页岩气渗透率孔隙度测量方法
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中国石油大学 油层物理 实验报告实验日期: 成绩:班级: 学号: 姓名: 教师: 同组者:岩石孔隙度的测定一、实验目的1. 巩固岩石孔隙度的概念,掌握其测定原理;2. 掌握气测孔隙度的流程和操作步骤。
二、实验原理根据玻义尔定律,在恒定温度下,岩心体积一定,放入岩心室岩样的固相(颗粒)体积越小,则岩心室中气体所占体积越大,与标准室连通后,平衡压力越低;反之,当放入岩心室内的岩样固相体积越大,平衡压力越高。
绘制标准块的体积(固相体积)与平衡压力的标准曲线,测定待测岩样平衡压力,据标准曲线反求岩样固相体积。
按下式计算岩样孔隙度:100%f sfV V V φ-=⨯ (1)三、实验流程与设备(a )流程图(b)控制面板图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪仪器由下列部件组成:(1)气源阀:供给孔隙度仪调节器低于1000kPa的气体,当供气阀开启时,调节器通过常泄,使压力保持恒定。
(2)调节阀:将1000kPa的气体压力准确地调节到指定压力(小于1000kPa)。
(3)供气阀:连接经调节阀调压后的气体到标准室和压力传感器。
(4)压力传感器:测量体系中气体压力,用来指示准确标准室的压力,并指示体系的平衡压力。
(5)样品阀:能使标准室内的气体连接到岩心室。
(6)放空阀:使岩心室中的初始压力为大气压,也可使平衡后岩心室与标准室的气体放入大气。
四、实验步骤1. 用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度(为了便于区分,将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4),并记录在数据表中;2. 将2号钢圆盘装入岩心杯,并把岩心杯放入夹持器中,顺时针转动T形转柄,使之密封。
打开样品阀及放空阀,确保岩心室气体为大气压;3. 关样品阀及放空阀,开气源阀和供气阀。
调节调压阀,将标准室气体压力调至某一值,如560kPa。
待压力稳定后,关闭供气阀,并记录标准室气体压力;4. 开样品阀,气体膨胀到岩心室,待压力稳定后,记录平衡压力;5. 打开放空阀,逆时针转动T形转柄,将岩心杯向外推出,取出钢圆盘;6. 用同样的方法将3号、4号及全部(1~4号)钢圆盘装入岩心杯中,重复步骤2~5,记录平衡压力;7. 将待测岩样装入岩心杯,按上述方法测定装岩样后的平衡压力;8. 将上述数据填入原始记录表。
页岩气储层孔隙度测量方法综述及展望
古茜
【期刊名称】《国外测井技术》
【年(卷),期】2017(038)006
【摘要】为提高页岩孔隙度测量准确度,增强页岩气储层勘探层位选取、储量估算、资源潜力评价等的水平,本文基于国内外文献调研结果,按页岩气储层孔隙度测量方
法的原理,将其测量方法分为三大类,即气体膨胀法、饱和液体法及其它方法.通过对比讨论各种方法的优缺点,明确了页岩气储层孔隙度测量过程中存在预处理缺乏标准、测量参数不统一、实验结果可对比性差等问题,并针对以上问题提出了相应的
建议,对提高页岩孔隙度的测量精度具有一定的借鉴意义.
【总页数】6页(P19-24)
【作者】古茜
【作者单位】中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司
【正文语种】中文
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岩心渗透率的测定实验【实验目的】1、加深渗透率的概念和达西定律的应用,学会推导气测渗透率的公式;2、掌握气测渗透率的原理和方法、以及实验装置的正确连接与使用;3、进一步认识油气层的渗流特性。
【实验装置】QTS—2气体渗透率仪如图所示主要有下列部件:1.环压表。
用采指示橡皮筒外部所加的压力值。
2.真空阀。
接真空泵.3.放空阀.打开此阀放掉环压,使橡皮筒内的压力达到常压。
4.环压阀。
打开此阀,使高压气体进入岩心夹持器与橡皮筒之间的环形空间。
使橡皮筒紧贴住岩样,也紧贴住岩心夹持器的上下端塞。
5.气源阀。
供给渗透率仪调节器低于1MPa的气体,再通过调节器的调节产生适当的上流压力。
6.压力调节器.用来调节气源进入的气体,并减压,控制岩心上流所需要的操作压力值. 7.干燥器。
使进入岩样前的气体进行干燥,然后再进入岩样。
8。
上流压力表.用来指示岩心的上流压力。
9。
装岩心用的岩心夹持器。
10.流量计。
用来计量岩样出口端气体的流量。
:图1—1 QTS—2型气体渗透率仪操作面板图1.环压表 2。
真空阀 3.放空阀 4.环压阀 5.气源阀 6.减压阀 7.干燥器 8。
上流压力表 9。
岩心夹持器 10.浮子流量计图1-2 气体渗透率仪流程图【实验方法与步骤】1) 用游标卡尺测量岩心的长度和直径,计算出横截面积A ;2) 检查仪器面板上各阀门与夹持器上的手轮是否关闭(参照渗透率仪操作面板图); 3) 拧松岩心夹持器两边固定托架的手轮,下滑托架,滑出夹持器内的加压钢柱塞; 4) 将测量过几何尺寸的岩样装入岩心夹持器的胶皮筒内,用加压钢柱塞将岩心向上顶紧,拧紧手轮;5) 开、关一下放空阀。
6) 打开高压气瓶减压阀,将气瓶的输出压力调节到1MPa,打开环压阀,使环压表显示为1MPa ,关闭环压阀(参照渗透率仪操作面板图);7) 打开气源阀,调节减压阀,此时上流压力表开始显示压力,压力应由小至大调节; 8) 选择其中一个浮子流量计,读出与之上流压力对应的流量(流量计的选择与使用见附录),要求每块岩芯测量4次不同压差下的流量;9) 当岩心测试完毕后,调节减压阀,使上流压力恢复至零,关闭气源阀、打开环压阀和放空阀,使环压降至零,取出岩心。
低渗岩心渗透率的测试方法:1、稳态法2、脉冲衰减法3、周期振荡法一、稳态法测量渗透率1、测试原理根据达西定律Q / S=—k△P/ηL式中;Q 为流量(m3/s);S 为样品横截面积(m2);L为样品长度(m);η 为流体黏滞系数(Pa·s);k 为渗透率(m2);ΔP 为样品上、下游的压力差(Pa).在岩样的上、下游端施加稳定的压力差ΔP,通过测量流经样品的流量Q 得到渗透率,或者保持恒定的流量Q 而测量上、下游端的压力差ΔP 而得到渗透率。
2、适用条件达西定律定压法测渗透率适用的条件之一是测试介质在岩石孔隙中的渗流需达到稳定状态,对于中高渗岩样来说$达到稳定状态所需时间较短,因而测试时间较短但是对于低渗岩样达西实验装置提供的较小压差达到平衡状态时间长伴随长时间平衡过程带来的是环境因素对测量结果的影响增大3、实验装备1)定压法石油工业所熟知的达西实验原理即是采用的定压法室内常用定压法测渗透率装置简图2)定流量法定流量法是通过提供稳定流量监测岩样两端压力变化因为高精度压力监测比流量计量更准确因而测量也更精确定流量法测试渗透率装置简图4、优缺点此法对于渗透率大于10×10−3μm²中高渗透率的储层岩石,测试结果较为准确,但是若为了保证精度,对设备装置的要求就很高,并且在测量时需要很长的流速稳定时间.二、脉冲衰减法1、测试原理及装置图解与常规稳态法渗透率测试原理不同,脉冲衰减法是基于一维非稳态渗流理论,通过测试岩样一维非稳态渗流过程中孔隙压力随时间的衰减数据,并结合相应的数学模型,对渗流方程的精确解答和合适的误差控制简化,就可以获得测试岩样的脉冲渗透率计算模型和方法。
1)瞬态压力脉冲法:瞬态压力脉冲法最早在测量花岗岩渗透系数时提出其原理并给出其近似解在测试样两端各有一个封闭的容器,测试时待上下容器和岩样内部压力平衡后,给上端容器一个压力脉冲。
然后上部容器压力将慢慢降低,下部容器压力慢慢增加,监测两端压力随时间变化情况,直至容器内达到新的压力平衡状态。
中国石油大学 渗流物理 实验报告实验日期:2015.10.27 成绩:岩石气体渗透率的测定一、实验目的1.巩固渗透率的概念,把握气测渗透率原理;2.把握气体渗透率仪的流程和实验步骤。
二、实验原理渗透率的大小表示许诺流体通过的能力大小。
依照达西公式,气体渗透率的计算公式为:K=1000)(2222100⨯-P P A L Q P μ (10-3 μm 2)令)(200022210P P P C -=μ;200h w r 00Q Q =,那么ALCQ K 200h w r 0= 式中:K —气体渗透率,10-3 μm 2;A —岩样截面积,cm 2;L —岩样长度,cmP 1、P 2—岩心入口及出口压力,0.1MPa ; P 0—大气压力,0.1MPa ;μ—气体的粘度,mPa ·s ;Q 0—大气压力下的流量,cm 3/s ; Q 0r —孔板流量计常数,cm 3/s ; h w —孔板压差计水柱高度,mm ; C —与压力有关的综合常数;三、实验流程图1 渗透率测定流程图四、实验步骤用游标卡尺测量岩样的长度和直径,将岩样装入岩心夹持器内。
选取孔板常数值最大的孔板,插入出口处的胶片管上。
1.低渗透岩心渗透率的测定低渗透样品需要较高压力,C值由C表的刻度读取。
(1)关闭汞柱的阀及水柱阀。
把换向阀转向“环压”,关闭环压放空阀,缓慢打开起源阀,打开环压阀,观看环压表指针是不是达到1Mpa以上;(2)把换向阀转向“供气”,调剂减压阀,操纵供气压力为0.2~0.3Mpa;(3)再把换向阀转向“环压”,实验进程中时刻观看环压是不是达到1Mpa;(4)缓慢调剂供压阀,在C表上成立适当的C值,缓慢关闭孔板放空阀,同时观看孔板压差计水柱高度。
若是孔板压差计水柱高度不在100~200mm时,那么需要调剂C值或改换适合的孔板;(5)调剂供压阀,改变岩心两头压差,待孔板压差计液面稳固后,测量三个不同的C值和与之相应的孔板压差计水柱高度,记录C值、孔板压差计水柱高度和孔板流量计常数;(6)记录完毕后,调剂供压阀,将C表压力降至最低端,打开孔板放空阀,把换向阀转向“供气”,调剂减压阀将压力表压力降为零,关闭起源阀,关闭环压阀,打开环压放空阀,掏出岩心,取下孔板;(7)实验终止,整理实验台并把所有物品放回原处。
中国石油大学 油层物理 实验报告实验日期: 2014.11.3 成绩:班级:石工 学号: 姓名: 教师: 同组者:岩石气体渗透率的测定实验一、实验目的1.巩固渗透率的概念和达西定律的应用; 2.掌握气测渗透率原理、流程和实验步骤。
二、实验原理渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。
根据达西公式,气体渗透率的计算公式为:00g 22122p Q L K A (p p )μ=-若采用国际单位,则气测渗透率公式为:00g 00g 222212122p 10Q L200p Q LK 1000A (p p )100A (p p )⨯⨯μμ=⨯=-⨯-令g 02212200p C (p p )μ=-,W0orh Q Q 200=,则: 0W CQ h LK 200A=式中:K —气体渗透率,3210m -μ;A —岩样截面积,cm 2;L —岩样长度,cm ;P 1、P 2—分别为岩心上下游压力,0.1Mpa ; p 0—大气压力,0.1Mpa ; μg —气体的粘度,mPa s ⋅;0Q —大气压力下的流量,3cm /s ; or Q —孔板流量计常数,3cm /s ;W h —孔板压差计高度,mm ;C —与压差有关的综合常数。
测出C 、W h 、or Q 及岩样尺寸,即可求出渗透率。
三、实验流程图1GD-1型气体渗透率仪流程图图2 GD-1型气体渗透率仪控制面板四、实验操作步骤1.测量岩样的长度和直径,将岩样装入岩心夹持器;把换向阀指向“环压”,关闭环压放空阀,关闭孔板放空阀;打开环压阀,缓慢打开气源阀,使环压表指针大于1.0MPa;2.打开孔板放空阀,把换向阀转向“供气”,调节减压阀,控制供气压力为0.2MPa (请勿超过0.3MPa ,否则将损坏定值器);3.选取数值最大的孔板,插入岩心出口端的胶皮管上,缓慢缓慢调节供压阀,建立适当的C 值(15~6之间最佳),打开孔板放空阀。
同时观察孔板压差计上液面,不要使水喷出。
实验二岩石渗透率的测定岩石渗透率是矿业勘探、岩土工程等领域中一个重要的指标,它用以描述岩石介质的渗流性能。
岩石渗透率的高低直接关系到地下水资源的分布和开采、石油、天然气等矿产资源的勘探和开采以及岩土工程的设计和施工等方面。
本实验通过风压法测量岩石渗透率。
实验使用的装置为恒压水源、岩石样品、U型玻璃管、风机以及压力表等设备。
实验步骤如下:1.选取样品并打磨平整:首先,选取均质、无裂缝、无孔洞的岩石样品,并在砂纸上打磨至样品表面平整。
2.制备样品:将打磨好的岩石样品置于密封容器内,用真空泵去除容器内空气,使岩石样品内部充满水。
待压力稳定后记录压强。
3.实验测量:将玻璃管装配在示波器上,并在U型玻璃管过滤器中加入适量压紧处理过的物理风干样品,将铵盐溶液定量加入恒压水源中。
4.记录数据:当水流经物理风干样品时,压力表记录下生命流经样品前后的压力差。
根据Darcy定律,计算出样品的渗透系数。
实验要点:1.根据实验需要选择适当的岩石样品,避免选择表面不平整、具有微观裂隙或孔洞的样品。
2.首先将岩石样品用真空泵泵出空气后放入密封容器中,再注入水以充满样品内部,可以保证实验的结果准确性。
3.在实验过程中要注意水流的流向和速度,确保实验数据的准确性。
4.实验结果应进行多次试验取平均值,以提高实验数据的稳定性。
总的来说,本实验通过使用风压法测量岩石渗透率,可以有效地获得岩石的渗透性能,为后续的岩土工程设计和实验提供重要的参考数据。
在实验过程中需要注意各种细节问题,并注意实验数据的错误来源,以确保实验结果的准确性。
中国石油大学(油层物理)实验报告勘查08-2 08012227 蒋必辞实验二:岩石气体渗透率的测定一.实验目的1.巩固渗透率的概念,掌握气测渗透率原理; 2.掌握气体渗透率仪的流程和实验步骤。
二.实验原理渗透率的大小表示岩石允许流体通过能力的大小。
根据达西公式,气体渗透率的计算公式为:1000)(2222100⨯-=P P A LQ P K μ ()10(33m μ-) 令A Lh CQ K h Q Q P P P c w r w r 200,200;)(200000022210==-=则μ (2-5) 式中,K —气体渗透率,;1023m μ- A —岩样截面积,2cm ; L —岩样长度,cm ; 21P P 、—岩心入口及出口大气压力,0.1Mpa;-0P 大气压力, 0.1Mpa; μ—气体的粘度,s mPa ⋅ 0Q —大气压力下的流量,s cm /3;r Q 0—孔板流量计常数,s cm /3 w h —孔板压差计高度,mm ; C —与压力有关的常数。
测出C (或21P P 、)、w h 、r Q 0及岩样尺寸,即可求出渗透率。
三.实验设备(a)流程图(b)控制面板图2-3 GD-1型气体渗透率仪四.实验步骤1. 测量岩样的长度和直径,将岩样装入岩心夹持器;把换向阀指向“环压”,关闭环压放空阀,打开环压阀,缓慢打开气源阀,使环压表指针到达1.2~1.4MPa;2. 低渗岩心渗透率的测定低渗样品需要较高压力,C值由C表的刻度读取。
(1)关闭汞柱阀及中间水柱阀,打开孔板放空阀;把换向阀转向“供气”,调节减压阀,控制供气压力为0.2~0.3MPa (请勿超过0.3MPa ,否则将损坏定值器);(2)选取数值最小的孔板,插入岩心出口端的胶皮管上,缓慢关闭孔板放空阀;(3)缓慢调节供压阀,建立适当的C 值(15~6之间最佳),同时观察孔板压差计上液面,不要使水喷出。
如果在C=30时,孔板水柱高度超过200mm ,则换一个较大的孔板,直到孔板水柱在100~200mm 之间为止;(4)待孔板压差计液面稳定后,记录孔板水柱高度、值和孔板流量计常数C ; (5)调节供压阀,改变岩心两端压差,测量三个不同压差下的渗透率值; (6)调节供压阀,将C 表压力降至零;打开孔板放空阀,取下孔板;关闭气源阀,打开环压放空阀,取出岩心。
第45卷 第6期2023年11月物探化探计算技术COMPUTINGTECHNIQUESFORGEOPHYSICALANDGEOCHEMICALEXPLORATIONVol.45 No.6Nov.2023收稿日期:2022 08 21第一作者:屈翠侠(1986-),女,博士,工程师,主要从事测井解释与研究工作,E mail:qucxtj@cnpc.com.cn。
文章编号:1001 1749(2023)06 0698 09泥页岩储层孔隙度测量方法分析与评价屈翠侠1,刘永河2,宋宏业1,魏玉梅1,刘竹杰2,徐锦锋1(1.中国石油集团 测井有限公司天津分公司,天津 300280;2.中国石油股份有限公司 大港油田分公司第四采油厂(滩海开发公司),天津 300280)摘 要:泥页岩属于非常规储层,孔隙度普遍小于10%,渗透率普遍低于1mD。
低孔低渗的特征致使常规实验方法和测井解释方法难以准确获取其孔隙度值。
这里选取沧东凹陷孔二段泥页岩样品,对其孔隙度分别进行压汞法、气测法、液测法以及核磁共振法的测量,并将核磁共振实验与核磁共振测井的孔隙度值进行对比。
结果表明,核磁共振技术是获取泥页岩孔隙度相对适用的方法,高精度核磁共振仪器在选择较小回波间隔(犜犈=0.1ms)的条件下,可测得更为全面的泥页岩孔隙度值。
在有机质含量较高(犜犗犆≥9%)的泥页岩层段,核磁共振测井信噪比呈现出一定的相关性,低信噪比可能是造成核磁共振测井获取孔隙度值偏高的原因。
因此在实际测井评价过程中,要考虑信噪比的影响。
关键词:泥页岩;孔隙度;核磁共振;岩心实验;测井中图分类号:P631.84 文献标志码:A 犇犗犐:10.3969/j.issn.1001 1749.2023.06.020 引言北美页岩气的成功开采使有关页岩的研究成为近年来国内、外油气勘探工作的焦点之一[1-3],其中一个重要的方面就是针对泥页岩孔隙系统的研究[4-7]。
富含有机质的泥页岩既是页岩油气的源岩,也可作为页岩油气的储集岩[8-9]。
CSUG/SPE 138148 A New Method To Simultaneously Measure In-Situ Permeability and Porosity Under Reservoir Conditions: Implications for Characterization of Unconventional Gas Reservoirs X. Cui, SPE, CBM Solutions; R.M. Bustin, The University of British Columbia; R. Brezovski, B. Nassichuk, K. Glover, V. Pathi, CBM Solutions
Copyright 2010, Society of Petroleum Engineers This paper was prepared for presentation at the Canadian Unconventional Resources & International Petroleum Conference held in Calgary, Alberta, Canada, 19–21 October 2010. This paper was selected for presentation by a CSUG/SPE program committee following review of information contained in an abstract submitted by the author(s). Contents of the paper have not been reviewed by the Society of Petroleum Engineers and are subject to correction by the author(s). The material does not necessarily reflect any position of the Society of Petroleum Engineers, its officers, or members. Electronic reproduction, distribution, or storage of any part of this paper without the written consent of the Society of Petroleum Engineers is prohibited. Permission to reproduce in print is restricted to an abstract of not more than 300 words; illustrations may not be copied. The abstract must contain conspicuous acknowledgment of SPE copyright.
Abstract Accurate estimation of gas-in-place is crucial for successful evaluation and exploitation of unconventional gas reservoirs, such as shale gas, coalbed methane, and tight gas. However, gas effective porosity, one of the most important parameter in estimating gas in-place, is commonly measured on crushed samples of cores or cuttings at ambient pressure although many studies have shown that the porosity and permeability of reservoirs rocks decrease with increasing effective stress, and thus the pore volume/porosity measured on crushed samples at ambient (zero stress) conditions will be larger than porosity measured under in-situ reservoir stress conditions. Normally the stress-dependence of porosity is simply accounted for by a correction factor based on the linear poro-elastic deformation, which is likely an over-simplification.
In present study, we developed a new protocol for simultaneously measuring stress-dependent In-Situ Permeability and Porosity (ISPP) that provides a method for routine characterization of effective porosity and permeability under simulated reservoir conditions. Our new method can significantly reduce the uncertainties of porosity introduced by testing crushed samples under ambient conditions, testing time, and the need for good quality core samples that are usually unavailable.
Preliminary test results indicate that the stress dependence of porosity (or pore compressibility) of fine grained reservoir rocks follows a unique trend of each tested sample, which cannot be simply adjusted from ambient porosity by a universal factor. Physical and numerical sample tests suggest that our ISPP method can obtain permeability similar to the normal pressure Pulse-Decay Permeability (PDP) technique if samples are homogeneous or transversely layered along their axes. Otherwise, our ISPP method likely tests the geometrical average permeability of longitudinally layered samples instead of the weighted arithmetical average permeability tested by the PDP method.
Overall, our approach of simultaneously measuring effective porosity and permeability under reservoir conditions offers intrinsically consistent porosity-permeability data to characterize unconventional reservoirs. Our study also reveals that utilization of different methods to test samples in different orientations and different sizes is necessary to rigorously characterize the hierarchical permeability and porosity of heterogeneous and microporous unconventional reservoir rocks.
Introduction Tremendous natural gas resource exists in unconventional reservoirs including tight sands, coal seams, and gas shales. These unconventional reservoirs usually have low to extremely low permeability and their economical exploitation often requires drilling of long-leg horizontal wells and to stimulate the wells by multiple transverse hydraulic fractures. The high cost of drilling horizontal wells and multiple hydraulic fracturing makes it critical to optimally select zones for completion and drilling of laterals.