一种覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法

本发明涉及一种覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法。

背景技术：

1、油层条件下岩石的孔隙度与净上覆压力的关系是储量计算和油气田开发研究的重要内容。目前开展覆压孔隙度实验主要采用常规方法即气驱法，通过氦孔隙度仪进行测试，该测试仅能从宏观测试其孔隙度变化情况，无法反应其微观条件下孔隙变化及分布特征，无法从机理上分析其应力敏感性伤害情况。

2、另外，现有实验设备实验时，需要将核磁共振、覆压和孔渗测量分开，实验步骤复杂，不易掌控，容易造成数据失真。

技术实现思路

1、本发明提出一种覆压孔隙全直径核磁夹持器，实现了以核磁共振方式，进行覆压下孔渗的测量，实验操作简单且反映其微观特征，实验结果可靠，实现了快速、有效、便捷地测试岩心覆压孔渗的目的。

2、本发明解决上述问题的技术方案是：一种覆压孔隙全直径核磁夹持器，其特殊之处在于：

3、包括夹持器外壳，所述夹持器外壳的内部设有容腔，容腔的两端分别设有与外部连通的出口，其中一个出口内设置前端支撑，另一个出口内设置后端支撑；所述线圈骨架位于容腔内，且位于后端支撑和前端支撑之间，线圈骨架为圆筒结构，其两端的外径大于中部的外径，线圈骨架的两端的端部沿轴向方向设有槽孔，用于穿线；线圈骨架的中部沿径向方向设有通孔；

4、前端堵块、后端堵块分别位于线圈骨架内部通道的两端，前端堵块、后端堵块之间用于放置岩心；前端堵块、后端堵块外部设有热缩管，前端堵块、后端堵块分别与前端支撑和后端支撑连接；后端支撑、前端支撑、热缩管与夹持器外壳容腔内壁围成覆压容腔，所述夹持器外壳端部设有覆压孔，覆压孔与覆压容腔连通；

5、在夹持器外壳上靠近前端支撑一端设有孔，孔内设置插针密封件，线圈骨架外部缠绕线圈，线圈接头穿过孔后与插针密封件连接；

6、在夹持器外壳上靠近后端支撑一端设有后端支撑固定螺帽，用于对后端支撑进行定位；

7、所述后端支撑、后端堵块的中心均设有孔道，且二者孔道相对应；前端支撑、前端堵块的中心均设有孔道，且二者孔道相对应；前端支撑的孔道为驱替孔，后端支撑的孔道为出口；

8、夹持器外壳的外部设有加热片。

9、进一步地，上述夹持器外壳的外部设有环形凹槽，加热片设置在环形凹槽处。

10、进一步地，上述后端支撑固定螺帽的端面上有槽型孔，用于安装时使用扭力扳手将其按设计预紧力拧紧，其后端支撑固定螺帽外侧设有螺纹段用于与夹持器外壳螺纹连接。

11、进一步地，上述后端支撑的一端为小径端，另一端为大径端，小径端内部设有锥螺纹孔，用于连接驱替用管线；大径段外侧有密封槽，用于安装后端支撑处密封件；大径段内部设有密封孔用于与后端堵块连接。

12、进一步地，上述后端堵块的一端为小径端，另一端为大径端，其小径端伸入后端支撑大径段内部设有密封孔内，且后端堵块的小径端外侧设有安装密封件的密封槽，密封槽内设有后端堵块处密封件。

13、进一步地，上述线圈骨架的端面有销孔，夹持器外壳上设有与该销孔配合的台阶销。

14、进一步地，上述前端支撑包括依次连接的支撑段、密封段、连接段和安装段；

15、所述支撑段端部设有密封孔，前端堵块的一端为小径端，另一端为大径端，其小径端伸入支撑段端部的密封孔内，且前端堵块的小径端外侧设有安装密封件的密封槽，密封槽内设有前端堵块处密封件；

16、密封段外侧有密封槽，用于安装前端支撑处密封件；连接段外侧设有螺纹，用于与夹持器外壳螺纹连接；

17、安装段的外侧设有平行面，用于扭力扳手按照设定预紧力拧紧，安装段的端面设有锥螺纹孔，用于连接驱替用管线。

18、进一步地，上述后端堵块、前端堵块采用聚酰亚胺材料；后端支撑固定螺帽、后端支撑、夹持器外壳、前端支撑选择钛合金材料。

19、另外，本发明还提出一种覆压孔隙结构核磁共振测试装置，其特殊之处在于：

20、包括覆压孔隙全直径核磁夹持器，所述覆压孔隙全直径核磁夹持器装于全直径核磁共振在线检测系统中，通过插针密封件将线圈骨架上的线圈与全直径核磁共振在线检测系统处接线；全直径核磁共振在线检测系统与电脑连接；一个中间容器由管线与夹持器外壳处覆压孔连接，一个压力变送器安装于其管线上并连接一个压力巡检仪，手动泵由管线连接中间容器；另一个中间容器由管线与前端支撑处驱替孔连接，另一个压力变送器安装于其管线上并连接另一个压力巡检仪，iso泵由管线连接中间容器；所述的覆压孔隙全直径核磁夹持器出口端接刻度试管。

21、另外，本发明还提出一种基于上述覆压孔隙结构核磁共振测试装置的试验方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

22、第一步：利用抽真空加压饱和装置将岩心抽真空饱和地层水，其中地层水根据岩心所在地区水型和矿化度确定；

23、第二步：将岩心装入覆压孔隙全直径核磁夹持器，并将整体装入核磁共振在线检测系统，设置所需温度；

24、第三步：利用核磁共振仪对岩心进行核磁共振测试，测试岩心含水饱和度100％时核磁t2谱曲线，并确定其渗透率；

25、第四步：通过手动泵，给岩心施加上覆压力，设置入口压力，同时通过isco泵进行驱替，待出口流量及上覆压力稳定后对岩心进行核磁测试，并确定其渗透率；

26、第五步：保持入口压力不变，改变上覆压力，待出口流量及上覆压力稳定后对岩心进行核磁测试，并确定其渗透率；

27、第六步：重复第五步操作直至实验结束；

28、第七步：卸掉入口压力及上覆压力，将岩心取出，结束实验。

29、与现有技术相比，本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法的有益效果在于：

30、(1)该试验装置及方法，将岩心覆压孔隙全直径核磁夹持器内，实现了以核磁共振方式，进行覆压下孔渗的测量，实验操作简单且反映其微观特征，实验结果可靠，实现了快速、有效、便捷地测试岩心覆压孔渗的目的，最终测试结果也为油气藏产能评价和产水动态分析提供基础数据；

31、(2)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对气驱法无法反应其微观条件下孔隙变化及分布特征，无法从机理上分析其应力敏感性伤害情况，本发明具有对不同上覆压力条件岩心进行核磁测试实验，建立上覆压力与孔隙度关系，最终得出伤害率及微观孔隙分布特征，明确其微观变化规律；

32、(3)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对全直径核磁共振在线检测系统实现高温高压环境下进行变覆压孔渗实验，本发明有覆压孔隙全直径核磁夹持器，其可连接驱替泵对所夹持岩心进行驱替，结合全直径核磁共振在线检测系统进行实验；

33、(4)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对无磁性干扰，本发明的覆压孔隙全直径核磁夹持器具有合理的选材及结构布局；

34、(5)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对核磁共振系统接收及射频线圈位置考虑，本发明的覆压孔隙全直径核磁夹持器中夹持器外壳内壁具有对干扰噪声有一定的屏蔽的结构；

35、(6)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对可施加特定温度考虑，本发明的覆压孔隙全直径核磁夹持器中夹持器外壳外壁具有加热片实现温控；

36、(6)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对现有全直径核磁共振在线检测系统自带信号装置尺寸可能干涉问题考虑，本发明的覆压孔隙全直径核磁夹持器中夹持器内部有线圈骨架及端面安装的密封插针配合，可以满足实验过程中发射射频脉冲及信号接收；

37、(7)本发明提供的覆压孔隙结构核磁共振测试装置及方法，针对在现有全直径核磁共振在线检测系统中实现高温高压环境并进行此测试新方法，本发明对整体布局、密封及承载部件等进行了系统性设计，同时在材料选取及受力分析等方面提出了合理的骨架结构。