岩心稳态法渗透率测定

岩心稳态法渗透率测定，是石油与天然气工程中用于确定相对渗透率（或有效渗透率）的核心实验方法-1-8。它的核心思路是：同时向岩心注入两种不混溶流体（如油和水），当整个系统的压力和流量不再变化，达到“稳态"时，依据达西定律来计算各相流体的渗透率-1-10。下面是这个方法的基本原理、关键步骤和技术要点。核心原理：在多相流中应用达西定律当两种流体同时在岩石中流动时，岩石对其中某一相流体的通过能力，就称为该相的相渗透率（有效渗透率）-1。稳态法的测定原理是：按照一个固定的比例（比如油:水 = 7:3），将两种流体同时、恒速地注入岩心。经过一段时间，岩心内各点的流体饱和度会达到一个稳定的、不再变化的状态（即稳态），进出口的压力和流量也稳定下来-1-8。此时，就可以分别套用达西定律的公式来计算油相和水相的有效渗透率。改变油水的注入比例，就能得到不同饱和度下的渗透率数据，最终绘成相对渗透率曲线-1-8。主要测定流程一个典型的稳态法测定实验，通常包含以下步骤：实验准备：岩样处理：根据油藏原始的润湿性，选用合适的溶剂清洗岩心-1-8。流体配制：准备实验用的模拟油和模拟地层水-1-8-11。建立初始状态：将岩心抽真空，饱和模拟地层水-11。用油或气驱替岩心中的水，直到建立束缚水饱和度（即岩心中水不再流动的状态），并测量此状态下油相或气相的有效渗透率，这是计算后续相对渗透率的关键基准-1-11。稳态驱替与测量：按照预设比例，将油和水（或气和水）同时注入岩心-1-7。耐心等待，直到系统压力、各相流量都稳定，此时认为达到了稳态-1-10。记录下这一刻的进出口压力、各相流量等数据-1-7-11。更换注入比例，重复上述“注入-等待稳定-记录"的过程，以获得多个数据点-1。计算与绘图：使用达西定律公式，计算每个稳定状态下油、水（或气）的有效渗透率。将有效渗透率除以第二步测得的基准渗透率（如束缚水下的油相渗透率），得到相对渗透率-11。以含水饱和度为横坐标，相对渗透率为纵坐标，绘制出相对渗透率曲线。关键技术要点与挑战“稳态"的达成与判定：这是稳态法最大的难点，尤其是对于低渗透率岩心，达到真正的“稳态"可能需要数天甚至数周时间-10。近年来，结合CT扫描技术来实时监测岩心内部的流体分布，为判定是否达到稳态提供了更科学的依据-6。饱和度的精确测量：每个稳定点下，岩心内的含水饱和度是绘图的横坐标。常用的确定方法有称重法和物质平衡法-1-9。适用的岩心范围：根据最新的国家标准（GB/T 28912-2025），稳态法主要适用于空气渗透率大于50毫达西（mD） 的岩样进行油-水相对渗透率测定-5。对低渗岩心的挑战与改进：对于致密砂岩等超低渗岩心，常规稳态法难度高。有针对性的改进方法，如恒压驱替、微流量监测法，甚至专门设计的实验流程，被用于测试渗透率低至10⁻⁴ × 10⁻³ μm²级别的岩心-3-11