三軸滲氣實驗裝置

① 關於下圖所示實驗裝置的敘述錯誤的是（）A．將水準管上提，液面高於量氣管且不下降，說明裝置不漏氣B

A．由於此裝置屬於密閉體系，將水準管上提，造成內外壓強不等，靜置，若液面高於量專氣管且不下降，屬說明裝置不漏氣，故A正確
B．通過量氣裝置可測得產生氫氣的體積，鋅的質量可稱量，鋅的摩爾質量已知，則根據反應方程式可計算此條件下的氣體摩爾體積：
Zn+2HCl═ZnCl₂+H₂↑
65 g/mol Vm
m g v L
Vm=

② 氣驅應力敏感性實驗

實驗在室溫下進行，實驗中應用113型氦孔隙度儀和112型高低滲透率儀按「岩心常規分析方法（SY/T5336-1996）、覆壓下岩石孔隙度和滲透率測定方法（SY/T6385-1999）」標准執行。

（一）常規孔滲分析

1.氦孔隙度

樣品測試前均在105℃下烘乾至恆重。樣品顆粒體積用岩心公司的孔隙度儀測得，其原理為波耳定律：

深層高壓低滲透油田開發：以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例

顆粒體積計算：

深層高壓低滲透油田開發：以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例

式中：P₁為參比室中的壓力，MPa;V_re_f為參比室體積，cm³;P₂為氦氣擴散進岩心柱後的壓力，MPa;V_matrix為岩心柱體積，cm³;V_grain為樣品的顆粒體積，cm³。

柱塞樣品總體積由千分尺度量樣品的直徑和長度計算而得；總體積減去顆粒體積即為孔隙體積。

深層高壓低滲透油田開發：以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例

式中：V_p為孔隙體積，cm³;V_b為總體積，cm³。

2.空氣滲透率

使用岩心公司的空氣滲透率儀對柱塞岩樣進行空氣滲透率測試。用200psi環壓將樣品密封在哈斯勒夾持器中，讓乾燥的空氣穩定通過樣品，測其進出口壓力和空氣流速。樣品滲透率通過達西公式計算，其表達式為

深層高壓低滲透油田開發：以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例

式中：K為滲透率，10^-3μm²;P_atm為大氣壓，760mmHg（lmm Hg=133.3224Pa，下同）；μ為氣體粘度，mPa·s;P₁為進口壓力，psi;P₂為出口壓力，psi;Q_a為流速，cm³/s;A為截面積，cm²;L為長度，cm。

（二）覆壓孔滲分析

1.測試過程

岩心在105℃下烘乾至恆重，將樣品裝入岩心夾持器，建立模擬上覆壓力，測量岩石孔隙度、滲透率，然後逐點增加上覆壓力，同時測量各上覆壓力下的孔隙度、滲透率。覆壓增加到最大值後再逐點降低覆壓，降壓同時測量各壓力下的孔隙度、滲透率。

實驗在室溫25℃條件下進行，最大覆壓分別為35MPa和40MPa。

2.實驗結果校正

實驗測定的孔隙度φ_（1）、滲透率k_a（1）為靜水壓力條件，需要校正為單軸壓力下的孔隙度φ_（2）、滲透率K_a（2），校正步驟如下：

a.應用實驗室測定的靜水壓力條件孔隙度φ_（1）、滲透率K_a（1）分別除以常壓條件下孔隙度φ_（0）、滲透率K_a（0），在同一坐標系下繪制孔隙度變化系數Fφ_（1）＝φ_（1）/φ_（0）、滲透率變化系數FK_a（1）=K_a（1）/K_a（0）與上覆壓力的關系曲線1和曲線2。

b.根據下式計算出單軸向孔隙度φ_（2）：

深層高壓低滲透油田開發：以東濮凹陷文東油田沙三段油藏為例

式中：φ_（0）為常壓條件下的原始孔隙度，%；φ_（1）為靜水壓力下測定的孔隙度，%；φ_（2）為校正後單軸壓力下的孔隙度，%。

c.校正後單軸孔隙度φ_（2）除以常壓條件下孔隙度φ_（0），得出單軸向孔隙度變化系數Fφ_（2），在孔隙度變化曲線上找出對應A點。

d.由A點垂直向下交滲透率變化系數曲線2於B點，交點B對應的縱坐標值即為單軸向滲透率變化系數FK_a（2）。

e.單軸向滲透率變化系數FK_a（2）乘以常壓下滲透率值K_a（0），即為單軸向滲透率值。

（三）實驗結果及分析

實驗中共測試及收集樣品21塊，樣品克氏滲透率為（0.37～165）×10^-3pm²，平均值為26.93×10^-3pm²。定義參數——滲透率百分數＝K_pi/K₀×100%，孔隙度百分數＝φ_p/φ₀×100%。式中：φ_pi、K_pi為某一凈覆壓力（p_i）下的孔隙度、滲透率；φ₀，K₀為初始孔隙度、滲透率（p_i=0）。

1.滲透率與凈覆壓力的關系

圖4-2-1 滲透率百分數與凈覆壓力的關系

圖4-2-2 滲透率隨凈覆壓力的變化

分析實驗結果（圖4-2-1，圖4-2-2），高滲樣品的滲透率百分數與凈覆壓力的相關程度好於低滲樣品，滲透率越高，線性相關性越強。中、高滲儲層（K=165×10^-3μm²,89×10^-3μm²）好於低滲儲層（10×10^-3μm²<K<50×10^-3μm²），特低滲儲層（1×10^-3μm²<K<l0×10^-3μm²）好於超低滲儲層（K<1×10^-3μm²）。這種趨勢在凈覆壓增加過程尤為明顯，這也表明滲透率高儲層彈性變形佔主導。滲透率越低，解除凈覆壓其滲透率的恢復程度越差，其原因是低滲儲層中剛性顆粒含量低，軟、塑性礦物含量高，同時也可能有微裂縫存在（圖版4-2-1）。有效應力增加時，軟、塑性礦物被重新壓實，裂縫、微裂縫閉合，且上述過程的可逆性較差。

圖版4-2-1

隨凈覆壓力增大，滲透率呈非線性降低。凈覆壓力0～15MPa范圍內，滲透率隨凈覆壓力的增加急劇降低，滲透率損失大；凈覆壓力高於20MPa後，滲透率隨凈覆壓力增加降低的趨勢變緩並趨於穩定。分析認為，岩石承受凈覆壓力作用先後經歷壓實、彈性變形、彈－塑性變形、塑性變形幾個過程。從圖中也可以看出，岩石滲透率越低，滲透率與凈覆壓力的線性相關性越弱，滲透率的可恢復程度越差，滲透率損失越大，儲層應力敏感性越強。

岩石滲透率隨凈覆壓力的不斷增加而減小，且剛開始受到凈覆壓力時下降的速度較快，凈覆壓力大幹20MPa以後趨於平緩。解除凈覆壓力，滲透率不能恢復至初始值，且滲透率越低，可恢復程度越差。在有效應力作用下，原來處於張開狀態的喉道縮小變形，並趨於閉合。地層岩石為不均勻各向異性介質，隨凈覆壓力增加，剛性顆粒發生彈性變形，塑性顆粒重新壓實。彈性形變主要表現為岩石骨架或孔隙的彈性壓縮。壓實變形主要表現為柔性、塑性顆粒的變形及脆性顆粒的破壞等。解除凈覆壓力，已縮小變形或趨於閉合的喉道因顆粒的壓實變形恢復不到初始狀態，造成滲透率的不完全恢復。分析中發現凈覆壓增加過程，早期滲透率下降較快（滲透率越低，越明顯）的原因是此過程中微裂縫閉合及岩石的重新壓實佔主導作用，而後滲透率下降較慢岩石發生彈性變形。文東油田原始地層壓力系數高達1.71～1.88，儲層岩石處於欠壓實狀態。岩心從井筒中取出，地層壓力釋放，岩石顆粒更加疏鬆、膨脹。應力敏感性實驗中，低圍壓階段，顆粒的壓縮、壓實程度較大。

凈覆壓力解除過程中凈覆壓力與滲透率的相關性好於凈覆壓力增加過程中凈覆壓力與滲透率的相關性（滲透率越低越明顯。滲透率越低，微裂縫越發育，微裂縫的可恢復性差，即微裂縫的彈性變形差。），相關性好的過程說明彈性變形占優勢，微裂縫欠發育。

凈覆壓力由1.38MPa增至20MPa，岩心氣測滲透率損失率多為15%～30%。凈覆壓力由1.38MPa增至40MPa時，滲透率損失率為15%～35%。滲透率減小主要集中在20MPa以前，凈覆壓超過20MPa後滲透率變化量很小。

2.孔隙度與凈覆壓力的關系

由實驗結果得出凈覆壓力增加及降低過程的孔隙度百分數（圖4-2-3）。隨凈覆壓力增大，孔隙度呈非線性降低。在有效壓力0～15MPa范圍，孔隙度隨有效壓力的增加急劇降低，孔隙度損失大；當凈覆壓力高於20MPa，孔隙度隨凈覆壓力增加降低的趨勢變緩；當有效壓力繼續增大，孔隙度趨於穩定。分析認為，當凈覆壓力超過一定值後，岩石顆粒壓縮、壓實基本結束，顆粒的壓縮變形空間較小，孔隙度隨凈覆壓力的增加降低不明顯。

凈覆壓力增加及降低過程中，孔隙度參數與凈覆壓力的相關關系好於此過程中滲透率與凈覆壓力的相關關系。這也說明凈覆壓力變化過程中孔隙的彈性變形好於喉道的彈性變形。即孔、喉組成的變形介質系統中喉道的塑性形變較強，而孔隙的彈性形變較強。砂岩受壓時，最先被壓縮的是喉道，而非孔隙。隨凈覆壓力增加，未閉合的喉道數越來越少。滲透率不斷降低，下降趨勢逐漸變緩。

由圖4-2-1，圖4-2-2可知，當有效壓力變化時，孔隙度、滲透率隨凈覆壓力的變化具有不均衡性，凈覆壓力較低時變化幅度較大。凈覆壓力變化時，滲透率變化遠遠高於孔隙度的變化（圖4-2-3，圖4-2-4），這說明滲透率對凈覆壓力變化的敏感程度高於孔隙度。特別是較低凈覆壓力范圍，滲透率隨凈覆壓力增大而降低的幅度更大。儲層岩石是一種不均勻介質，故受有效應力作用時發生不均勻變形。

凈覆壓力由1.38MPa增至20MPa時，孔隙度損失率多為5%～10%；凈覆壓力由1.38MPa增至40MPa時，孔隙度損失率多為6%～12%。孔隙度的減小主要集中在20MPa以前，凈覆壓力超過20MPa以後其變化量很小（圖4-2-4）。

比較相同凈覆壓力下的滲透率損失率與孔隙度損失率發現，滲透率損失率明顯高於孔隙度損失率（圖4-2-5）。即由孔、喉組成的變形介質系統中，滲透率對凈覆壓力的反映更加敏感。

由文東油田沙三中油藏的實際特點，實際油藏的應力～應變關系與圖4-1-1c較為接近。

圖4-2-3 孔隙度百分數與凈覆壓力的關系

圖4-2-4 孔隙度損失率與凈覆壓力的關系

3.滲透率和孔隙度損失的不可逆性

深層高壓低滲油藏開發，隨地層壓力降低，儲層逐漸受到凈覆壓力（有效壓力）的作用，滲透率不斷下降，油井產量下降。當生產壓差增加（油井井底壓力降低）到一定程度後，隨著流體的采出油井產量不是上升反而下降。這是因為儲層孔隙流體壓力降低，作用在岩石骨架上的有效應力增加，壓縮岩石發生變形，儲層滲透性尤其是近井地帶大幅度降低，滲流能力變差，採油指數大幅下降。該變化過程是不可逆的，如圖4-2-1～圖4-2-4所示，深層高壓油藏開發滲透率和孔隙度的應力敏感性損失具有明顯的不可逆性。

圖4-2-5 凈覆壓力增加過程滲透率百分數與孔隙度百分數

由圖4-2-1，圖4-2-2可知，儲層岩心的氣測滲透率隨凈覆壓力的增大呈非線性遞減。在凈覆壓力由40MPa降至15MPa過程中，滲透率逐漸恢復，但滲透率恢復曲線在其降低曲線之下。將載入－卸載循環過程初始狀態下岩心滲透率值與有效壓力由40MPa降至1.5MPa後的滲透率值之差稱為滲透率不可逆損失量。文13西儲層岩心氣測滲透率不可逆損失量為（1～6）×10^-3μm²，滲透率不可逆損失率為4%～10%。

由圖4-2-3，圖4-2-4可知，儲層岩心氣測孔隙度隨凈覆壓力的增加呈非線性遞減。凈覆壓力由40MPa降至1.5MPa過程中，孔隙度逐漸恢復，但低於對應凈覆壓下的初始孔隙度值。圖4-2-3，圖4-2-4表明，文13西儲層岩心氣測孔隙度不可逆損失量一般低於2%。孔隙度的應力敏感性損失遠遠小於滲透率的應力敏感性損失。儲層滲透率和孔隙度的應力敏感性損失源於儲層骨架受力發生不均勻變形所致。

深層高壓油藏開發，凈覆壓力增加相當於油井井底壓力降低。所以，利用氣驅和水驅過程中有效壓力增加和降低過程可以分析異常高壓油藏彈性開采和注水開采特徵^[103-105]:

a.彈性開采過程油井井底壓力降低，形成生產壓差，生產壓差越大，即油井井底壓力越小，初期原油產量越高。但是，彈性開采階段如果生產壓差過大（井底壓力過低），井底附近油藏有效壓力增加過快、過大會導致其滲透率的損失過大，油井產量和產能都會急劇降低。如果控制生產壓差生產，初期產量不會太高，但也不會出現產量和產能急劇下降的現象。適當小的生產壓差條件生產，彈性開采控制的區域更大、總產油量高、彈性開採的採收率也較高。因此，彈性開采（包括注水開采）中，不能過分追求初期產量，必須合理控制生產壓差。

b.注水開采，油藏孔隙壓力逐漸升高（尤其是近井附近），滲透率隨之恢復。但如果彈性開采階段油藏壓力下降過大、過快，其有效壓力高於彈性變形的臨界壓力，即使壓力恢復到原始油藏壓力，滲透率也不可能恢復到初始值。如果生產中出現注水井壓力非正常降低將會導致注水井附近油藏產生不可逆的滲透率損失，尤其在裂縫性油藏注水開發中，這種滲透率不可逆損失更為嚴重。這是深層高壓低滲油藏注水能力低的一個原因。

4.加壓方式對滲透率變化的影響

為研究深層高壓低滲油藏地層壓力下降速度及地層壓力恢復速度對儲層物性的影響，實驗室在注入速度一定的情況下，通過快速和慢速加壓實驗、慢速連續加壓－恢復循環實驗模擬深層高壓油藏開發中不同有效壓力下儲層滲透率的變化。

（1）有效壓力變化速度對滲透率損失的影響

採用與氣測滲透率相同的裝置對岩心進行快速和慢速加壓實驗，以分析有效壓力（凈覆壓力）變化速度對儲層的傷害。為增加可對比性，選擇同一口井、同一深度點的岩心W13-281（2-1），w13-281（2-2）進行實驗。對W13-281（2-1）進行快速加壓和恢復實驗，有效壓力為1.5,20和40MPa；對W13-281（2-2）進行慢速加壓和恢復實驗，有效壓力為1.5,5,10,15,20等5MPa間隔一直增大到40MPa。實驗結果如圖4-2-6所示。

圖4-2-6 有效壓力變化速度對滲透率損失的影響

分析可知，有效壓力增加速度對岩心滲透率影響明顯。有效壓力快速增至40MPa，滲透率損失率為13.3%（W13-281（2-1））.有效壓力慢速增至40MPa，滲透率損失率為12.2%（W13-281（2-2））。有效壓力降低速度對岩心滲透率恢復影響也較大。有效壓力快速增加的岩心W13-281（2-1）在有效壓力降低至1.5MPa後，其滲透率損失率為7.7%；而有效壓力緩慢增加的岩心W13-281（2-2）在有效壓力降至1.5MPa後，其滲透率損失率為4.6%。可見，有效壓力快速變化所造成的滲透率不可恢復損失大於有效壓力緩慢變化造成的滲透率不可恢復損失，這與圖4-1-1c相吻合。有效壓力變化速率決定應變率的高低，有效壓力快速變化導致高應變率，有效壓力慢速變化導致低應變率。

根據以上研究結果，深層高壓低滲油藏開采中井底壓力從較高水平緩慢降至生產壓力有利於減小儲層滲透率的應力敏感損害。因此，深層高壓低滲油藏開發應合理控制採油速度、緩慢降低油層壓力，以減小滲透率損失、提高油藏最終採收率。

（2）慢速連續加壓－恢復循環實驗

通過減小有效壓力的方法模擬地層壓力恢復過程，通過「連續加壓－恢復循環實驗」模擬油藏實際開采中的連續關井恢復地層壓力過程。實驗中以氮氣為流動介質，所用實驗裝置與氣測滲透率相同。

增壓過程有效壓力點依次為1.5,5,10,15,20,25,30,35,40MPa。加壓過程按設計的有效壓力點依次加壓到該有效壓力值，然後按相反順序降低有效壓力至初始值，再進入下一個加壓－降壓循環。圖4-2-7給出了203-35（2-2）岩心連續循環加壓滲透率的變化曲線。由圖4-2-7可知，第一次加壓滲透率下降幅度大，且有效壓力鬆弛後，滲透率恢復程度小。這是因為第一次增壓過程中存在地層壓實和壓縮雙重作用，而以地層壓實為主。隨有效循環數不斷增加，滲透率下降幅度逐漸減小，且有效壓力降低後，滲透率恢復程度增加。第二次及第二次以後的增壓過程地層壓實已經完成，以地層壓縮為主。故每一次增、減壓滲透率的恢復程度都優於前一次。在圍壓升高初期，滲透率下降幅度大。隨圍壓鬆弛滲透率恢復程度小。隨圍壓循環數不斷增加，滲透率下降幅度逐漸減小。降圍壓鬆弛後，滲透率恢復程度增加。

圖4-2-7 岩心203-35（2-2）連續循環加壓

經過六次循環，203-35（2-2）岩心加壓到30MPa，其滲透率損失率為9.2%（這個值並不大）。經過六次增減壓循環，岩石基本可以看做是彈性體（本體變形占絕對優勢）。油田開發實踐證明，如果油田開發初期地層能量釋放過快就會引起近井地帶滲透率顯著下降，並且恢復程度小。通過頻繁關井並不能從根本上減小由於地層壓力下降所造成的地層傷害。也就是說，如果某一生產壓力造成地層傷害，關井後進行壓力恢復，然後再次以相同的生產壓力開采，還會造成更嚴重的地層傷害。

因有效應力載入過程岩石存在重新壓實及壓縮過程，故儲層應力敏感性評價應採用卸載曲線（卸載曲線更接近於彈性變形過程）。砂岩在應力作用下由彈性向塑性轉變的轉化應力一般超過100MPa，油氣藏開發中涉及的有效應力范圍一般低於100MPa，基本屬於壓實、壓縮背景上的彈性變形過程。

5.應力敏感的時間效應

岩石受到應力作用需要經過一段時間才能完成全部變形。氮氣驅實驗中測定凈覆壓力作用不同時間後的滲透率，從而確定滲透率變化達到穩定的時間，即岩心的形變時間。為表徵特定壓力條件下岩心滲透率隨加壓時間的變化，定義不同時刻滲透率與穩定滲透率之比為滲透率比值。W13-358（4-1）樣品（K_g=41.1×10^-3μm²）的「時間效應」如圖4-2-8所示。滲透率在不同有效壓力作用下隨時間的增加，變化幅度不斷減小，並逐漸趨於某一穩定值。有效壓力為20MPa，滲透率達到穩定時間為2.5小時；有效壓力為40MPa,5.0h後滲透率仍未穩定。儲層變形具有蠕變特性，有效壓力越高，滲透率達到穩定所需的時間越長。

圖4-2-8 滲透率變化的時間效應

（四）應力敏感性評價結果

以表4-2-1的6塊常規氣測應力敏感性樣品為例探討氣測應力敏感性結果。實驗數據如表4-2-1，表4-2-2，表4-2-3和圖4-2-9所示。根據儲層應力敏感性評價標准（敏感指數SI<0為負敏感；SI<0.1為弱敏感；SI=0.1～0.3為中等敏感；SI>0.3為強敏感；SI>0.5為超強敏感），氣驅實驗中儲層應力敏感性為中等－強敏感。

表4-2-1 實驗岩心編號與基本參數

表4-2-2 凈覆壓力與滲透率的關系實驗數據

表4-2-3 凈覆壓力與孔隙度的關系實驗數據

圖4-2-9 凈覆壓力與物性的關系圖

③ 岩石三軸試驗系統哪個品牌好

向你推薦兩款：
(1)瑞士W+B=的「高剛度岩石三軸試驗系統」，該儀器可用於岩石的無側向剛度壓縮測試、三軸測試、彎曲測試、直接拉伸、壓碎測試、研究岩石的無側向剛度壓縮測試、三軸測試、彎曲測試、直接拉伸、壓碎測試、蠕變以及其他方面的壓力測試。

在岩石力學測試領域，W＋B提供的高剛度測試系統的最大測試范圍可以達到10000kN。

W＋B還可以提供不同的穩壓加強系統，數字式控制器提供附加的通道用於數據採集以及多通道控制功能，此外還可以提供其他的岩石測試系統以及各種制樣工具。
W+B還可以根據使用者的要求或者是根據不同標准來進行試驗機設計，並且保證設備可以經受多年的滿負荷疲勞測試任務。

(2)法國TOP INDUSTRIE 的「多功能岩石三軸測試系統」又叫岩石三軸流變儀。
該儀器三軸壓力室參數如下：
●可容納試樣尺寸：最大直徑50mm, 高度100mm；
●一個內部熱電偶用於壓力室內部溫度測量；
●此外也可以選擇20mm或者37mm的是羊直徑；
●壓力室最大壓力：600 bar，更大壓力需要定做；
●最高操作溫度：90°C，可定製更高的測試溫度；
●最大偏應力3000 bar（50mm直徑試樣時，採用更小尺寸試樣可以獲得更高的最大偏應力）；
●偏壓室承受最大壓力：1000 bar；
●壓力室內部直徑：140 mm；
●壓力室內部高度：190 mm；

④ 化學實驗的製取氣體的發生裝置分為哪幾種，分別叫什麼名字

一，固液常溫裝置（啟普發生器、或者是簡易分液漏斗加燒瓶）常用來制去氫氣，二氧化碳…
二，固夜加熱裝置（鐵架台加燒瓶）常用來製取氯氣，氧氣…
三，固固加熱裝置（鐵架台加試管）常製取氨氣…

⑤ 實驗室製取x氣體裝置圖

應該是選B。理由是連著一個水槽加倒置的漏斗，說明產生的氣體極易溶解在水中，回越易溶解的氣答體在吸收時越易產生倒吸現象，漏斗就是一個防倒吸的裝置。此外，根據集氣瓶，長進短出可知收集的氣體密度比空氣大。所以只有B符合要求。

⑥ 如何檢驗實驗裝置是否漏氣

要檢查配有燒瓶的實驗裝置是否漏氣,首先應將裝置連接好,把導氣管口的一端浸入水裡,用手心緊貼燒瓶外壁,發現導管口有氣泡冒出；把手移開,一會兒,導管里形成一段水柱,則可判斷該裝置不漏氣.

⑦ 什麼叫真三軸試驗機什麼叫假三軸試驗機

真三軸試驗是使試樣處於三個主應力不相等（即σ1>σ2>σ3）的應力組合狀態下的三軸壓縮試驗。 普通三軸（就是你說的假三軸）處於σ2=σ3的應力狀態下試驗。

⑧ 如何檢查實驗裝置的氣密性帶長頸漏斗的裝置如何檢查氣密性

把導氣管放入水中，用手捂住試管，一段時間後，若導氣管有氣泡冒出，則裝置氣密性良好！

⑨ 岩石三軸滲透性實驗的標准尺寸是多少

滲透實驗是按照你現有三軸壓頭和底座尺寸，多數為25mm、38mm直徑，高為1:1即可。有個美國GCTS快速脈沖衰減滲透系統。可以測超低滲透性岩石，用作油藏氣、煤層氣方面的研究。