开始到2015年12月30日,完成了标准讨论稿、征求意见稿、送审稿的起草工作。
制定的简要过程如下:(一)制定标准编写大纲(1月1日~3月20日)1月1日~2月20日,制定工作运行计划,设计调查表格,收集本标准引用的标准。
2月21日~3月20日,编制了本标准的制定大纲。
(二)编写标准工作组讨论稿(3月21日~4月30日)3月21日~4月30日,完成《页岩岩心孔隙度和渗透率的测定》的工作组讨论稿,由国家能源页岩气研发(实验)中心牵头,征集参加编制单位的修改意见,并进行梳理和汇总。
(三)编写征求内部意见和编制说明(5月1日~5月30日)国家能源页岩气研发(实验)中心组织编写人员召开讨论会,对工作组讨论稿进行了充分的讨论。
在讨论的基础上,将讨论稿发送至参编单位征求意见,进行了再次修改完善,并编写了编制说明。
(四)征求意见(6月1日~6月30日)秘书处6月初统一将征求意见稿发给中石油、中石化、中海油等单位收到意见。
(五)修改征求意见稿,形成送审稿(7月1日~7月30日)7月1日~7月30日:收到专家意见后,参与编写人员进行了认真研究,对征求意见稿进行了修改,最终形成了送审稿。
实验三 岩石绝对渗透率的测定一 实验内容用气测渗透率仪,以氮气为工作介质,测量气体通过岩样两端的压力p 1、p 2以及通过岩心气体在平均压力12()/2p p p =+下的气体体积流量0Q ,将测量参数直接代入达西公式计算得到实验岩心的气体渗透率g K ,然后用直线外推法求得岩心的克氏渗透率∞K (=岩心的绝对渗透率) 。
二 实验仪器设备气测渗透率仪、岩心夹持器、柱塞岩心、氮气瓶、游标卡尺、盒式气压计。
三 实验原理渗透率的大小表示多孔介质(岩石)允许流体通过能力的大小,其单位为μm 2。
气体在多孔介质中流动时,根据达西定律可得气体渗透率的公式为:102212210()a g Q p L K A p p μ−=⨯− (3-1) 式中:g K —气体渗透率,μm 2;0Q —岩心出口端的气体体积流量,cm 3/s ;L —岩心长度,cm ; A —岩心横截面积,cm 2; p a —大气压(绝对),MPa ; p 1—岩心进口端的绝对压力,MPa ; p 2—岩心出口端的绝对压力,MPa ;μ—实验温度和大气压下的气体粘度,mPa s ⋅(查表3-1得到)。
实验岩心几何尺寸用游标卡尺直接测量,进口端压力1p 用气测渗透率仪测量,出口端压力2p 等于大气压(大气压由盒式气压计读取),出口端的气体体积流量Q 0用气测渗透率仪测量。
为了满足线性渗流条件,应用0Q /p L −∆关系曲线(△p =p 1-p 2)直线段数据代入公式计算K g 。
考虑滑脱效应的影响,根据1g K p −直线(()12=+/2p p p )外推到纵坐标的截距求得克氏渗透率K ∞(=绝对渗透率)。
表3-1 大气压下氮气的粘度(mPa·s)四气测渗透率仪流程及其工作原理气测渗透率仪流程如图3-1所示。
图3-1 气测渗透率实验流程示意图该仪器以氮气为工作介质,采用单向流、转子流量计气测岩石渗透率。
测量p为大气压(由压力表测实验岩心两端压差,岩心出口端接转子流量计,其压力2盒式气压计读取),因此岩心测量压力表显示的表压值,即为岩心两端的压差。
渗透率及其测定渗透率:英文:intrinicpermeability释文:压力梯度为1时,动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度。
量纲为[[L2]。
是表征土或岩石本身传导液体能力的参数。
其大小与孔隙度、液体渗透方向上空隙的几何形状、颗粒大小以及排列方向等因素有关,而与在介质中运动的液体性质无关。
渗透率(k)用来表示渗透性的大小。
在一定压差下,岩石允许流体通过的性质称为渗透性;在一定压差下,岩石允许流体通过的能力叫渗透率。
分类:油藏空气渗透率/(mD)气藏空气渗透率/(mD)特高≥1000≥500高≥500~<1000≥100~<500中≥50~<500≥10~<100低≥5~<50≥1.0~<10特低<5<1.0绝对渗透率用空气测定的介质渗透率叫绝对渗透率,也叫空气渗透率。
它反映介质的物理性质。
有效渗透率(相渗透率)英文:Effectivepermeability释文:在非饱和水流运动条件下的多孔介质的渗透率。
多相流体在多孔介质中渗流时,其中某一项流体的渗透率叫该项流体的有效渗透率,又叫相渗透率。
相对渗透率多相流体在多孔介质中渗流时,其中某一项流体的相渗透率与该介质的绝对渗透率的比值叫相对渗透率,用百分数表示。
孔隙渗透率是单根孔隙的渗透率,地层渗透率是孔隙渗透率折算到整个地层截面积之上的渗透率。
孔隙渗透率通常很大,但地层渗透率却不大。
地层渗透率是岩石孔隙特性的综合反映。
孔隙半径、孔隙密度和孔喉比对地层渗透率均产生影响。
孔喉比对渗透率的影响很大,喉道大小是制约渗透率的重要因素。
压汞仪是测定岩心孔径分布及计算渗透率等参数最便捷有效的工具。
从压汞仪软件上可以直接得到以下数据:累积孔体积-压力或孔直径曲线累积比表面积-压力或孔直径曲线微分的孔体积-压力或孔直径曲线孔分数-压力或孔直径:孔径分布图颗粒大小分布(MS和SS理论)孔曲率渗透率孔喉比分形维数(表面粗糙度的指标)还可以计算得出以下孔隙结构特征参数:为了对不同类型的岩心的孔隙结构进行定量分析,根据恒速压汞实验结果,结合国内外近十年来恒速压汞的应用成果,我们对相关孔隙结构特征参数的定义如下。