長江大學(xué)油層物理實(shí)驗(yàn)講義[09.4.4].

1、油層物理實(shí)驗(yàn)講義長江大學(xué)石油工程學(xué)院 巖石樣品的準(zhǔn)備一、巖芯的選取為了取得具有代表性的巖芯，必須根據(jù)分析目的和分析要求，在井場選取巖芯。這項(xiàng)工作應(yīng)由專門的工程技術(shù)人員及地質(zhì)人員負(fù)責(zé)。對(duì)于巖性比較均勻的地層，選擇較簡單，但對(duì)于巖性不均勻的礫石、硅質(zhì)灰?guī)r、溶洞或裂縫性碳酸鹽巖及泥砂互層的巖石，由于巖性變化很大，巖石孔隙類型又各不相同，選取具有代表性巖樣就比較困難，必須格外注意。巖芯筒提到地面后，為了防止由于毛管力作用使泥漿滲入巖芯內(nèi)部，應(yīng)立刻將巖芯取出。如因某些原因未能及時(shí)取出時(shí)，應(yīng)在記錄表中注明原因。由巖芯筒向外取巖芯時(shí)，為了減少巖芯的損壞及所含液體的變化，應(yīng)盡量避免在巖芯筒一端猛敲亂打（最好將

2、巖芯筒一端抬高，使巖芯依靠重力由筒內(nèi)慢慢滑出），以防巖芯破碎或產(chǎn)生裂縫。巖芯從巖芯筒中取出后，應(yīng)迅速擦掉或用小刀刮掉泥餅，最好是用濕布擦掉，不能用水或其它液體沖洗?？傊瑤r芯從巖芯筒中取出、檢查、排列次序、選擇均應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)完成，因?yàn)閹r芯長時(shí)間暴露于泥漿或大氣中，均會(huì)影響以后的分析結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果指出，巖芯在大氣條件下即使暴露了幾分鐘，也可能導(dǎo)致所含水分及輕質(zhì)烴的損失，在空氣中暴露半小時(shí)左右，巖芯中所含水分將損失1025%。對(duì)于不同類型的巖石和不同的分析項(xiàng)目，合理選取巖樣的數(shù)量也是很重要的。在選擇測定巖石孔隙度、滲透率和飽和度的樣品時(shí)要嚴(yán)格地等間距取樣，如果認(rèn)為取樣密度不足以代表這類參數(shù)的平均

3、值時(shí)，可以加密取樣，但不要任意移動(dòng)取樣點(diǎn)的位置，以免所得結(jié)果失去對(duì)整個(gè)油藏的平均代表性。一般情況下每米巖芯取三個(gè)樣品就可以滿足要求。二、鉆切巖樣在鉆切巖樣時(shí)，保存巖芯的容器不要一下子全部打開，而是每次只打開一個(gè)，由0.3m長巖芯上鉆切下來一塊代表性巖樣，用它測定巖芯的飽和度，孔隙度和滲透率。對(duì)于用來測定飽和度的巖樣，在打開包裝之后，立即用斧子、小錘子、鏨子或刀子把巖樣外面泥漿污染部分除掉。針對(duì)不同巖性、巖樣大小及取心方法，盡快選用不同飽和度測定方法進(jìn)行分析。如果過早地將巖芯鉆切下來，鉆切過程中使用的任何冷卻液體都會(huì)導(dǎo)致巖樣總液體含量及液體分布的變化，測孔隙度和滲透率的圓柱狀巖樣或立方體巖樣可用

4、金剛石鉆頭或金剛石鋸片鉆切下來（圓柱狀巖樣的外徑一般為25.438mm，巖樣的最小長度應(yīng)等于其直徑；立方體巖樣的邊長為20mm）。通常沿平行于層面的方向鉆切，有時(shí)也取垂直層面的方向，但必須注明方向，以便解釋垂直或水平方向的滲透率。對(duì)于易破碎的巖芯，可用小刀切成具有一定形狀的巖樣。在鉆切圓柱狀巖樣時(shí)，為了避免細(xì)巖屑堵塞巖樣孔隙，在鉆切時(shí)應(yīng)使巖樣溫度不要過高。采用冷卻液體時(shí)，最好使用煤油或柴油或乳化液而不要用水。防止巖芯中粘土膨脹，導(dǎo)致巖樣破碎或散開。對(duì)于要求分析原始潤濕性的巖樣，盡可能把巖樣保存在具有中性飽和鹽水內(nèi)鉆切，防止其它液體對(duì)巖芯表面污染而改變潤濕性。三、巖樣的清洗用來測定孔隙度、滲透率

5、和粒度的巖樣，必須先將巖芯中的液體清洗干凈，清洗巖芯用的溶劑種類很多，經(jīng)常使用的有氯仿、四氯化碳、甲苯、酒精-苯、二甲苯、丙酮等。清洗巖樣用溶劑的選擇，應(yīng)以清洗效果好而又不損壞和改變巖樣原始結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)則。例如甲苯適用于抽提瀝青基石油，但甲苯的沸點(diǎn)為110，這樣高的溫度將使巖石粘土礦物中的結(jié)晶水脫掉，造成孔隙結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致孔隙度、滲透率測定結(jié)果的誤差。又如四氯化碳在抽提過程中因水解而構(gòu)成酸類化合物，遇到高溫時(shí)釋放出光氣而將不溶解的物質(zhì)殘留于巖樣中。經(jīng)過清洗，烘干后的巖樣，地層水中鹽分必將析出而影響孔隙度和滲透率的測定。因此，對(duì)于含有高礦化度地層水的巖樣，在用溶劑洗凈后，需再用甲醇或其它能溶解鹽分的

6、溶劑補(bǔ)充清洗。四、巖樣的烘干常規(guī)巖芯分析中巖樣可按下列方法烘干。1放在能控制溫度的烘箱中，在115條件下至少烘2小時(shí)。2放在真空干燥箱中，在最高溫度為90條件下，至少烘2小時(shí)。3在恒溫恒濕箱中，濕度為45%，溫度為6293烘48小時(shí)。巖樣烘干的標(biāo)準(zhǔn)是巖樣為恒重。五、注意事項(xiàng)在常規(guī)巖芯分析中，巖樣準(zhǔn)備工作應(yīng)遵守以下各點(diǎn)：1對(duì)于含有粘土或石膏的巖樣，在烘干時(shí)不允許巖樣中的上述礦物脫水，因此巖樣烘干溫度應(yīng)低于前面所規(guī)定的數(shù)值。2在使用抽提器抽提清洗巖樣時(shí)，應(yīng)防止下滴溶劑侵蝕巖樣。3對(duì)于膠結(jié)程度差的巖樣，一定要仔細(xì)選擇不會(huì)破壞巖樣物理性質(zhì)的抽提方法。通常認(rèn)為巖芯抽提器是一種較為適宜的儀器。4一般是按抽

7、提過溶劑的純度來判斷巖樣是否抽提干凈。但應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于每一種類型的原油，尚無一種最完善的溶劑。5對(duì)于含有重瀝青質(zhì)原油的巖樣，一般用兩種或兩種以上的溶劑循環(huán)清洗。實(shí)驗(yàn)一儲(chǔ)層巖石比面的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握儲(chǔ)層巖石比面的概念及物理含義。2了解巖石比面的影響因素。3了解BMY-II型巖石比面測定儀的測定原理。4加深理解巖石比面與孔隙度、滲透率的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理由高才尼-卡爾曼方程得：經(jīng)單位換算并代入管子形狀系數(shù)（取平均值2.5）、顆粒形狀校正系數(shù)（取平均值1.4）、毛細(xì)管迂曲度（取平均值1.4）得比面的計(jì)算公式如下：式中以巖石顆粒體積為基礎(chǔ)的比面，；巖石的孔隙度，小數(shù)；巖石的橫截面積，； 巖石長度

8、，；通過巖芯的空氣流量，；室溫下空氣的粘度，；巖芯兩端的壓差，厘米水柱。由上式可以看出，當(dāng)巖樣的孔隙度為已知時(shí)，巖樣的橫截面積和長度可以用游標(biāo)卡尺直接量出，而室溫下空氣的粘度可由表查得，只要計(jì)量通過巖芯的空氣流量和巖芯兩端對(duì)應(yīng)的壓差便可算出巖樣的比面。三、實(shí)驗(yàn)儀器1比面測定儀：主要由巖芯夾持器、空氣唧筒和壓力計(jì)組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖1-1所示：2秒表。3量筒。4燒杯。圖1-1 巖石比面測定儀流程圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1用游標(biāo)卡尺量出干燥巖樣的長度和直徑（十字交叉法），并計(jì)算出巖樣的橫截面積。2將巖樣放入巖芯夾持器，加環(huán)壓0.71.0（確保巖樣與夾持器之間不發(fā)生竄流）。3打開進(jìn)液閥門和排空閥門，向唧筒內(nèi)灌

9、水，大約2/3唧筒的體積為宜，關(guān)閉進(jìn)液閥和排空閥。4檢查儀器是否有漏氣現(xiàn)象：打開排水閥，放出少量水后，關(guān)閉排水閥及巖芯夾持器進(jìn)氣閥，觀察壓力計(jì)的液面是否變化，若不變，則表示儀器不漏氣，否則應(yīng)進(jìn)行檢查直到不漏氣為止。并打開夾持器的進(jìn)氣閥。5準(zhǔn)備好秒表和量筒，打開排水閥，利用該閥的開度不同來控制流出水的流量，待壓力計(jì)的壓力穩(wěn)定在某一高度后，一手拿秒表，一手拿量筒，測量相應(yīng)壓力下一定時(shí)間內(nèi)所流出的水的體積，記錄相應(yīng)的時(shí)間，然后逐漸增大排水閥的排水量，用同樣的方法至少測定三個(gè)水量和相應(yīng)的值，最后關(guān)閉排水閥。6計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)流出的水量，將和相應(yīng)的帶入公式，并根據(jù)其他已知量算出巖樣比面。五、注意事項(xiàng)1必須

10、將巖樣放入夾持器后才能加環(huán)壓。2向唧筒內(nèi)加水時(shí)，開進(jìn)水閥之前一定要先打開排空閥門，而且水面高度不應(yīng)淹沒排氣口。3測定流量時(shí)，排水閥的開啟程度應(yīng)該由小到大，每次測出的時(shí)間依的大小而定，小則測定時(shí)間較長，大則測定時(shí)間稍短，要以量筒的容量為限。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1有關(guān)固定數(shù)據(jù)巖芯編號(hào)： ；巖芯孔隙度： 2實(shí)驗(yàn)測計(jì)表格實(shí)驗(yàn)量測、計(jì)算數(shù)據(jù)填于表1-1中。表1-1 巖石比面測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測計(jì)表巖樣直徑巖樣截面積巖樣長度空氣粘度測量次數(shù)水柱高度測量時(shí)間排液體積流量比面123平均七、思考題1當(dāng)唧筒內(nèi)吊管沒有浸在水中時(shí)測定實(shí)驗(yàn)是否還可以繼續(xù)？為什么？2采用本儀器測定巖石比面時(shí),有何局限性？實(shí)驗(yàn)二 儲(chǔ)層巖石孔隙

11、度的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握儲(chǔ)層孔隙度的概念及物理含義。2了解巖樣孔隙度測定的多種方法。3了解氣體孔隙度儀測定巖樣的孔隙度測定原理。二、實(shí)驗(yàn)原理氣體孔隙度儀測定巖樣的孔隙度，是通過測定巖樣的外表體積和骨架體積2個(gè)參數(shù)，計(jì)算巖石的孔隙度。1巖樣骨架體積的測定巖樣的骨架體積是利用氣體膨脹原理（玻義爾定律）來確定：已知?dú)怏w體積在確定的壓力下向未知體積等溫膨脹，膨脹后測定平衡壓力，由玻義爾定律求得未知體積。如圖21所示，氣體的已知體積 與所測壓力 下等溫膨脹到未知室體積V中，膨脹后測量最終平衡壓力P，這個(gè)平衡壓力取決于未知體積量，未知體積可以用玻義爾定律求得。 ，壓力計(jì)已知室未知室閥門圖21 玻義爾原理

12、圖 （2-1） （2-2）對(duì)于低壓真實(shí)氣體，在彈性體積中作等溫膨脹，考慮到器壁的壓變性，忽略一些次要因素，計(jì)算由下式表示： （2-3）式中 未知室空間體積， ； 已知室空間體積， ； 已知室的（原始）壓力， ； 平衡壓力， ； 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，?體系的壓變系數(shù)，。由上述所知，只要用同樣的方法進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)就可以確定出巖樣的顆粒體積。未知室不裝巖樣時(shí)得到的平衡壓力為，未知室空間體積為， （2-4） 未知室里裝上巖樣時(shí)得到的平衡壓力，未知室的空間（包括巖樣中的孔隙體積）體積 （2-5）（2-4）式- （2-5）式為巖樣的顆粒體積這里應(yīng)該指出的是：由于所用的氣體孔隙度儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮了精度和已知室的校

13、正問題，所以在巖樣杯（未知室）中裝滿了不同體積的鋼盤，在測定時(shí)，應(yīng)在巖樣杯中裝滿鋼圓盤，測定時(shí)應(yīng)從杯中取出與巖樣體積相當(dāng)?shù)匿摫P體積，記錄取出的鋼圓盤體積，所以顆粒體積為 （2-6）2巖樣外表體積的測定 （2-7）式中 巖樣外表體積，； 巖樣直徑，； 巖樣長度，。3巖樣孔隙度的計(jì)算根據(jù)下式就可求出巖樣的孔隙度： （2-8）4公式（2-3）中、確定其方法是在同一原始?jí)毫ο麓_定：1）巖樣杯中裝滿鋼圓盤時(shí)的平衡壓力 ； 2）從杯中取出第一號(hào)鋼圓盤后的平衡壓力；3）從杯中取出第三號(hào)鋼圓盤(同時(shí)裝進(jìn)第一號(hào)鋼盤)的平衡壓力；根據(jù)公式（3）就可以知道下面三個(gè)描述性方程： （2-9） （2-10） （2-11）

14、由(2-11) - （2-9）得： （2-12）由（2-10）-（2-9）式得： （2-13）令：所以式（2-12）變成： 經(jīng)整理得： （2-14） （2-15）式中 第一次取出的第一號(hào)鋼圓盤體積； 第二次取出的第三號(hào)鋼圓盤體積； 大氣壓力。三、實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)儀器是根據(jù)玻義爾定律設(shè)計(jì)的，所以等溫很重要，故要求安裝在非通氣區(qū)，沒有空氣直接流通的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，只要溫度穩(wěn)定在2%范圍內(nèi)，即可測得較穩(wěn)定的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)儀器有下列部件：1帶有調(diào)節(jié)器的高壓鋼瓶一個(gè)，瓶內(nèi)壓力約15，用它來作儀器的氣源。2氣源閥：供給孔隙計(jì)調(diào)節(jié)器低于1氮?dú)猓?dāng)供氣閥關(guān)閉時(shí)，調(diào)節(jié)器通過常泄，使壓力保持恒定。3調(diào)節(jié)器：將1的壓力準(zhǔn)確

15、地調(diào)節(jié)到0.5。4供氣閥：連接0.5壓力的氣體到標(biāo)準(zhǔn)室和壓力計(jì)，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的上游極限。5標(biāo)準(zhǔn)室：已知體積室。6樣品閥：能使標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)0.5壓力的氣體連到未知室體積上去，它是標(biāo)準(zhǔn)室體積的下游極限。7放空閥：使未知體積中的初始?jí)毫?，同時(shí)又可以使平衡后的氣體放入大氣。8壓力計(jì)：測量體系中氣體壓力，用來指示標(biāo)準(zhǔn)室的壓力準(zhǔn)確達(dá)到0.5，并指示體系平衡的壓力。實(shí)驗(yàn)儀器流程如圖2-2所示。鋼 瓶24351867圖2-2 氣體孔隙度儀流程圖1壓力計(jì)； 2巖芯夾持器；3壓力調(diào)節(jié)器；4氣源閥；5供氣閥；6樣品閥；7放空閥；8定容器四、實(shí)驗(yàn)步驟1樣品準(zhǔn)備1）樣品加工：將待測樣品用鉆床鉆成直徑為25，長度為20

16、50，如果不能加工成規(guī)則形狀的樣品，可用其它方法制成能放入巖芯室的形狀也可以。2）樣品處理：含油樣品先洗油（含鹽量大的要除鹽），在105的烘箱中烘干（時(shí)間長短可視具體情況而定），然后放入干燥器中冷至室溫待測。2儀器準(zhǔn)備1）連接好巖芯室或夾持器。2）接通氣源使氣瓶減壓閥壓力指示1.0，并檢漏。3）關(guān)閉放空閥和樣品閥，打開氣源閥和供氣閥，用調(diào)節(jié)器使標(biāo)準(zhǔn)室的壓力達(dá)到0.5。4）關(guān)閉供氣閥，穩(wěn)定一段時(shí)間后，如果壓力不下降，說明整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，否則就需要檢漏。5）打開樣品閥，穩(wěn)定一段時(shí)間后，如果壓力不下降，說明整個(gè)系統(tǒng)不漏氣，否則就需要檢漏（可用肥皂液檢漏）。6）如果停用時(shí)間較長，正式測量之前應(yīng)該對(duì)壓力

17、計(jì)進(jìn)行校正。3測試步驟1）用游標(biāo)卡尺測量各個(gè)鋼圓盤和巖樣的直徑與長度，計(jì)算其幾何體積。為了便于區(qū)分，將鋼圓盤從小到大編號(hào)為1、2、3、4。2）將測量后的鋼圓盤全部裝入樣品杯中，并把該杯密封于夾持器中。3）開氣源閥和供氣閥，用壓力調(diào)節(jié)器將壓力調(diào)節(jié)至原始?jí)毫?，待壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉供氣閥，并記下 ，然后關(guān)閉放空閥。開樣品閥，氣體膨脹到樣品杯（未知室），壓力計(jì)讀數(shù)從下降，待壓力穩(wěn)定后，記下此平衡壓力。4）關(guān)樣品閥，開放空閥，取出1號(hào)鋼圓盤，然后將樣品杯在夾持器中密封，關(guān)放空閥重復(fù)步驟3），記下平衡壓力 以及取出的1號(hào)鋼圓盤體積 ，隨后關(guān)掉樣品閥，開放空閥，取出3號(hào)鋼圓盤（同時(shí)裝入1號(hào)鋼圓盤），將樣品杯

18、裝入夾持器密封，關(guān)放空閥，重復(fù)步驟3)，記下平衡壓力以及鋼圓盤體積。5）隨后關(guān)掉樣品閥，開放空閥，從樣品杯中取出全部鋼圓盤，裝入巖樣，如巖樣未裝滿巖樣杯，用鋼圓盤填充。盡量將樣品杯裝滿（原則是使其空間體積縮?。Ｈ缓髮悠繁b入夾持器中密封，重復(fù)步驟3），記下平衡壓力以及取出的鋼圓盤體積。五、注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)壓力全穩(wěn)定后才能讀數(shù)，一般樣品到一分鐘就可穩(wěn)定，致密樣品，含泥質(zhì)多的樣品需要二三十分鐘。一塊樣品重復(fù)測定時(shí)，中間要間隔一兩分鐘后再測定。2孔隙計(jì)停用時(shí)，關(guān)氣瓶總閥、氣源閥和樣品閥，使系統(tǒng)保持一定壓力，如果壓力有損失，說明有漏失。3孔隙計(jì)停用一段時(shí)間后，再啟用時(shí)要試漏，壓力計(jì)調(diào)零。

19、六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理1實(shí)驗(yàn)記錄表格實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)填于表2-1中。表2-1 巖石孔隙度測定數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)測量值(1)巖樣編號(hào)(2)大氣壓力 （）(3)巖樣長度 （）(4)巖樣直徑 （）(5)原始?jí)毫Γǎ?6)杯中裝滿鋼圓盤時(shí)的平衡壓力（）(7)從杯中取出1號(hào)鋼盤時(shí)的平衡壓力（）(8)取出1號(hào)鋼圓盤的體積（）(9)從杯中取出3號(hào)鋼盤時(shí)的平衡壓力（）(10)取出3號(hào)鋼圓盤的體積（）(11)杯中裝樣品時(shí)的平衡壓力（）(12)裝樣品時(shí)取出的鋼圓盤體積（）備注2實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)將上述記錄數(shù)據(jù)代入相應(yīng)計(jì)算公式，可以得到測定巖樣的孔隙度。處理過程及計(jì)算結(jié)果按表2-2所示。表2-2 巖樣孔隙度計(jì)算結(jié)果表序號(hào)

20、計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)計(jì)算值備注(1)體系的壓變系數(shù)，公式（2-14）(2)已知室空間體積，公式（2-15）（3）巖樣顆粒體積，公式（2-6）（4）巖樣外表體積，公式（2-7）（5）巖樣的孔隙度，公式（2-8）七、思考題1用氣體孔隙度測定儀測定巖石孔隙度時(shí)對(duì)巖樣有什么要求?2氣體孔隙度測定儀測定巖石孔隙度與飽和煤油法測定巖石孔隙度各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?實(shí)驗(yàn)三 儲(chǔ)層巖石滲透率的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握儲(chǔ)層巖石滲透率的概念及物理含義。2了解巖樣滲透率測定的多種方法。3掌握液體測定滲透率的測定原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)原理巖石絕對(duì)滲透率的確定基于達(dá)西公式。即：當(dāng)流體通過巖樣時(shí)，其流量與巖石的截面積A、進(jìn)出口端壓差成正比，與

21、巖樣長度成反比，與流體粘度成反比。即：由達(dá)西公式可知： （3-1）式中K巖樣的絕對(duì)滲透率，； A巖樣的截面積，； L巖樣的長度，； 通過巖樣液體的粘度，； 巖樣兩端的壓力差，0.1； 在壓差下通過巖樣的流量，。若已知實(shí)驗(yàn)巖芯的端面面積A、長度L和液體粘度，再測出液體流量Q和此時(shí)巖芯兩端的壓力差，便可根據(jù)式（3-1）計(jì)算出巖石的絕對(duì)滲透率K。三、實(shí)驗(yàn)儀器及流程圖1實(shí)驗(yàn)儀器液測滲透率實(shí)驗(yàn)儀器、量筒、秒表、游標(biāo)卡尺、燒杯等。2實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)流程如圖3-1所示。圖3-1 液測滲透率實(shí)驗(yàn)裝置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1用游標(biāo)卡尺測量巖樣的直徑和長度。2將巖樣飽和鹽水后裝入巖芯夾持器。3打開手搖泵通向巖芯夾持器環(huán)空的開

22、關(guān)，加環(huán)壓。4打開平流泵電源，預(yù)熱五分鐘后，設(shè)置流量,測定在所設(shè)置的流量時(shí)巖芯入口端的壓力，并用量杯和秒表測其出口端流量；待壓力表數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，出口流速穩(wěn)定時(shí)，記錄此時(shí)的壓力和流量。5改變流量, 重復(fù)步驟4，計(jì)算巖石滲透率。6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄完后，卸掉環(huán)壓，關(guān)閉平流泵，取出巖樣。五、注意事項(xiàng)1在巖樣裝入夾持器后才能加環(huán)壓，在取出巖樣后，一定不能加環(huán)壓，否則可能會(huì)損壞膠皮套。2在設(shè)置流速時(shí)，應(yīng)按要求設(shè)置，不能太大，否則超出泵的量程會(huì)損害泵。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理將實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填于表3-1中。表3-1 巖石滲透率測定數(shù)據(jù)記錄表巖樣長度()巖樣直徑()流體粘度()巖芯兩端壓差()測量時(shí)間()巖

23、芯出口端流出液體體積()巖芯出口端液體流量()絕對(duì)滲透率()平均值七、思考題1測定巖樣滲透率時(shí)環(huán)壓要用多大合適?2液體測定巖樣滲透率時(shí)，有那些因素會(huì)影響到測定結(jié)果?3. 用液體測定巖樣滲透率時(shí)，要滿足哪些實(shí)驗(yàn)條件?實(shí)驗(yàn)四 常壓干餾法測定巖石中流體飽和度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握流體飽和度的概念及物理含義。2了解巖樣流體飽和度測定的多種方法。3學(xué)會(huì)用L-2型巖石飽和度干餾儀測定巖石中流體飽和度的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理目前，研究油、氣、水飽和度有許多方法，其中巖芯飽和度干餾儀就是常規(guī)巖芯分析實(shí)驗(yàn)裝置之一，實(shí)現(xiàn)常壓干餾法測定巖芯中流體飽和度值。干餾儀的工作原理是將巖樣裝入一個(gè)不銹鋼制的巖芯杯內(nèi)，巖芯杯上端有帶螺

24、紋的密封蓋，下端排液口與冷凝管密封連接，整個(gè)巖樣杯裝在一個(gè)絕緣的筒式電爐中。巖樣被加熱后，油、水由排液口經(jīng)冷卻管流出收集于一個(gè)量筒中，根據(jù)記錄的油、水體積按一定的計(jì)算方法便可獲得飽和度值。由孔隙度的定義可知，油層巖石的孔隙體積可寫成：如果油層中含油水兩相，則在其中所占的油相所占份數(shù)為：在其中所占的水相所占份數(shù)為：式中 分別為油層中油、水所占的體積；分別為油層中含油、含水飽和度，即單位孔隙體積中油和水所占的份數(shù)；分別為巖石的外表、孔隙體積； 巖石的孔隙度（應(yīng)由做飽和度的巖樣取出一部分來測得）。從上述可得：如果油層中除含油和水以外，還含有氣、則氣體飽和度為：式中為油層中氣體所占的體積；817234

25、665三、實(shí)驗(yàn)儀器常壓干餾儀（如圖4-1所示），芯筒放置巖芯，巖芯筒下端的排液口與冷凝器座靠重力密封連接（接觸密封）。冷凝器內(nèi)有循環(huán)水流動(dòng)。巖樣加熱后，油水從巖芯筒下部排液口流出經(jīng)冷凝中心的冷凝管流入下邊的量筒內(nèi)。儀器上各編號(hào)所代表的裝置名稱為：1.可密封的鋼制巖芯筒；2.管狀立式電爐；3.冷凝器；4.固定法蘭；5.量筒；6.循環(huán)水；7.電源線；8.溫度傳感器等組成圖4-1 巖芯飽和度干餾儀裝置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1巖樣準(zhǔn)備1）包裝巖樣啟封后，其中油還沒有來得及揮發(fā)以前，立即進(jìn)行飽和度測定。2）從井下取得的巖樣后要盡快對(duì)巖樣進(jìn)行描述，然后為了避免在取樣和測定這一段時(shí)間巖樣中的油揮發(fā)掉，最好把巖樣保存

26、在隔絕空氣的包裝里。3）實(shí)驗(yàn)前，取少量樣品測定基本參數(shù)，作為已知值。2儀器準(zhǔn)備1）核對(duì)一下電源插頭是否和筒式電爐要的電壓一致，一致后插上電源插頭。2）查看儀器的循環(huán)水管是否連接妥當(dāng)。3將包裝好的含油巖樣啟封，打掉表層，稱重記錄干餾前巖樣重量，立即裝入巖樣杯中，擰緊蓋子并將巖樣杯放入筒式電爐中。4用膠塞連接量筒與冷凝管下部出口，以免在加熱過程中油揮發(fā)，造成計(jì)量誤差。5使水循環(huán)起來，起到冷凝作用。6將溫度調(diào)節(jié)到預(yù)定值，即為了確保某一地層巖樣束縛水干餾出來的溫度，應(yīng)該繪制干餾出水量與溫度的關(guān)系曲線，曲線上第一個(gè)平緩段為束縛水完全干餾出時(shí)所需要的溫度，高于此溫度則干餾出水量中包括了礦物的結(jié)晶水。對(duì)于某

27、一地層的巖芯，稍高于曲線上第一平緩段（每一臺(tái)階）的溫度即為干餾出全部束縛水的適宜溫度，加熱2030分鐘束縛水全部干餾出來，從集液量筒中記錄水的體積。7讀出巖樣內(nèi)束縛水的體積后，將溫度提高到500左右，巖樣中石油開始干餾出來，連續(xù)加熱3060分鐘，停止加熱讀出干餾出的石油體積。8為了補(bǔ)償在干餾過程中因蒸發(fā)損失，結(jié)焦或裂解而導(dǎo)致的石油體積的減小，應(yīng)通過石油體積校正曲線對(duì)干餾出的石油體積進(jìn)行校正，每一種類型原油可通過干餾實(shí)驗(yàn)得到自己的校正曲線。五、注意事項(xiàng)1筒式電爐一定要接地線。2隨時(shí)注意冷卻管水源不斷流，以免影響冷卻效果，造成誤差。3在安裝好儀器后應(yīng)首先作出校正曲線（根據(jù)實(shí)際地層），再進(jìn)行巖樣測定

28、。六、數(shù)據(jù)記錄及處理將測定的參數(shù)和計(jì)算的結(jié)果填于表4-1中。 表4-1 巖石流體飽和度測定記錄和計(jì)算表測定參數(shù)及其單位參數(shù)符號(hào)及計(jì)算公式記錄及計(jì)算結(jié)果干餾前巖石重量，校正后巖樣中含油體積，巖樣中含水體積，巖樣的密度，原油的密度，水的密度，巖樣的孔隙度， 干餾后巖樣重，巖樣總體積，巖樣孔隙體積，含油飽和度，含水飽和度，含氣飽和度，七、思考題1干餾法測定巖石流體飽和度時(shí)，對(duì)巖芯有何影響?2與其他測定流體飽和度方法相比，該方法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)五 儲(chǔ)層巖石孔隙大小分布的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握毛管力曲線的概念及物理含義。2理解毛管壓力曲線測定儀的測定原理。3根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測得的毛管壓力等求出巖樣的孔隙大小

29、分布并繪制出毛管壓力曲線。二、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)際巖石孔隙結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，它是由無數(shù)大小不等的孔隙所組成，孔隙和孔隙之間的是由一個(gè)或數(shù)個(gè)喉道所連接，而有的孔隙與其它孔隙根本就不連通。為了研究方便，常把巖石孔隙孔道近似地視為是由許多半徑不等的毛細(xì)管所組成的，一定半徑的孔隙喉道（或毛細(xì)管）具有一定的毛細(xì)管壓力。濕相流體可以在不借助外力的作用下，靠自吸作用可以部分進(jìn)入毛細(xì)管孔隙中，而對(duì)于非濕相流體，毛細(xì)管壓力是阻力，則必須借助外力克服毛細(xì)管壓力，只有當(dāng)外加壓力等于或超過喉道的毛細(xì)管壓力時(shí)（假定忽略重力作用），非濕相才能進(jìn)入孔隙。非濕相進(jìn)入巖石孔隙的同時(shí)，也把濕相從孔隙中推出，使非濕相飽和度增大，濕相飽和度減少

30、，此時(shí)，外加壓力就相當(dāng)于該喉道的毛細(xì)管壓力。隨著外加壓力來的增大，非濕相就可以通過更小的喉道進(jìn)入它所連通的孔隙，將濕相驅(qū)出，使非濕相飽和度進(jìn)一步增加，濕相飽和度進(jìn)一步減少。這就是用實(shí)驗(yàn)法測定巖石孔隙大小分布和毛細(xì)管壓力曲線的理論基礎(chǔ)?？紫洞笮》植嫉臏y定方法有多種，這里介紹的是常壓半滲透隔板法。將干凈的巖樣飽和水后，放在多孔隔板漏斗的隔板上，其間墊上以水濕的濾紙，以便使巖樣中的水和隔板下的水構(gòu)成統(tǒng)一的水力系統(tǒng)。利用抽真空方法建立巖樣驅(qū)替壓差，在一定壓差下，空氣將巖樣中的水驅(qū)出，驅(qū)出的水量可從刻度管上讀出，相應(yīng)的壓差由壓力計(jì)讀出。實(shí)驗(yàn)壓差由小到大逐漸變化，記錄下相應(yīng)的壓差和巖樣中排出的水量。把潤濕

31、液體從某一孔隙中驅(qū)替出來所需的壓力就等于巖樣所呈現(xiàn)出來的毛管壓力，即,便可按下式計(jì)算出相應(yīng)的巖石吼道半徑，即：式中 孔隙半徑，；水的表面張力，； 與外界壓差相平衡的毛管力，。經(jīng)單位換算，可得到實(shí)際計(jì)算公式：基于不同的下驅(qū)出的水量占巖石孔隙體積的百分?jǐn)?shù)，便可確定出孔隙大小的分布情況。另外，根據(jù)每一下巖樣中剩余的水量占巖樣孔隙體積的百分?jǐn)?shù)（即含水飽和度），可繪出毛管壓力曲線。三、實(shí)驗(yàn)儀器常壓半滲透隔板法是用空氣（非濕相）來驅(qū)替巖樣中的水（濕相），其實(shí)驗(yàn)儀器如圖5-1所示，實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)原理圖如圖5-2所示。圖5-1 測定巖石孔隙大小分布的實(shí)驗(yàn)裝置圖1連通閥；2抽空閥；3放空閥；4玻璃計(jì)量管；5親水玻璃漏斗；6真空計(jì)；7真空表。圖5-2 測定巖石孔隙大小分布的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)原理圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1選取直徑為2.5-3.0、長度為2.5- 4.0、端面平整的巖樣。將巖樣烘干后稱巖樣重量,然后抽空飽