专利名称：低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统和方法
技术领域：
本发明涉及多孔介质中流体流动规律的测试技术领域，具体而言，涉及低渗透多孔介质中的流体非线性渗流特征的测试系统和方法。
背景技术：
低渗透多孔介质，由于具有较为复杂的孔隙结构、较强的固液相互作用等特征，其内部的流体在低速流动过程中不再遵循经典的Darcy定律，而是呈现出非线性渗流特征。 图1为典型的低渗多孔介质中的流体非线性渗流曲线示意图，其表现出两个明显特征，即 存在启动压力梯度(A点)和非线性渗流段(AD段)。对这两个特征的研究，应用最为普遍的方法是稳态法，即“压差-流量法”，该方法测量出的拟线性段(DE段)较为精确，实际应用时，将拟线性段(DE段)反向延长得到拟启动压力梯度(C点)，并以此作为附加阻力修正 Darcy定律，修正结果对指导常规低渗透油田开发起到了一定的积极作用，但在特低渗透情况下，应用效果欠佳；随后发展了“毛细管平衡法”，该方法解决了启动压力梯度(A点)的测量问题，但依然无法获得非线性渗流段(AD段)。国内已公开的专利文献CN101852714A在非线性段的测量上取得了一定进展，但在低压定压、定压自动化以及保障测试环境的恒温性等问题上尚存不足，特别是测试环境的恒温性对保障实验数据的准确与稳定显得犹未重要，发明人在实现本发明的过程中发现，已加载到岩心上的环压随着温度的升高而增大，而且现象较为明显，由于低渗岩心的每一个实验点测试所需时间均较长，因而如果外界温度波动较大，会导致测试出的流体微流量变化较大，给非线性渗流特征曲线的测量带来诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低速非线性渗流曲线测试系统和方法。通过测量低速条件下的不同流体介质在低渗透多孔介质中稳定流动的压力、流量及时间，进而得到非线性渗流的压力梯度及流动速度，最终绘制完整的非线性渗流曲线。一方面，本发明实施例提供了一种低速非线性渗流特征曲线的测试系统，所述测试系统包括多条测试支路，每一条测试支路包括驱替压力输出装置，用于提供不同压力来传输驱替液至测试岩心；压力测量装置，用于测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力；流动装置，用于容纳测试岩心，并为所测试岩心提供环压；流量测量装置，用于测量流经所述测试岩心的驱替液的流量；恒温控制装置，用于为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度。另一方面，本发明实施例提供了一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线的测试方法，所述方法包括通过驱替压力输出装置提供不同压力来传输驱替液至容纳于流动装置中的测试岩心；通过压力测量装置测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力；通过流量测量装置测量流经所述测试岩心的驱替液的流量；通过恒温控制装置为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度；通过数据处理装置根据所述根据压力测量装置测量到的压力计算压力梯度，根据所述流量测量装置测量的流量计算流速，并根据压力梯度和流速绘制低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线。本发明实施例的有益效果在于，本发明的测试系统可同时对至少4块样品进行完全独立的非线性渗流曲线测试而互不影响，由此可大大节省实验测试时间；而且，通过采用恒温控制装置为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度，可保障实验数据的准确与稳定，长时间测量时使得流体微流量变化较小，便于非线性渗流特征曲线的测量。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术的低渗多孔介质典型非线性渗流特征曲线示意图；图2为本发明实施例的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统的结构图；图3为本发明实施例的图2中的第二压力输出装置9的结构图；图4为本发明实施例的图2中流量测量装置18的一优选实施例的结构图；图5为本发明实施例一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线的测试方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例中，所述的低渗透多孔介质包括但不限于岩石、土壤、流化床岩心等。本发明实施例中采用的驱替液包括但不限于蒸馏水、模拟地层水、地层水、油田注入水和活性水等水溶液，还包括原油、煤油、模拟油等。本发明实施例提供了一种低渗多孔介质中流体非线性渗流特征曲线的测量系统， 用以测量流体流过多孔介质时的压力和流量，最终根据测量数据获得流体非线性渗流曲线。图2为依据本发明一优选实施例的测量系统的示范性结构示意图，图3为图2中第二压力输出装置9的示范性结构示意图，图4为图2中流量测量装置18的示范性结构示意图。下面结合图2、图3和图4对该测量系统的结构和功能进行详细说明。如图2所示，该测量系统示例性地由四条完全相同的支路组成，以第一支路为例， 每条测试支路包括第一压力输出装置(1、2、3、4、5、6、7)、第二压力输出装置9、压力测量装置(10、 11)、流动装置(17、20)、流量测量装置18、恒温装置(13a、i;3b)。实验时，第一压力输出装置和第二压力输出装置只能任选其一，第一压力输出装置是高压力输出装置，第二压力输出装置是低压力输出装置。第一、第二压力输出装置构成了驱替压力输出装置。第一压力输出装置(高压力输出装置)包括气瓶1、气瓶减压阀2、阀门3、高精度气体稳压阀4、压力表5、中间容器6、阀门7、阀门8以及相应的连接管线(各元件间的实线)。第一压力输出装置可解决高压力的定压及定压自动化问题。气瓶1与气瓶减压阀2相连，可以为四条支路共用，当实验所需驱动压力较高时， 应用气瓶1作为压力源，通过气瓶减压阀2初步控制压力值以满足实验要求；气瓶减压阀2 通过管线与高精度气体稳压阀4连接，两者之间设有控制阀门3;该控制阀门3，用于开启或关闭气瓶1和气瓶减压阀2向第一测试支路的输出；当某一测试支路不需要高驱动压力输出时，通过关闭该支路对应的控制阀门即可切断气瓶1与气瓶减压阀2向该测试支路的输出。该气体稳压阀4，用于进一步调节该测试支路的驱动压力，实验时，在高精度的气体稳压阀4上设置实验所需的压力值，以便为中间容器6提供相应的驱动压力，作为优选地，压力表5显示中间容器6所获得的驱动压力，从而进一步确认用气体稳压阀4设置压力是可行可靠的。在必要时，阀门7可用来卸载中间容器6内的驱动压力。中间容器6内充满驱替液，具有两个开口，进气口 6a和出液口 6b，进气口 6a与高精度气体稳压阀4相连，高精度气体稳压阀4调压后的气体从进气口 6a进入中间容器6，将内部液体从出液口 6b驱出，出液口 6b通过管线与岩心夹持器17的进液口 17a相连。在连接出液口乩和岩心夹持器17的进液口 17a的管线上靠近出液口乩的位置还设置有阀门 8，用于切断高压力输出部分与后面流程的联系，以防止高压力输出部分可能发生的漏气漏液对后面流程的影响。第二压力输出装置(低压力输出装置)9也通过管线与岩心夹持器17的进液口 17a相连，如图3所示，该第二压力输出装置9较佳地包括驱替液回收容器9a、多个定压管 (9b、9c、9d、9e)及与该多个定压管分别一一对应的多个阀门(9g、9h、9i、9j)和蠕动泵9f。 该多个定压管(9b、9c、9d、9e)，容置于驱替液回收容器9a内，每一上述定压管的一端通过管线与阀门与蠕动泵9f相连，定压管内充满驱替液，用于提供与自身长度相关联的水头压力，实验时，只能开启一个定压管。每一对应于定压管的阀门，用于启用或关闭与其连接的定压管。该蠕动泵9f，用于为被启用而处于工作状态的定压管持续提供驱替液，以保证定压管内液体的充盈；驱替液回收容器9a，用于收集从上述定压管内溢流出的驱替液，通过管线输出到蠕动泵9f，以供循环利用。第二压力输出装置9，可解决低压力的定压及定压自动化问题。进行压力测量时，通过阀门(9g、9h、9i或9j)选择任意一个定压管9b或9c或9d 或9e开启，蠕动泵9f将驱替液源源不断地输送到该开启的定压管9b、9c、9d或9e以保证该定压管内的流体充盈，溢出的流体流入驱替液回收容器9a内，回收到蠕动泵9f。图2和图3的9A是同一个连接点，举例而言，如果选用定压管9b提供压力，只需打开图2中的阀门22和图3中的阀门9g，由于水头压力，定压管9b内的流体便可通过阀门9A流入岩心夹持器17。其中，阀门22，用于控制第二压力装置9是否向测试岩心提供压力。压力测量装置，用于测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的精确压力；其较佳地包括第一压力传感器10和第二压力传感器11，设置在第二压力输出装置9与岩心夹持器17之间，其中，第一压力传感器10的量程大于第二压力传感器11的量程，第二压力传感器11的测量精度更高。第一压力传感器10，用于配合第一压力输出装置(1、2、3、4、5、6)而使用，即如果实验时是选用第一压力输出装置时，相应地，需选用高量程的第一压力传感器 10，此时，低量程的第二压力传感器11的阀门12需关闭，以保证低量程压力传感器11的安全；第二压力传感器11，用于配合第二压力输出装置9而使用，且在该测试支路中当该第一压力输出装置(1、2、3、4、5、6)和第一压力传感器10工作时，该第二压力传感器11处于关闭状态；第二压力传感器11的控制阀门12，用于开启或关闭第二压力传感器11。也即，当选用高量程的第一压力传感器10时，应关闭阀门12，以保障低量程的第二压力传感器11的安全。流动装置包括岩心夹持器17、环压泵20、环压表14和环压表14的控制阀门15。 岩心夹持器17具有进液口 17a和出液口 17b，进液口 17a通过管线与中间容器6的出液口 6b和第二压力输出装置9相连，岩心夹持器17的出液口 17b与流量测量装置18相连。环压泵20，用于为岩心夹持器内17的测试岩心提供环压；环压表14与控制该环压表的阀门 15，用于监视岩心夹持器17的环压。岩心夹持器17内部放置待测试的岩心，实验前，较佳地通过环压泵20对岩心加载环压。考虑到实验过程中常有环压衰减的现象，设置阀门15， 可以使初始环压值得到“记录”。在阀门21开启后，环压泵20可向另外一条支路的岩心夹持加载环压。较佳地，第一、二支路以及第三、四支路可以分别共用一台环压泵。从该第一或第二压力输出装置输出的液体通过进液口 17a进入岩心夹持器17，流经岩心内部，并从出液口 17b流出至流量测量装置18中。流量测量装置18，用于测量驱替液的流量及相应的时间，其较佳地采用光电式微流量计，其通过管线与岩心夹持器17的出液口 17b相连。如图4所示，在本发明的一优选实施例中，光电式微流量计18包括玻璃细管18a、气液界面感应器18b、标尺18c、电子位移显示器18d、计时器18e、玻璃细管固定装置18f和底座18g。玻璃细管18a的一端固定在玻璃细管固定装置18f上，18f固定在底座18g上，玻璃细管18a的固定端连接岩心夹持器17的出液口 17b，出液口 17b传输出的流体在细玻璃管18a内流通；标尺18c的尺面标有刻度，用以衡量位移，标尺18c与玻璃细管18a严格平行；电子位移显示器18d套装在标尺18c上，可以自由滑动，当滑动一定的位移时，电子显示器18d上显示位移读数，该读数可以清零。气液界面感应器18b固定在电子位移显示器18d上，可随电子位移显示器18d沿标尺18c自由滑行。其中，图4中的18g是底座，标尺18c固定在底座18g上。气液界面感应器ISb上有水平穿孔贯通其中，玻璃细管l&i从中穿过；穿孔两侧分别布有信号发射元件 ①和信号接收元件②，两者连续不断地进行发射与接收，当气液界面A从两元件间通过时， 信号红线段所示被干扰，接收元件②感应到信号的变化，指示灯B亮起；计时器18e与气液界面感应器18b关联，当气液界面显示器18b感应到信号的变化时，计时器18e给予回应， 或开启计时，或暂停计时，计时器18e可清零。具体地，信号发射元件产生激光，信号接收元件接收激光，当玻璃管内是均勻液体时，发射元件的激光可顺利被接收元件接收到，当有气水界面通过时，激光方向发生偏移，接收元件接收不到信号。再参阅图2，恒温控制装置13，可为四条支路共用，分为两个箱室13a和13b，两个箱室13a和13b的温控是各自独立的，恒温箱13a为岩心夹持器17提供恒温环境，恒温箱 13b为光电式微流量计18提供恒温环境，以保障实验数据的可靠。本发明实施例的优点在于，该低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，可分为四条完全相同的支路，可同时完成四块岩心的非线性特征测量而互不影响，由此可大大节省实验测试时间。进一步地，每条支路的驱替压力输出装置，通过高精度气体稳压阀和定压水柱两种方式分别实现了高驱替压力和低驱替压力的自动定压，使得实验测试的压力范围较宽， 从0. 002MPa到2MPa (常用范围)均可满足。进一步地，通过高量程压力传感器和低量程压力传感器分别测量高、低驱替压力数据，有利于提高压力测量精度。进一步地，通过光电式微流量计作为测量测量装置，其通过管线与岩心夹持器的出液口连接，预先设定驱替液在微流量计的玻璃管内流经的长度，通过电子计时器记录流过该长度所需的时间，进而计算流体流速，有利于提高流量测量精度，测试结果更可靠。进一步地，通过由两个箱室组成的恒温控制装置，分别控制岩心夹持装置的环境温度以及流量测量装置的环境温度，有利于保障测试结果的可靠性，消除了温度波动对测试结果的影响。进一步地，该系统实现了一体化，可整体移动，免除了仪器的拆卸、组装问题，节省人力、物力。本发明实施例还提供了一种基于上述测试系统的工作方法。图5为本发明实施例的一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线的测试方法的流程图。如图5所示，该方法包括步骤110、通过驱替压力输出装置提供不同压力来传输驱替液至容纳于流动装置中的测试岩心；步骤120、通过压力测量装置测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力；步骤130、通过流量测量装置测量流经所述测试岩心的驱替液的流量；步骤140、通过恒温控制装置为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度；步骤150、通过数据处理装置根据所述根据压力测量装置测量到的压力计算压力梯度，根据所述流量测量装置测量的流量计算流速，并根据压力梯度和流速绘制低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线。可选地，图5方法还包括为岩心夹持器中的测试岩心加载环压，至实验所需的值。可选地，步骤110的具体过程可包括根据实验所需的驱替压力选择第一压力输出装置或第二压力输出装置，通过第一压力输出装置或第二压力输出装置输出具有不同压力的驱替液，由管线传输至岩心夹持器中的测试岩心；其中，第一压力输出装置输出的压力高于第二压力输出装置输出的压力。可选地，步骤120的具体过程可包括当选用所述第一压力输出装置时，启用第一压力传感器测量所述测试岩心中流体的驱替压力，并关闭第二压力传感器；或者，当选用所述第二压力输出装置时，启用第二压力传感器测量所述测试岩心中流体的驱替压力；其中， 第一压力传感器的量程大于第二压力传感器的量程。可选地，步骤130的具体过程可包括通过光电式微流量计，预定流体在玻璃管内流过的长度，并记录流体流过所述长度所耗费的时间。遵照达西定律的数学表达式，应用所获得的长度和时间，便可绘制流体流动的“流速-压力梯度”关系曲线。
为更进一步说明低渗多孔介质中流体非线性渗流特征曲线测量系统的操作过程， 现列举两个实施例予以说明实施例1 高驱替压力下的离散数据测量预先将待测岩心洗油，烘干，并饱和模拟地层水；实验开始前，所有阀门处于关闭状态；将中间容器6内充满模拟地层水，将备好的岩心放置于岩心夹持器17内，打开阀门15、16、19，用环压泵20为岩心夹持器17中的岩心加载环压，从环压表14上监视环压值， 直至达到标准，然后关闭阀门16、19 ； 根据实验需要，为减压阀2初步设置一个压力值，然后通过高精度气体稳压阀4设定精确的实验压力值；打开阀门3、8，使流程畅通，确认没有泄漏之处后，为岩心夹持器17排除可能存在的空气；启动恒温箱13，设置箱室13a的温度，关闭箱门，静候温度升至预设值；启动流程，使驱替液源源不断地流通，观察高量程压力传感器10的读数，直至数值稳定，证明已经达到稳态单相流；将光电式微流量计18的计时器18e清零；观察光电式微流量计18的玻璃细管18a 内的气液界面A，移动电子位移显示器18d向气液界面A靠近，此时，气液界面感应器18b也同步移动，直至十分接近气液界面A但不与之相遇处，观察气液界面A移动，静候信号指示灯B亮起，此时电子计时器18e自动启动计时，同时迅速向气液界面A移动的同方向移动电子位移显示器18d至所需要的位移量；静候，直至气液界面A追赶至气液界面感应器18b，指示灯B再次亮起，此时电子计时器18e自动暂停计时；读取此时高量程压力传感器10、电子位移显示器18b以及电子计时器18e上的读数并记录，此时，一个离散点实验完成；重新设定高精度气体稳压阀4的精确的实验压力值，重复上述步骤，进而得到一系列离散数据。实施例2 低驱替压力下的离散数据测量预先将待测岩心洗油，烘干，并饱和模拟地层水；实验开始前，所有阀门处于关闭状态；将备好的岩心放置于岩心夹持器17内，打开阀门15、16、19，用环压泵20为岩心夹持器17中的岩心加载环压，从环压表14上监视环压值，直至达到标准，关闭阀门16、19 ；根据实验需要，打开阀门9g、9h、9i、9j中所需的一个，例如打开阀门9j，此时，保证其他阀门9g、9h、9i关闭，启动蠕动泵9f，此时，定压管9e源源不断地有水溢出；开启阀门12，使低量程压力传感器11生效；观察流程是否畅通，确认没有泄漏之处后，为岩心夹持器17排除可能存在的空气；启动恒温箱13，分别设置箱室13a和箱室1 的温度，关闭各自的箱门，静候温度升至预设值；启动流程，使驱替液源源不断地流通，观察低量程压力传感器11的读数，直至数值稳定，证明已经达到稳态单相流；将光电式微流量计18的计时器18e清零；观察光电式微流量计18的玻璃细管18a 内的气液界面A，移动电子位移显示器18d向气液界面A靠近，此时，气液界面感应器18b也同步移动，直至十分接近气液界面A但不与之相遇处，观察气液界面A移动，静候信号指示灯B亮起，此时电子计时器18e自动启动计时，同时迅速向气液界面A移动的同方向移动电子位移显示器18d至所需要的位移量；静候，直至气液界面A追赶至气液界面感应器18b，指示灯B再次亮起，此时电子计时器18e自动暂停计时；读取此时低量程压力传感器11、电子位移显示器18d以及电子计时器18e上的读数并记录，此时，一个离散点实验完成；重新选择定压管9b、9c、9d，重复上述步骤，进而得到一系列离散数据。实施例3 非线性曲线绘制利用实施例1和实施例2测量得到的一系列压力、位移以及时间值，应用数据处理工具，便可绘制“流速-压力梯度”关系曲线。具体地，在“流速-压力梯度”关系曲线中， 由于光电微流量计18的玻璃细管开口压力为大气压，因此压力梯度等于高量程压力传感器10或低压力传感器11的读数与岩心长度的比值，即
PgradP =—
LgradP为压力梯度(单位MPa/m) ；P为高量程压力传感器10或低压力传感器11 的读数(单位MPa) ；L为岩心长度(单位m)。流速等于长度为电子位移显示器18d读数的玻璃细管18a内流体体积与电子计时器18e读数的比值，所得结果再除以岩心体积，即
r2lν =——
tR2Lν为流速(单位m/s)，r为玻璃细管18a的内半径(单位m)，1为电子位移显示器18d的读数；t为电子计时器18e读数(单位s) ；R为岩心半径(单位m) ；L为岩心长度(单位:m)。将gradP和ν的一系列数据对在数据处理工具上，绘制曲线图即可；DE段用直线拟合，然后外延，得到拟启动压力梯度；AD段可采用多种拟合方式，通常采用二次函数拟合，便可达到满意效果，拟合函数与压力梯度轴的焦点，即为启动压力梯度。本发明实施例获得的“流速-压力梯度”关系曲线、启动压力梯度及拟启动压力梯度，可用于建立诸如非线性渗流数学模型、拟线性渗流数学模型等多种渗流数学模型，进而用于研究低渗多孔介质中的流体有效动用程度、压力分布、产能以及产量递减规律等方面的研究，应用前景非常广泛。本发明实施例的低渗透多孔介质中流体非线性渗流特正曲线测试系统及方法具有以下优点1、采用高、低压力输出装置及对应的高、低量程压力传感器，解决了高低压的自动定压问题，使得实验测试的压力范围较宽，从0. 002MPa到2MPa (常用范围)均可满足；2、设计了双室恒温箱，两室的恒温控制各自独立，消除了温度波动对测试结果的影响；
3、采用光电式微流量计，保证了微流量测量的精确性，测试结果更可靠；4、系统由四条各自独立但又完全相同的支路组成，因而可同时进行四个样次的实验测试工作而互不影响，由此可大大节省实验测试时间；5、系统实现了一体化，可整体移动，免除了仪器的拆卸、组装问题，节省人力、物力。以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于，所述测试系统包括多条测试支路，每一条测试支路包括驱替压力输出装置，用于提供不同压力来传输驱替液至测试岩心；压力测量装置，用于测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力；流动装置，用于容纳测试岩心，并为所测试岩心提供环压；流量测量装置，用于测量流经所述测试岩心的驱替液的流量；恒温控制装置，用于为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度。
2.根据权利要求1所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述驱替压力输出装置包括第一压力输出装置，包括通过管线依次连接的气瓶、气瓶减压阀、阀门、气体稳压阀和中间容器；其中，所述气瓶，用于作为压力源；所述气瓶减压阀，用于控制所述气瓶输出的压力至实验所需的压力值； 所述阀门，用于开启或关闭所述气瓶和所述气瓶减压阀向所述测试支路的输出； 所述气体稳压阀，用于进一步调节所述测试支路的驱动压力，以便为所述中间容器提供相应的驱动压力；所述中间容器，内部中空以容纳驱替液，具有进气口和出液口。
3.根据权利要求2所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述驱替压力输出装置还包括第二压力输出装置，通过阀门和管线与所述流动装置相连；所述第二压力输出装置包括驱替液回收容器、多个定压管、与所述多个定压管一一对应的多个阀门和蠕动泵；其中，所述多个定压管，容置于所述驱替液回收容器内，每一所述定压管的一端通过管线和阀门与所述蠕动泵相连，所述定压管内充满驱替液，用于提供与自身长度相关联的水头压力；每一对应于定压管的阀门，用于启用或关闭与其连接的定压管； 所述蠕动泵，用于为每个所述定压管持续提供驱替液；所述驱替液回收容器，用于收集从所述定压管内溢流出的驱替液，通过管线输出到蠕动泵，以便循环利用。
4.根据权利要求3所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述压力测量装置包括第一压力传感器、第二压力传感器和第二压力传感器的控制阀门；其中，第一压力传感器的量程大于第二压力传感器；所述第一压力传感器，用于配合第一压力输出装置而使用；所述第二压力传感器，用于配合第二压力输出装置而使用，且在所述测试支路中当所述第一压力输出装置和所述第一压力传感器工作时，所述第二压力传感器处于关闭状态； 所述第二压力传感器的控制阀门，用于开启或关闭所述第二压力传感器。
5.根据权利要求3所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述流动装置包括岩心夹持器、环压泵、环压表和环压表的控制阀门；所述岩心夹持器具有进液口和出液口，所述进液口通过管线与所述中间容器的出液口和所述第二压力输出装置相连，所述岩心夹持器的出液口与所述流量测量装置相连； 所述环压泵，用于为所述岩心夹持器内的测试岩心提供环压； 所述环压表与控制所述环压表的阀门，用于监视所述岩心夹持器的环压。
6.根据权利要求1所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述流量测量装置包括光电式微流量计，所述流动装置包括岩心夹持器，所述岩心夹持器具有进液口和出液口，所述光电式微流量计与所述岩心夹持器的出液口相连，用于测量不同压力下的流体流量；所述光电式微流量计包括玻璃细管、气液界面感应器、标尺、电子位移显示器和计时器；所述玻璃细管的一端固定于所述岩心夹持器的出液口，所述岩心夹持器的出液口传输出的流体在所述玻璃细管内流通；所述标尺的尺面标有刻度，用于衡量位移，所述标尺与所述玻璃细管平行； 所述电子位移显示器，套装在所述标尺上以沿所述标尺滑动，并显示滑动的位移； 所述气液界面感应器，固定在所述电子位移显示器上，随所述电子位移显示器沿所述标尺滑行；所述气液界面感应器具有贯通的水平穿孔，所述玻璃细管从所述水平穿孔中穿过；所述水平穿孔的两侧分别布置有发射元件和接收元件，所述发射元件和所述接收元件持续进行发射与接收，当所述玻璃细管中的气液界面从所述发射元件和所述接收元件之间通过时，所述接收元件感应到信号的变化，触发设置于所述气液界面感应器上的指示灯亮起；所述计时器，与所述气液界面感应器相关联，当所述气液界面显示器感应到信号的变化时，所述计时器开启计时或暂停计时。
7.根据权利要求1所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述恒温控制装置包括恒温箱，为所述多条测试支路共用，用于提供恒温实验环境。
8.根据权利要求7所述的低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统，其特征在于， 所述流动装置包括岩心夹持器，所述流量测量装置包括光电式微流量计；所述恒温箱包括各自独立的两个箱室，其中一个箱室为所述岩心夹持器提供恒温环境，另一个箱室为所述光电式微流量计提供恒温环境。
9.一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线的测试方法，其特征在于，所述方法包括通过驱替压力输出装置提供不同压力来传输驱替液至容纳于流动装置中的测试岩心；通过压力测量装置测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力； 通过流量测量装置测量流经所述测试岩心的驱替液的流量； 通过恒温控制装置为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度； 通过数据处理装置根据所述根据压力测量装置测量到的压力计算压力梯度，根据所述流量测量装置测量的流量计算流速，并根据压力梯度和流速绘制低渗多孔介质流体非线性渗流特征曲线。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括为岩心夹持器中的测试岩心加载环压，至实验所需的值；所述通过驱替压力输出装置提供不同压力来传输驱替液至容纳于流动装置中的测试岩心，包括根据实验所需的驱替压力选择第一压力输出装置或第二压力输出装置，通过第一压力输出装置或第二压力输出装置输出具有不同压力的驱替液，由管线传输至岩心夹持器中的测试岩心；其中，第一压力输出装置输出的压力高于第二压力输出装置输出的压力；所述通过压力测量装置测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力，包括当选用所述第一压力输出装置时，启用第一压力传感器测量所述测试岩心中流体的驱替压力，并关闭第二压力传感器；或者，当选用所述第二压力输出装置时，启用第二压力传感器测量所述测试岩心中流体的驱替压力；其中，第一压力传感器的量程大于第二压力传感器的量程；所述通过流量测量装置测量流经所述测试岩心的驱替液的流量，包括通过光电式微流量计，预定流体在玻璃管内流过的长度，并记录流体流过所述长度所耗费的时间。
全文摘要
本发明实施例提供了一种低渗多孔介质流体非线性渗流特征测试系统和方法，所述测试系统包括多条测试支路，每一条测试支路包括驱替压力输出装置，用于提供不同压力来传输驱替液至测试岩心；压力测量装置，用于测量驱替压力输出装置传输出的驱替液的压力；流动装置，用于容纳测试岩心，并为所测试岩心提供环压；流量测量装置，用于测量流经所述测试岩心的驱替液的流量；恒温控制装置，用于为所述流动装置和所述流量测量装置提供恒定的环境温度。本发明实施例采用了恒温控制装置，消除了温度波动对测试结果的影响，使测试结果更加准确。
文档编号G01N15/08GK102297830SQ20111013189
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者何英, 刘学伟, 张亚蒲, 杨正明, 熊生春, 王学武, 齐亚东 申请人:中国石油天然气股份有限公司