非圓柱狀巖樣滲透率測定方法實驗研究

2014-03-26 02:17:42鮑云杰俞凌杰李志明

分析儀器 2014年4期

鮑云杰俞凌杰李志明

（1.中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所，無錫214151；2.中國石油化工集團公司油氣成藏重點實驗室，無錫214126）

1 前言

滲透率是油氣地質和煤田地質等領域的一項基礎性評價參數，通常以滲透率測定儀獲取巖石樣品的滲透率。現用的巖石滲透率測定儀大多都配置圓筒狀巖樣夾持器和圍壓套（膠套），要求加工后的巖樣必須是圓柱狀的，直徑2.5cm左右，長度1.0～2.5cm不等。工作過程中，常常利用各種各樣的鉆床，鉆取圓柱狀樣品，以適應圓筒狀巖樣夾持器和圍壓套（膠套）的要求。隨著油氣地質工作的不斷發展，研究領域的擴大以及研究對象的多樣化，難以取得規則圓柱狀樣品的現實與滲透率測試需求增加的矛盾越來越突出。一是非常規領域頁巖油氣研究工作中，泥頁巖滲透率的分析測試工作量越來越大，而泥頁巖又具有性脆、頁理發育等特點，導致當前鉆取圓柱狀樣品的成功率低，鉆取過程中經常發生破裂現象，使滲透率測定無法進行；二是受取樣條件等因素限制，取到的巖石樣品外型尺寸小，不能滿足鉆取規則巖心柱的需要。

由此，一些學者開展過探索研究工作，楊明杰公開申請的實用新型—巖心夾持器內變徑過渡塊，其加裝在巖心樣品與夾持器堵頭之間，為在軸心開設一貫穿孔圓形金屬塊，有4種形狀，例如，過渡塊為一端呈大直徑，另一端呈小直徑的階梯形，等等。變徑過渡塊的應用解決了當巖樣尺寸小于巖心夾持器允許規格時，即規則圓柱形狀直徑小、軸向短的樣品滲透率的測定問題，拓寬了巖心滲透率樣品檢測范圍，但仍不能滿足非圓柱體巖樣滲透率等測定的需要。周賢等［1］（2012）開展了特殊形狀大尺度巖心滲透率測試方法研究，設計了一種正方形中空、兩端為環形的膠套（圍壓套），可以對5＊5cm的正方形截面巖心進行滲透率測試，但圍壓需達到4MPa才能取得良好的測試效果。于榮澤等（2012）介紹了基于脈沖衰減的巖屑滲透率測定方法［2］，這種方法樣品外形不受限制，可以對巖心切片、巖屑等不規則樣品進行滲透率測試。缺點是樣品不能施加圍壓，測試精度相對較低，測試樣品形狀對測試結果有一定的影響。

2 方法研究

針對現有圍壓套為單一圓筒狀結構，限制了滲透率測試樣品只能為規則圓柱狀的實際情況，設計了一種過渡套，突破巖樣只能為規則的圓柱狀的局限，使更多的樣品能夠進行滲透率等參數的測試，更好地滿足地質工作的需要。

這種過渡套具有以下特點，一是材料為橡膠，與現用圍壓套（膠套）彈性、強度等物理參數相同或相近，保證其在裝入樣品后，在圍壓套壓力的作用下包緊巖樣；二是過渡套是一個軸向通透的、具有外圓內方結構特點的圓筒，其內方部分（圖1中2所示）既可以截面是正方形，也可以是矩形，但其中心應與圓筒的中心重合（圖1、圖2）；三是過渡套的直徑略小于圍壓套的內徑，與以往規則圓柱狀巖樣的直徑相同。這樣可以將各種尺寸的立方體、長方體巖樣（圖3）放入其中。將它放入當前的圓筒狀圍壓套中，經過加壓密封，即可進行滲透率的測試。