1.本发明涉及油气田开发领域，特别是涉及一种真三维各向异性渗透率张量测试装置及其测试方法。
背景技术：2.由于岩石在沉积压实的过程中颗粒的排列有方向性，长轴主要平行于水流方向，因此岩石会呈现出各向异性，而渗透率各向异性对油气田开发效果有非常显著的影响。地层渗透率的测定是油气田开发的基础，而实验室岩心测试分析是各种渗透率测定方法中最直接、最可靠的方法。
3.早在20世纪30年代以前，人们对油藏渗透率的各向异性就已有所认识，但只限于垂直方向渗透率跟水平方向渗透率的不同。从40年代起，随着油田注水开发方法的使用，人们发现同一地层平面内渗透率的各向异性同样普遍存在，并且对油田注水开发效果有着明显的影响。由于各向异性油藏渗透率的复杂性，其测试方法一直是人们所探寻的课题。目前对二维各向异性渗透率的研究较多，这类方法相当于已知一个主方向，而事实上多数地层的层理构造复杂，无法直接判断层理方向，因此完整的渗透率张量测试应该是三维张量测试。
4.1995年d.l.woerdeman等人提出了通过测量岩心6个不同方向等效渗透率反演岩心渗透率张量的计算方法，但对于立方体岩心除了3个轴线方向外对其他方向的驱替是不现实的。其后众多研究者试图在全直径岩心中取不同方向上的柱塞样，分别测量其渗透率，再通过特殊的数学处理获得岩心的各向异性渗透率参数，但这些方法的可靠性和实用性都不够理想。2000年mahmoud.asadi等人提出了通过反复切削岩心，改变岩心方位直至岩心出口端面流量分布均匀即确定岩心的一个主方向及其渗透率主值，理论上该方法确实可以准确找到岩心的三维渗透率张量，但是操作过于复杂，难以实际应用。
5.因此，如何准确测试出岩心的三维渗透率张量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种真三维各向异性渗透率张量测试装置及其测试方法，可以准确测试出岩心的三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。其具体方案如下：
7.一种真三维各向异性渗透率张量测试装置，包括：
8.方形岩心夹持器，用于固定待测立方岩心并使用流体对所述待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；
9.围压泵，用于对所述方形岩心夹持器进行加压；
10.驱替泵，用于将所述流体加入至所述方形岩心夹持器；
11.处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将所述被
动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述方形岩心夹持器包括：
13.夹持器壳体；
14.位于所述夹持器壳体内部用于装入所述待测立方岩心的方形密封橡皮套筒；
15.位于所述夹持器壳体两侧用于将所述待测立方岩心定位并固定的夹持器堵头；
16.用于顶住所述方形密封橡皮套筒，以实现所述方形密封橡皮套筒与所述夹持器壳体在两端的密封的夹持器端头；
17.用于顶住所述夹持器堵头的夹持器堵头限位螺柱；
18.位于所述夹持器壳体上且与所述围压泵连接的环压孔；
19.位于所述夹持器壳体和所述方形密封橡皮套筒上的中心孔隙压力监测孔。
20.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述中心孔隙压力监测孔有四个，分别与所述方形密封橡皮套筒除入口端和出口端之外的四个侧表面的中心一一对应；
21.所述方形岩心夹持器还包括：
22.与所述中心孔隙压力监测孔连接用于测量封闭边界面中心压力的压力表，以及用于测量注采压力的压力表；
23.设置在出口端用于获取测试流量的计量装置。
24.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述处理器包括被动压差比计算模块；
25.所述被动压差比计算模块，用于利用注采压力之差得到主动压差，以及利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差，根据所述被动压差和所述主动压差之比得到被动压差比。
26.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述三维全张量渗透率智能图版为利用高斯过程回归建立的gpr智能反演图版。
27.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述处理器还包括拟合模块、流量获取模块和渗透率张量计算模块；其中，
28.所述拟合模块，用于将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角；
29.所述流量获取模块，用于根据所述渗透率主值比例与所述欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量；
30.所述渗透率张量计算模块，用于根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到所述待测立方岩心的真实三维渗透率张量。
31.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，所述渗透率张量计算模块，具体用于根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值，对假设的渗透率张量进行等比例放大或缩小，得到所述方形层状岩样的真实三维渗透率张量。
32.本发明实施例还提供了一种真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，包括：
33.方形岩心夹持器固定待测立方岩心；
34.驱替泵将所述流体加入至所述方形岩心夹持器；
35.围压泵对所述方形岩心夹持器进行加压；
36.所述方形岩心夹持器使用流体对所述待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；
37.处理器根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率。
38.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，包括：
39.利用注采压力之差得到主动压差；
40.利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差；
41.根据所述被动压差和所述主动压差之比，得到被动压差比。
42.优选地，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率，包括：
43.将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角；
44.根据所述渗透率主值比例与所述欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量；
45.根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到所述待测立方岩心的真实三维渗透率张量。
46.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种真三维各向异性渗透率张量测试装置，包括：方形岩心夹持器，用于固定待测立方岩心并使用流体对待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；围压泵，用于对方形岩心夹持器进行加压；驱替泵，用于将流体加入至方形岩心夹持器；处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率。
47.本发明提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置，主要以各向异性岩心在驱替方向与渗透率主值方向相异时产生的被动压差为理论基础，通过方形岩心夹持器、围压泵、驱替泵和处理器的相互作用，利用三维全张量渗透率智能图版，经过数值计算即可得到立方岩心的真实三维渗透率张量，这样在室内执行测试就可以得到准确的岩心三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。
48.此外，本发明还针对真三维各向异性渗透率张量测试装置提供了相应的测试方法，进一步使得上述装置更具有实用性，该测试方法具有相应的优点。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
50.图1为本发明实施例提供的真三维各向异性渗透率张量测试装置的结构示意图；
51.图2为本发明实施例提供的方形岩心夹持器的主视图；
52.图3为本发明实施例提供的方形岩心夹持器的各零件示意图；
53.图4为本发明实施例提供的方形岩心夹持器的剖面图之一；
54.图5为本发明实施例提供的方形岩心夹持器的剖面图之二；
55.图6为本发明实施例提供的3d样品沿不同方向驱替的压力分布图；
56.图7为本发明实施例提供的真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法流程图。
具体实施方式
57.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，所描述的实施例仅仅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。
58.本发明提供一种真三维各向异性渗透率张量测试装置，如图1所示，包括：
59.方形岩心夹持器01，用于固定待测立方岩心并使用流体对待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；在实际应用中，三个不同方向可以是x方向、y方向和z方向，即该三个不同方向可以是两两相互垂直的方向；
60.围压泵02，用于对方形岩心夹持器01进行加压，以使方形岩心夹持器01内部空间与外界密封；
61.驱替泵03，用于将流体加入至方形岩心夹持器01；储水器04中装有流体；储水器04与驱替泵03连接；
62.处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将得到的被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率。
63.需要说明的是，传统岩心一维驱替过程中只关注到了岩心在注采断面的压差，认为在非注采方向不存在压力梯度。而对于各向异性岩心而言，如果驱替方向与渗透率主值方向不一致时，其在垂直注采方向也会产生压力梯度。本发明通过设计的方形岩心夹持器，依次测量三个方向一维驱替过程的注采压力及封闭边界面中心压力，根据测试结果可得到被动压差比，将被动压差比代入三维全张量渗透率智能图版拟合计算，最终可得到任意岩心的三维全张量渗透率。
64.在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，主要以各向异性岩心在驱替方向与渗透率主值方向相异时产生的被动压差为理论基础，通过方形岩心夹持器、围压泵、驱替泵和处理器的相互作用，利用三维全张量渗透率智能图版，经过数值
仿真计算即可得到立方岩心的真实三维渗透率张量，这样在室内执行测试就能够得到准确的岩心三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。
65.进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，如图2至图5所示，方形岩心夹持器01可以包括：夹持器壳体1，位于夹持器壳体1内部用于装入待测立方岩心的方形密封橡皮套筒2，位于夹持器壳体1两侧用于将待测立方岩心定位并固定的夹持器堵头3，用于顶住方形密封橡皮套筒2，以实现方形密封橡皮套筒2与夹持器壳体1在两端的密封的夹持器端头4，用于顶住夹持器堵头3的夹持器堵头限位螺柱5，位于夹持器壳体1和方形密封橡皮套筒2上的中心孔隙压力监测孔6，以及位于夹持器壳体1上且与围压泵02连接的环压孔7。
66.具体地，方形岩心夹持器01的装配过程包括：首先在特制的方形密封橡皮套筒2内放入夹持器壳体1内部；然后将夹持器端头4旋入夹持器壳体1，在旋入过程中夹持器端头4内侧会挤入方形密封橡皮套筒2，可实现方形密封橡皮套筒2与夹持器壳体1的挤压密封；之后安装中心孔隙压力监测孔6；随后放入待测立方岩心，并从两侧放入夹持器堵头3，以将待测立方岩心定位并固定；最后用夹持器堵头限位螺柱5旋入夹持器端头4，由于夹持器堵头限位螺栓5的内侧是圆孔，只允许夹持器堵头3的圆柱部分通过，会顶住夹持器堵头3的方形部分，从而实现对夹持器堵头3的紧固。用围压泵02通过环压孔7给方形密封橡胶套筒2加压，以使夹持器端头4上的密封圈保持缸筒和方形密封橡胶套筒2之间的环形空间与外界密封。同时，由于方形密封橡胶套筒2变形，将待测立方岩心的表面紧紧包住，让试验流体(如地层水)仅能从岩心孔隙通过。
67.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，中心孔隙压力监测孔6可以有四个，分别与方形密封橡皮套筒2除入口端(即左端)和出口端(即右端)之外的四个侧表面(即封闭边界面)的中心一一对应。如图1所示，方形岩心夹持器01还可以包括：与中心孔隙压力监测孔7连接用于测量封闭边界面中心压力的压力表，以及用于测量注采压力的压力表，另外还可以包括：设置在出口端用于获取测试流量的计量装置。也就是说，方形岩心夹持器在利用压力表测量注采压力及封闭边界面中心压力的同时，还可以利用计量装置测量测试流量。
68.需要注意的是，在四个封闭边界面中部分别设置测压点，该测压点与中心孔隙压力监测孔一一对应，可以实现在驱替过程中对驱替方向及垂直驱替方向压力的同步监测。本发明对压力测量的精度要求较高，实验所用多个压力表必须在实验前以同一标准进行校准。
69.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，处理器可以包括被动压差比计算模块；被动压差比计算模块，用于测量注采压力及封闭边界面中心压力，利用注采压力之差(即入口端压力与出口端压力之差)得到主动压差，以及利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差，根据被动压差和主动压差之比得到被动压差比。
70.定义被动压差比：
[0071][0072]
其中，δp
p
为被动压差，即垂直驱替方向压差，mpa；δpd为主动压差，即驱替方向压
差，mpa；ε为被动压差比，小数，ε∈[-1,1]。图6示出了3d样品沿不同方向驱替的压力分布图。
[0073]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，处理器还可以包括拟合模块、流量获取模块和渗透率张量计算模块。
[0074]
拟合模块，用于将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角。需要说明的是，渗透率主值的概念源于渗透率张量的主轴方向和主分量，在油藏领域惯用渗透率主值，即渗透率张量在主轴方向上的分量。三维渗透率张量有三个主值，分别为最大渗透率主值kmax、中间渗透率主值kmid和最小渗透率主值kmin；渗透率主值比例指的是最大渗透率主值kmax、中间渗透率主值kmid与最小渗透率主值kmin之间的比值，即三维的渗透率主值比例有两个。
[0075]
流量获取模块，用于根据渗透率主值比例与欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量。具体地，在拟合渗透率主值比例关系与欧拉角之后，可以假设一组渗透率张量，根据假设渗透率张量和实验测试的入口端压力、出口端压力，采用数值仿真计算可得到流量。
[0076]
渗透率张量计算模块，用于根据计算出的流量与方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到待测立方岩心的真实三维渗透率张量。优选地，具体可以根据计算出的流量与测试流量之间的比值，对假设的渗透率张量进行等比例放大或缩小，得到方形层状岩样的真实三维渗透率张量。
[0077]
下面对本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试原理进行详细说明：
[0078]
对于三维各向异性单相渗流过程，渗流速度为：
[0079][0080]
其中，x、y、z为在立方岩心上建立的坐标系，v
x
、vy、vz为x、y、z方向上的流速，μ为流体的粘度，k
xx
、k
xy
、k
xz
、k
yx
、k
yy
、k
yz
、k
zx
、k
zy
、k
zz
为渗透率张量，p为模型所承受的压力。
[0081]
连续性方程为：
[0082][0083]
将(1)代入(2)可得：
[0084][0085]
边界条件：
[0086][0087]
其中，p1为入口端压力，p2为出口端压力，l为立方岩心的长度。
[0088]
在利用实验压差条件求得流量时，可以采用公式(4)和公式(5)进行数值求解来得到流量。
[0089]
对于任意三维各向异性渗透率张量，均可以看做是由k＝k
·
diag(1,a,b)，(b≥a≥1)，其中，k为三维渗透率张量，k为放大系数，a为第一个渗透率主值之比，b为第二个渗透率主值之比。
[0090][0091]
先绕z轴旋转α、之后绕y轴旋转β、之后绕x轴旋转γ，(α，β，γ)构成一组欧拉角，因此确定一个三维各向异性渗透率张量需要六个独立参量。其中欧拉角与两个渗透率主值之比a和b可通过将驱替得到的六个被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版来确定，渗透率张量系数k则需要通过实验的流量数据进行确定。
[0092]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置中，三维全张量渗透率智能图版可以为利用高斯过程回归(gaussian process regression,gpr)建立的gpr智能反演图版。该gpr智能反演图版可以是在对不同各向异性岩心样品的大量三维渗透率张量进行仿真得到对应的被动压差比后，将仿真得到的被动压差比作为输入，欧拉角与渗透率主值比例关系作为输出，对非参数模型进行训练而建立的。
[0093]
需要了解的是，对不同各向异性特征样品进行模拟计算可得到pdr数据模板。高斯过程回归是使用高斯过程(gaussian process,gp)对数据进行回归分析的非参数模型，若不限制核函数的形式，gpr在理论上是紧致空间内任意连续函数的通用近似。因此，gpr是一个具有泛用性和可解析性的概率模型。基于高斯过程及其核函数所具有的便利性质，gpr在时间序列分析、图像处理和自动控制等领域的问题中得到大量应用，尤其适合样本数较少的情况。因此利用高斯过程回归，本发明可以建立利用六个被动压差比反演五个待求量的gpr智能反演图版。也就是说，利用pdr数据模板的数据训练了gpr智能反演图版，根据训练好的gpr智能反演图版，只需通过实验测得六个被动压差比，再通过反演图版就可以得到欧拉角与两个渗透率主值之比a和b。
[0094]
下面以取边长为50mm的立方体岩心为待测立方岩心，流体为室温下黏度0.78mpa
·
s的地层水为例，对本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的实验步骤进行举例说明，具体步骤如下：
[0095]
步骤一、将岩心进行清洗、烘干后称重，抽真空饱和地层水，然后称湿重，根据二者的差值计算孔隙度；
[0096]
步骤二、将岩心按x方向驱替放入夹持器中间部位，装好夹持器并连接好实验流程，加载围压后进行恒速驱替，直至达到稳定状态，记录岩心出入口端压力及岩心4个封闭面中心压力，同时记录出口测试流量；
[0097]
步骤三、沿y方向使用地层水进行恒速驱替，重复上述步骤二；
[0098]
步骤四、沿z方向使用地层水进行恒速驱替，重复上述步骤二；
[0099]
通过上述三个不同方向(即x方向、y方向、z方向)的驱替实验，可以测得六个被动压差比以及三组压差-流量数据，测试结果见表一：
[0100]
表一岩心驱替实验结果
[0101][0102]
其中，表一的第一被动压差比和第二被动压差比的计算公式如下：
[0103]
x方向：
[0104]
y方向：
[0105]
z方向：
[0106]
步骤五、通过三维全张量渗透率智能图版代入测试数据得到渗透率主值比例为(1，2.945，3.616)，欧拉角为(α＝118.356
°
，β＝107.824
°
，γ＝120.431
°
)：
[0107][0108][0109]
其中，k为三维渗透率张量，单位为毫达西(md)；t为坐标变换矩阵；t’为t的转置；d为渗透率单位，中文(达西)；r
x
、ry、rz分别是三维空间的三个旋转矩阵。
[0110]
假设n＝1利用公式(4)和(5)通过数值仿真求解可得到表二的数据：
[0111]
表二立方岩心数值求解结果
[0112][0113][0114]
其中，qi*为假设n＝1，按照实验条件(即表一中i方向入口端压力和出口端压力)
通过数值求解得到的沿i方向驱替的流量；qi为实验中i方向驱替速度(即表一中i方向驱替速度)。
[0115]
取平均求得n＝0.5648，因此：
[0116][0117]
可以理解的是，本发明以各向异性岩心在驱替方向与渗透率主值方向相异时产生的被动压差为理论基础，将原理与物理实验相结合，提出了测量真三维各向异性渗透率张量的测试装置。基于高斯过程回归建立了三维全张量渗透率智能图版。根据图版，只需通过实验测得六个被动压差比，即可得出两个渗透率主值比例与欧拉角。根据反演结果假设一组渗透率张量利用实验压差条件求得流量，与测试流量比较后对假设的渗透率张量进行等比例放大或缩小即可得到岩样的真实三维渗透率张量。
[0118]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种真三维各向异性渗透率张量测试装置相似，因此该方法的实施可以参见真三维各向异性渗透率张量测试装置的实施，重复之处不再赘述。
[0119]
在具体实施时，本发明实施例提供的真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，如图7所示，具体包括以下步骤：
[0120]
s701、方形岩心夹持器固定待测立方岩心；
[0121]
s702、驱替泵将流体加入至方形岩心夹持器；
[0122]
s703、围压泵对方形岩心夹持器进行加压；
[0123]
s704、方形岩心夹持器使用流体对待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；
[0124]
s705、处理器根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率。
[0125]
在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，主要以各向异性岩心在驱替方向与渗透率主值方向相异时产生的被动压差为理论基础，利用三维全张量渗透率智能图版，经过数值计算即可得到立方岩心的真实三维渗透率张量，这样在室内执行测试就可以得到准确的岩心三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。
[0126]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，步骤s701方形岩心夹持器固定待测立方岩心，具体可以包括：首先在方形密封橡皮套筒2内放入夹持器壳体1内部；然后将夹持器端头4旋入夹持器壳体1，在旋入过程中夹持器端头4内侧会挤入方形密封橡皮套筒2，可实现方形密封橡皮套筒2与夹持器壳体1的挤压密封；之后安装中心孔隙压力监测孔6；随后放入待测立方岩心，并从两侧放入夹持器堵头3，以将待测立方岩心定位并固定；最后用夹持器堵头限位螺柱5旋入夹持器端头4，由于夹持器堵头限位螺栓5的内侧是圆孔，只允许夹持器堵头3的圆柱部分通过，会顶住夹持器堵头3的方形部分，从而实现对夹持器堵头3的紧固。步骤s703围压泵对方形岩心夹持
器进行加压，具体可以包括：用围压泵02通过环压孔7给方形密封橡胶套筒2加压，以使夹持器端头4上的密封圈保持缸筒和方形密封橡胶套筒2间的环形空间与外界密封。
[0127]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，步骤s705根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，具体可以包括：首先利用注采压力之差得到主动压差；然后利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差；最后根据被动压差和主动压差之比，得到被动压差比。
[0128]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法中，步骤s705将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率，具体可以包括：首先，将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角；然后，根据渗透率主值比例与欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量；最后，根据计算出的流量与方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到待测立方岩心的真实三维渗透率张量。
[0129]
关于上述各步骤更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0130]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
[0131]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0132]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0133]
综上，本发明实施例提供的一种真三维各向异性渗透率张量测试装置，包括：方形岩心夹持器，用于固定待测立方岩心并使用流体对待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；围压泵，用于对方形岩心夹持器进行加压；驱替泵，用于将流体加入至方形岩心夹持器；处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率。上述装置主要以各向异性岩心在驱替方向与渗透率主值方向相异时产生的被动压差为理论基础，通过方形岩心夹持器、围压泵、驱替泵和处理器的相互作用，利用三维全张量渗透率智能图版，经过数值计算即可得到立方岩心的真实三维渗透率张量，这样在室内执行测试就可以得到准确的岩心三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。此外，本发明还针对真三维各向异性渗透率张量测试装
置提供了相应的测试方法，进一步使得上述装置更具有实用性，该测试方法具有相应的优点。
[0134]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0135]
以上对本发明所提供的真三维各向异性渗透率张量测试装置及其测试方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
技术特征：1.一种真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，包括：方形岩心夹持器，用于固定待测立方岩心并使用流体对所述待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；围压泵，用于对所述方形岩心夹持器进行加压；驱替泵，用于将所述流体加入至所述方形岩心夹持器；处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率。2.根据权利要求1所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述方形岩心夹持器包括：夹持器壳体；位于所述夹持器壳体内部用于装入所述待测立方岩心的方形密封橡皮套筒；位于所述夹持器壳体两侧用于将所述待测立方岩心定位并固定的夹持器堵头；用于顶住所述方形密封橡皮套筒，以实现所述方形密封橡皮套筒与所述夹持器壳体在两端的密封的夹持器端头；用于顶住所述夹持器堵头的夹持器堵头限位螺柱；位于所述夹持器壳体上且与所述围压泵连接的环压孔；位于所述夹持器壳体和所述方形密封橡皮套筒上的中心孔隙压力监测孔。3.根据权利要求2所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述中心孔隙压力监测孔有四个，分别与所述方形密封橡皮套筒除入口端和出口端之外的四个侧表面的中心一一对应；所述方形岩心夹持器还包括：与所述中心孔隙压力监测孔连接用于测量封闭边界面中心压力的压力表，以及用于测量注采压力的压力表；设置在出口端用于获取测试流量的计量装置。4.根据权利要求3所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述处理器包括被动压差比计算模块；所述被动压差比计算模块，用于利用注采压力之差得到主动压差，以及利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差，根据所述被动压差和所述主动压差之比得到被动压差比。5.根据权利要求4所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述三维全张量渗透率智能图版为利用高斯过程回归建立的gpr智能反演图版。6.根据权利要求5所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述处理器还包括拟合模块、流量获取模块和渗透率张量计算模块；其中，所述拟合模块，用于将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角；所述流量获取模块，用于根据所述渗透率主值比例与所述欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量；所述渗透率张量计算模块，用于根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试
流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到所述待测立方岩心的真实三维渗透率张量。7.根据权利要求6所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置，其特征在于，所述渗透率张量计算模块，具体用于根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值，对假设的渗透率张量进行等比例放大或缩小，得到所述方形层状岩样的真实三维渗透率张量。8.一种如权利要求1至7任一项所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，其特征在于，包括：方形岩心夹持器固定待测立方岩心；驱替泵将所述流体加入至所述方形岩心夹持器；围压泵对所述方形岩心夹持器进行加压；所述方形岩心夹持器使用流体对所述待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；处理器根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率。9.根据权利要求8所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，其特征在于，根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，包括：利用注采压力之差得到主动压差；利用相对的两个封闭边界面中心压力之差得到被动压差；根据所述被动压差和所述主动压差之比，得到被动压差比。10.根据权利要求9所述的真三维各向异性渗透率张量测试装置的测试方法，其特征在于，将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到所述待测立方岩心的真实三维渗透张量率，包括：将所述被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合得到渗透率主值比例与欧拉角；根据所述渗透率主值比例与所述欧拉角，假设一组渗透率张量利用实验压差条件计算出流量；根据计算出的流量与所述方形岩心夹持器测量的测试流量之间的比值以及假设的渗透率张量，得到所述待测立方岩心的真实三维渗透率张量。
技术总结本申请涉及油气田开发领域，公开了一种真三维各向异性渗透率张量测试装置及其测试方法，包括：方形岩心夹持器，用于固定待测立方岩心并使用流体对待测立方岩心进行三个不同方向的一维恒速驱替，测量注采压力及封闭边界面中心压力；围压泵，用于对方形岩心夹持器进行加压；驱替泵，用于将流体加入至方形岩心夹持器；处理器，用于根据注采压力及封闭边界面中心压力得到被动压差比，并将被动压差比代入预先建立的三维全张量渗透率智能图版，拟合计算得到待测立方岩心的真实三维渗透张量率。这样通过方形岩心夹持器、围压泵、驱替泵和处理器的相互作用，可以得到准确的岩心三维渗透率张量，操作简单，可靠性强，适用性高。适用性高。适用性高。
技术研发人员：裴雪皓 刘月田 王靖茹
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
