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。 10) 在富铤式压力计上读取室内大气压。

附录1 浮子流量计的校正与使用

气体渗透率仪上安装有四支不同量程的微型浮子流量计。在计量时应根据流量大小不同，选择适当量程的流量计。在满足要求的情况下尽量选用小量程的浮子流量计。

由于使用的流量计是在标准状况(0.1MPa、293K)下标定的，而实际测定时的压力、温度与标准状况有差异，加之气体的压缩性和热膨胀性较大，所以有必要对所测得的流量进行校正。其校正公式为：

'Q00.2853Q01

Pa(273t)10式中： Q0 校正后的实际流量，ml/s； Q0 流量计读数，ml/min；

Pa 当时大气压（绝对），MPa；

’

T 室温，℃。

【实验原理与数据处理】

渗透率的大小表示多孔介质(岩心)传输流体能力的大小，其单位是μm(或mD)。粘度为1mPa．s的液体在0.1MPa(1绝对大气压)压力作用下，通过截面积为lcm，长度为lcm的岩心时，液体的流量为1cm／s时，其渗透率为1μm。

基本原理是根据达西方程，测量气体通过岩样两端的压力P1、P2及通过岩样气体在平均压力 P(p1p2)/2下的气体体积流量 Q ，直接代入达西公式便可计算出岩样的渗透率。

1)

单相流体通过岩心的渗流规律，只有在压力梯度小，流速较低时才符合达西定律，

压力梯度超过极限时，就不再服从达西定律，而是服从非线性渗流规律。因此，首先应做

3

2

22

Q－△p/L关系曲线，判断流体的流动是否是线性渗流。只有Q－△p/L关系为通过原点

的直线，测得的结果才适用。

kg2)

2Q2Lp01102A(p12p2)2

取Q－△p/L直线段上的数据，按下面的达西公式计算气体渗透率kg。

式中： kg ――― 气体渗透率，μm；

Q2 ―――岩心出口端的气体流量。ml/s； L ――― 岩心长度，cm； A ――― 岩心的衡截面积，cm； P0 ――― 大气压（绝对），MPa；

P1 ――― 岩心入口端的绝对压力，MPa；1/P P2 ――― 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。 3) 计算1/P值。

4) 利用测试点得到的kg －―――1/P曲线，并根据直线外推在纵坐标上的截踞，得到岩心的克氏渗透率（又称等值液体渗透率）。 记录岩心数据：

岩心编号： 岩心直径：D ＝ cm 岩心的横截面积：A ＝ cm 室内大气压：P2 ＝ MPa 记录实验数据：

岩心长度：L ＝ cm 室内温度：T ＝ ℃ 气体粘度：μ ＝ mPa·s 2

次数 项目 气体流量Q(ml/s) 校正后流量Q(ml/s) 入口压力P1(MPa) 出口压力P2(MPa) 21 2 3 4 每测数据点渗透率Kg(/μm) 【实验结果分析】 【实验分析与讨论】 1．为什么要加环压？

2．为什么在打开气源前要打开放空阀使出口端接通大气？ 3．为什么对气测渗透率值要进行克氏校正？ 4．为什么要进行压力和流量校正？