油层物理实验.pdf

1 实验一 饱和煤油法测定岩石有效孔隙度 一 实验原理 岩样的孔隙体积可用下式表示 即 012 GGVr 式中 G2 岩石饱和煤油后的重量 克 G1 抽提后的干岩样重量 克 0 煤油的 密度 克 立方厘米 Vr 岩样的孔隙体积 立方厘米 根据阿基米德原理 物体在液体中所推动的重量等于该物体所排开的同体积液 体之重量 那么岩石的总体积应为 032 GGVs 式中 G3 岩样饱和煤油后在煤油中的重量 克 Vs 岩石的总体积 厘米 2 因此 孔隙度 等于 100 32 12 GG GG V V s p 二 实验仪器与药品 饱和煤油法测定岩样有效孔隙度的仪器如图1所示 包括1 5 10 4托的真空泵 2 三通 3 缓冲瓶 4 真空容器 5 盛岩心容器 6 岩样 7 三通 8 真空压力表 9 盛煤油瓶 10 煤油 11 通大气二通阀 图 1 饱和煤油法测定岩样有效孔隙度的装置 图 2 岩样在液体中 称重的示意图 2 除此而外 还需要万分克感量的精密分析天平一台 为吊称岩样用的细铜丝及 天平的架桥 烧杯等设备 岩样在液体中称重时如图 2 所示 三 操作步骤 1 称好细铜丝重量并将岩样捆好 再将带铜丝的岩样挂在天平钩上称得干岩 样重量 G1 在捆铜丝时 铜丝的一端将岩样捆紧 另一端留出长约 15 厘米的自由 端以便挂在天平钩上 2 将此岩样放入盛岩心容器 5 中 再将其放入真空容器 在真空容器的密封 磨口上涂上凡士林后 将岩样密封好 3 将盛煤油三角瓶 9 中装半瓶煤油 事先测定煤油的密度 并将瓶嘴涂上 真空脂密封 4 将真空三通 7 置于三面都连通的位置 将真空二通 11 关闭 5 检查真空泵及缓冲瓶系统是否漏气 如在抽真空时不能达到真空 则应在 各阀门及管线接头处液上少量凡士林 6 启动真空泵 将仪器的每一部分都抽成真空 此时真空压力表 8 应指在 760 毫米汞柱的位置 7 抽真空的时间取决于岩样的致密程度 对极致密岩样 需抽空 4 8 小时 对一般砂岩 需抽空 1 2 小时 并观察煤油是否起泡 当煤油中已不再有气泡时 此时表明煤油中已抽成真空 8 抽空结束后 先将三通 2 关闭 观察真空表是否有变化 如真空稳定 则 迅速将三通 7 转动 切断和缓冲瓶及真空表的联系 再打开阀门 11 由大气压将已 抽真空的煤油压入真空容器 4 中的盛岩心容器 5 内 并将岩样淹没 表 1 煤油去测定有效孔隙度记录表 构造 样号 岩石定名 煤油密度 克 厘米 2 序 号 岩样 编号 干岩样重量 G1 克 饱和煤油的 岩样在空气 中量 G2 克 饱和煤油的 岩样在煤油 中量 G3 克 孔隙体积 0 12 GG V 厘米 2 岩样体积 0 32 GG Vs 厘米 2 孔隙度 32 12 GG GG 备注 1 6 3 7 2 27 3 3 3 16 6 15 4 7 6 4 分析人 审核人 日 期 3 9 转动三通阀 7 使真空容器与真空泵相连通 并切断盛煤油瓶系统 再抽 真空约半到一小时 此时饱和煤油结束 10 停泵 将三通 2 转动通向大气 阀门要慢慢打开 11 取出岩样 在沙布或滤纸上擦去岩样外表的煤油 之后称得饱和煤油在 空气中的重量 G2 12 在天平称盘上搭一铁桥 铁桥上架一小杯煤油 将饱和煤油的岩样悬吊 在煤油中再称得 得到饱和煤油的岩样在煤油中的重量 G3 13 将以上数据填入表格 即可计算出有效孔隙度 记录表格如表 1 所示 4 实验二 岩石气体渗透率的测定 一 实验原理 所谓岩石的绝对渗透率就是在均质流体和多孔介质不发生任何物理化学作用 且完全饱和岩石孔隙空间时 均质流体在多孔介质中的渗透率 考虑到储油岩的孔道较气体分子大 而吸附在颗粒表面上的一层气体较薄 因 此 用气体 空气或氮气 测定的岩石渗透率产际上就十分接近于岩石的绝对渗透 率 在实验室中用气体测定岩石的渗透率时 通常使用如下的计算式 21 PPA LQ K s 式中 A 岩样的横截面积 平方厘米 L 岩样长度 厘米 s 气体粘度 厘泊 P1 气体通过岩样中的压力 大气压 P2 气体通过岩样后的压力 大气压 Q 气体的平均流量 即 21 0 2 PP QP Q 厘米 2 秒 P 0 大气压力 大气压 Q 在大 气压力下测定的气体流量 厘米 2 秒 必须指出 上面所求得的 Q 是指实验室条件下的数值 为了统一起见 要换算 成标准温度 压力下的平均流量Q 此时可按下式计算 0 0 293 T QP Q 式中 T0 实验室测定岩样时的温度 P0 实验室测定岩样时的压力 二 实验仪器与药品 岩石气体渗透率测定仪如图 3 所示 包括 1 气瓶 2 减压阀 3 干燥过滤器 4 温度计 5 微调压稳压阀 6 进口标准压力表 最大压力为 6 公斤力 厘米 2 精度 0 01 公斤力 厘米 2 7 岩样 8 岩心夹持器 9 出口标准压力表 10 出口控制阀 11 气体流量计 除此而外 还需要计时秒表 计量岩样直径和长度的千分卡尺 5 图 3 岩石气体渗透率测定仪 三 操作步骤 1 将已钻成圆柱形的岩样 7 抽提干净并烘干后 用千分卡尺测定其直径和长 度 注意观察岩样表面是否有溶洞或裂缝 如有则不宜使用该岩样进行测定 2 将准备好的岩样紧夹于岩心夹持器 8 中 一般使用橡皮套密封岩样周围空 间 但在测定很疏松的岩样时 岩样周围的空间应使用伍德合金密封 伍德合金的 成分为铋 50 铅 25 锶 13 铝 12 合成后的熔点很低约 66 即可熔化 3 关闭减压阀 2 及微调压稳压阀 5 打开气瓶阀门 然后将减压阀慢慢打开 调到压力为 2 公斤力 厘米 2 再慢慢调节微调压稳压阀 使岩样进口压力值大约在 0 5 公斤力 厘米 2左右 根据岩样渗透率的大小不同 进口压力值亦不同 高渗透率岩 样可为 0 1 0 3 0 5 公斤力 厘米 2 低渗透率岩样则可定为 1 0 1 5 公斤力 厘米2 当进口压力大于 2 0 公斤力 厘米 2时气体量流无计显示 则该岩样的渗透率小于 0 01 毫大西 4 在流量过大时 需要建立回压 此时逐渐关小出口控制阀 10 使气体流 量不要过大 5 每建立一个压差时 分别要读出进 出口压力值以及相应的流量值 在读 压力值时 需将表压值转换成绝对压力值 每建立一个压力差 待气体流动稳定后 需连续记录三次流量和时间 取其平均值进行计算 6 在建立三种压力差后 将三种压力差的平方与流量在座标纸上点出 检验 其是否呈直线渗滤 如果是呈直线 此时证明该岩样测试正确 可以结束测定工作 如果不呈直线 则表明测试中气流可能呈非线性流动 需要改变压差重新测试 7 测试完毕后 将气瓶关闭 然后慢慢关闭减压阀放空气体 待系统压力降 为 0 时 此时可将岩样取出 气体渗透率调试时的记录表格如表 2 所示 6 表 2 岩样气体渗透率测试记录及计算表 序 号 项目名称 符号 岩样编号 NO1 NO2 NO3 1 岩样直径 厘米 d 2 岩样长度 厘米 L 3 岩样横截面积 厘米 2 A 4 室温 T0 5 气体粘度 厘泊 s 6 大气压力 绝对大气压 P0 7 岩样进口压力 绝对大气压 P1 1 P1 2 P1 3 8 岩样出口压力 绝对大气压 P2 1 P2 2 P2 3 9 室