非圆柱状岩样渗透率测定方法实验研究

2014-03-26鲍云杰俞凌杰李志明

分析仪器 2014年4期

鲍云杰俞凌杰李志明

（1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，无锡214151；2.中国石油化工集团公司油气成藏重点实验室，无锡214126）

1 前言

渗透率是油气地质和煤田地质等领域的一项基础性评价参数，通常以渗透率测定仪获取岩石样品的渗透率。现用的岩石渗透率测定仪大多都配置圆筒状岩样夹持器和围压套（胶套），要求加工后的岩样必须是圆柱状的，直径2.5cm左右，长度1.0～2.5cm不等。工作过程中，常常利用各种各样的钻床，钻取圆柱状样品，以适应圆筒状岩样夹持器和围压套（胶套）的要求。随着油气地质工作的不断发展，研究领域的扩大以及研究对象的多样化，难以取得规则圆柱状样品的现实与渗透率测试需求增加的矛盾越来越突出。一是非常规领域页岩油气研究工作中，泥页岩渗透率的分析测试工作量越来越大，而泥页岩又具有性脆、页理发育等特点，导致当前钻取圆柱状样品的成功率低，钻取过程中经常发生破裂现象，使渗透率测定无法进行；二是受取样条件等因素限制，取到的岩石样品外型尺寸小，不能满足钻取规则岩心柱的需要。

由此，一些学者开展过探索研究工作，杨明杰公开申请的实用新型—岩心夹持器内变径过渡块，其加装在岩心样品与夹持器堵头之间，为在轴心开设一贯穿孔圆形金属块，有4种形状，例如，过渡块为一端呈大直径，另一端呈小直径的阶梯形，等等。变径过渡块的应用解决了当岩样尺寸小于岩心夹持器允许规格时，即规则圆柱形状直径小、轴向短的样品渗透率的测定问题，拓宽了岩心渗透率样品检测范围，但仍不能满足非圆柱体岩样渗透率等测定的需要。周贤等［1］（2012）开展了特殊形状大尺度岩心渗透率测试方法研究，设计了一种正方形中空、两端为环形的胶套（围压套），可以对5＊5cm的正方形截面岩心进行渗透率测试，但围压需达到4MPa才能取得良好的测试效果。于荣泽等（2012）介绍了基于脉冲衰减的岩屑渗透率测定方法［2］，这种方法样品外形不受限制，可以对岩心切片、岩屑等不规则样品进行渗透率测试。缺点是样品不能施加围压，测试精度相对较低，测试样品形状对测试结果有一定的影响。

2 方法研究

针对现有围压套为单一圆筒状结构，限制了渗透率测试样品只能为规则圆柱状的实际情况，设计了一种过渡套，突破岩样只能为规则的圆柱状的局限，使更多的样品能够进行渗透率等参数的测试，更好地满足地质工作的需要。

这种过渡套具有以下特点，一是材料为橡胶，与现用围压套（胶套）弹性、强度等物理参数相同或相近，保证其在装入样品后，在围压套压力的作用下包紧岩样；二是过渡套是一个轴向通透的、具有外圆内方结构特点的圆筒，其内方部分（图1中2所示）既可以截面是正方形，也可以是矩形，但其中心应与圆筒的中心重合（图1、图2）；三是过渡套的直径略小于围压套的内径，与以往规则圆柱状岩样的直径相同。这样可以将各种尺寸的立方体、长方体岩样（图3）放入其中。将它放入当前的圆筒状围压套中，经过加压密封，即可进行渗透率的测试。