采用声发射技术测定多孔介质中油水饱和度的试验
鄂毅男，李 伟，徐彦廷
（ 大庆石油学院 石油机械系，黑龙江 安达 151400）
摘 要：介绍了确定饱和两相流体多孔介质中饱和度的理论研究和试验研究的情况，阐述了试验研究的原理，介绍了基于原理所设计并建立的试验系统:结合试验研究的过程，以图线形式给出了试验结果，分析得出了采用声发射技术测定饱和两相流体多孔介质饱和度模型试验研究的必要条件。
关 键 词：声发射技术；多孔介质；油水饱和度；试验研究
中图分类号：TB302.5 文献标识码：A 文章编号：1000-1891-(2002)01-0065-03
0 引 言
确定饱和两相流体多孔介质中的饱和度的试验研究主要是针对石油天然气工业进行的。在理论研究方面，1956年Boits建立了饱和单相流体弹性多孔介质中的应力波传播理论[1]。到了80年代，Boits理论才被推广到饱和两相流体弹性多孔介质中，但是只有知道弹性多孔介质固体骨架的体积弹性模量和剪切弹性模量，才能由推广后的Boits理论计算两相流体饱和度的理论值[2]，而从理论上推导和由试验测定多孔介质固体骨架的上述两个弹性模量都是比较困难的:在试验研究方面，1946年开始应用X射线技术测定砂岩中油的饱和度[3]，到了80年代，开始测量饱和两相流体的多孔介质饱和度的试验研究[4]，有采用微波技术对含有饱和油和水的多孔岩石中的饱和度进行测定试验研究的情况[5]，也有应用核磁共振成像技术测定孔隙岩石模型中轻质原油和水的饱和度的试验研究的情况[6]；但是，都难以对较大尺寸模型或岩石中两相流体的饱和度分布状况同时测定，而采用声发射技术能够测定较大尺寸模型中两相流体多孔介质的饱和度分布状况：在国外以应力波波速作为测定参量，在测定饱和两相流体的多孔介质饱和度的试验研究中，由于受到试验条件的局限，只是选择应力波波速差较大的两相流体进行试验研究，如葡萄糖水和油、甘油和水等，而且由于应力波波速差较大，试验模型被测定方向的尺寸都比较小。为此，采用声发射技术对填充细砂并饱和油和盐水的平板模型驱替与渗吸过程中饱和度状态的变化情况进行测定试验研究。
1 试验原理与试验系统
多孔介质中的应力波波速随着饱和两相流体的饱和度变化而变化，应用推广后的Boits理论能够从理论上确定应力波波速和两相流体的饱和度之间为单调关系。测定多孔介质固体骨架的体积弹性模量和剪切弹性模量是困难的，通过应力波波速的计算得到多孔介质中两相流体饱和度的理论值也是困难的。目前，解决问题的方法只能限于试验研究。作者设计并建立的试验系统见图1，该系统主要由,4个部分组成：
（1）二维平面有机玻璃模型，其内腔尺寸为240mm×100mm×22.6mm，内腔填充目孔径为0.63mm的细砂；细砂的孔隙度为43.2%，渗透率为6.4×10-2μm2。
（2）2台可分级调速的恒速微量泵，分别用来注入油和水。
（3）用于产生声发射信号的模拟源、触发传感器和接收传感器.
（4）放大信号用的前置放大器，美国PAC公司生产的32通道声发射仪和进行事后分析的微机系统。
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