(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210857777.4 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 陈明君　颜茂凌　康毅力　侯腾飞　 李佩松　赖哲涵　刘江　唐星宇　 甯冼逸　杨炎　 (74)专利代理 机构 北京中索 知识产权代理有限 公司 11640 专利代理师 唐亭 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/18(2006.01) (54)发明名称 一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装 置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种高温高压条件下岩心应 力敏感评价装置及方法， 该装置包括氮气瓶、 氮 气加热装置、 岩心夹持器、 温度传感器和气体流 量计； 氮气瓶出气 口与氮气加热装置连通， 氮气 加热装置 出气口连接岩心夹持器， 岩心夹持器内 壁面环绕设置加热电阻丝， 电阻丝紧贴岩心， 用 于对岩心加热； 岩心夹持器出口端连接气体流量 计和回压阀； 所述氮气加热装置包括一密封壳 体， 壳体左右两端分别设置进气口和出气 口， 壳 体内设置加热电阻丝。 采用该装置进行的评价方 法不但可以在储层高温高压条件下测定渗透率 随着应力的变化， 还同时考虑了初始含水饱和度 和水在岩心中的实际赋存状态对于气测岩石渗 透率的影 响， 为深层油气藏的开发提供了理论支 撑。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115200977 A 2022.10.18 CN 115200977 A 1.一种高温高压条件下岩心应力敏感评价装置， 其特征在于， 包括氮气瓶、 氮气加热装 置、 岩心夹持器、 温度传感器和气体流量计； 所述氮气瓶出气口与氮气加热装置连通， 氮气 加热装置出气口连接岩心夹持器， 岩心夹持器内壁面环绕设置加热电阻丝， 电阻丝紧贴岩 心， 用于对岩心加热， 岩心夹持器中部侧面设有围压泵； 岩心夹持器出口端连接气 体流量计 和回压阀； 邻近气体流量计的进气口和出气口位置分别设置有温度传感器； 所述氮气加热 装置包括 一密封壳体， 壳体左右两端分别设置进气口和出气口， 壳体内设置加热电阻丝 。 2.如权利要求1所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置， 其特征在于， 所述氮气 加热装置包括一密封的圆柱形壳体， 壳体左右两端分为设置进气口和出气口， 壳体靠近进 气口的一端设置一挡板， 挡板边缘与壳体内壁面贴合密封， 挡板中心设置气孔， 气孔连接加 热筒， 加热筒上缠绕电阻丝， 加热筒外围套设一圆桶， 圆桶底面靠近壳体的出气口一端， 圆 桶上缠绕电阻丝， 圆桶与其内部加热筒之间的环形空隙为气体的流道， 气体最后经过壳体 与圆桶之间的空隙后排出， 实现气体在壳体内 绕行， 延长加热时间。 3.如权利要求2所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置， 其特征在于， 所述氮气 瓶和氮气加热装置之间的管路上依次设置有稳压器、 恒流器、 止回阀。 4.如权利要求3所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置， 其特征在于， 所述氮气 加热装置与岩心夹持器之间的管路上设置有温度传感器、 控制阀门和压力表； 岩心夹持器 上设置压力表， 岩心夹持器出口端设置 压力表。 5.如权利要求4所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置， 其特征在于， 所述围压 泵与岩心夹持器之间的管路上设置控制阀门和压力表； 所述岩心夹持器与回压阀之间， 岩 心夹持器与气体流 量计之间分别设置控制阀门。 6.一种利用如权利要求1 ‑5任意一项所述的高温高压条件下岩心应力敏感评价装置进 行岩心应力敏感评价的方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1、 将建立初始含水饱和度的岩心放入岩心夹持器中， 将岩心围压施加为储层上覆地 层压力Pw； 打开氮气瓶输出氮气至岩心的内压达到地层 孔隙压力P， 建压过程中设定回压阀 中回压为地层孔隙压力P； 建压完成后关闭所有阀门， 然后使用岩心夹持器中的电阻丝对岩 心进行升温至地层温度T； S2、 打开氮气电阻加热装置， 设定温度为地层温度T， 打开氮气瓶， 使其匀速输出氮气， 当加热装置出口段的温度传感器显示温度达 到预设地层温度T， 完成测量 准备； S3、 模拟油气藏降压开采过程： 保持 围压不变， 并以设定压力P设为梯度， 对岩心内压从P 降压到设定的最低压力PL； 每次梯度降低压力后均保持围压、 孔压不变的情况下老化 30min， 然后打开氮气加热装置、 岩心夹持器和气体流量计的阀门； 待气体流量计稳定 之后， 记录下紧邻气体流量计进气口和 出气口的两个温度传感器示数的平均值Tm， m＝1,2,3 …， 代表第1次降压后的压力点、 第2 次降压后的压力点 …， 以及岩心夹持器左右两端的压力表 读数P1m、 P2m， 气体流量计的示数为 Qm； 最后计算每 个压力点下的气相渗透率Km； S4、 模拟油气藏升压 过程： 当内压降低到PL之后， 保持围压不变， 继续 老化30min； 然后打 开氮气瓶恒速输出氮气增 大内压， 按照P设的压力梯度， 从PL梯度升压至地层孔隙压力P； 每 次梯度升高压力后均保持围压、 孔压不变的情况下老化30min； 然后 打开氮气加热装置、 岩 心夹持器和气体流量计的阀门； 待气体流量计稳定之后， 记录下紧邻气体流量计进气口和 出气口的两个温度传感器示数的平均值Tn， n＝1,2,3 …， 代表第1次升压后的压力点、 第2次权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115200977 A 2升压后的压力点 …， 岩心夹持器左右两端压力表读数P1n、 P2n， 气体流量计的示数为Qn； 最后 计算每个压力点下的气相渗透率Kn； S5、 通过以下公式计算岩 样的应力敏感性系数： 降压过程中各压力点的应力敏感系数计算公式： 升压过程中各压力点的应力敏感系数计算公式： 式中， K0—岩心在未改变内压之前测得的初始渗透率， D； 根据降压和升压过程中各压力点的应力敏感系数大小判断岩心在具体压力点的应力 敏感程度； 计算岩心的应力敏感评价系数， 公式如下： 根据计算出的SI值判断岩心的应力敏感程度。 7.如权利要求6所述的岩心应力敏感评价的方法， 其特征在于， 步骤S3中， 计算每个压 力点下的气相渗透率公式如下： 式中： Q—岩心夹持器出口端流量， cm3/s； T—设定地层温度， K； P0—一个大气压， 0.1MPa； Qm—气体流量计示数， cm3/s； Tm—紧邻气体流量计进气口和出气口的两个温度传感 器示数的平均值， K； P1m—岩心夹持器入口端压力， MP a； P2m—岩心夹持器出口端压力， MPa； Km—降压过程中某压力点的岩心气相渗透率， D； μ—氮气在岩心夹持器中高温高压下的粘 度， mPa·s； L—岩心长度， cm； A—岩心截面积， cm2； Z—储层高温高压条件下 的气体压缩因 子； Zm—一个大气压下Tm温度下气体压缩因子 。 8.如权利要求6所述的岩心应力敏感评价的方法， 其特征在于， 步骤S4中， 计算每个压 力点下的气相渗透率： 式中： Q—岩心夹持器出口端流量， cm3/s； T—设定地层温度， K； P0—一个大气压，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115200977 A 3