[發明專利]同時測量巖石滲透系數、壓縮系數及孔隙度的裝置及方法

無效

• 申請號: 201110297984.0
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102507407A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 肖文聯;李閩;趙金洲;李小春;王穎;趙世旭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/10
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域

本發明涉及一種對巖石滲流特性參數(包括滲透系數、壓縮系數及孔隙度)同時進行測量的裝置，及利用該裝置測量巖石滲流特性參數的方法。

背景技術

隨著低滲油氣藏等工業工程的深部開采及安全評價，以及近年來對CO₂、核廢料等能源與廢棄物地質儲存技術的需求與發展，對于上述工業工程儲集層儲存潛力、開采效能和封蓋層封閉能力的研究已成為全世界地質工作者的工作重點。諸如，對天然氣成藏能力及含氣高度的評價、對CO₂儲存地層的選址評價、以及對CO₂注入地層后對該地層的風險評估及防泄漏處理技術等，對這類問題解決的關鍵技術在于對上述工業工程儲層及封蓋層在復雜地質、人為作用下的滲透特性變化特征快速、有效、準確的評價。

研究儲蓋層巖石滲透特性變化的主要微觀參數有孔隙度、滲透系數、壓縮系數等。目前多采用單一的方法及設備來分別測量巖石的滲透特性參數，如用滲透儀測量滲透系數、用孔隙度儀測量孔隙度、用流變儀測量或石油行業規范的壓縮系數測量方法測量壓縮系數，那么無法同時測量同一個巖樣的上述三個滲流特性參數，更無法同時測量復雜應力變化條件下的上述三個滲透特性參數的變化特征。所以用傳統方法或儀器是無法實現巖石滲流特性多參數同時測量的目的，更無法監測巖石滲流特性多參數在動態應力變化條件下的變化特征。

為了克服傳統巖石滲流實驗方法及裝置功能單一、所測滲透特性參數單一、應用范圍狹窄，不能同時、快速、準確測量巖石滲透特性參數，且不能同時測量巖石滲流特性參數在復雜應力變化條件下的變化特征的缺點和不足，有必要設計一種多功能集成的巖石滲流特性參數同時、快速、高效、準確測量的實驗方法及測量系統，采用脈沖法測量巖石滲透系數、采用降內壓法測量巖石壓縮系數、采用排水法測量巖石孔隙度，用于解決深部低滲透性儲層、蓋層滲透特性參數動態變化特征快速準確測量的技術問題，為研究儲層儲備能力、開采效率、蓋層封閉性能及相關工業工程的設計、施工、安全性評價工作提供一種高效的測量手段、實驗依據和技術支持。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能同時測量巖石的滲透系數、壓縮系數及孔隙度的裝置，該裝置原理可靠，操作簡便，適用于動態測量復雜應力變化條件下的巖石滲流特性參數及其變化特征，為滲流相關工程的設計、施工及安全性評價提供實驗依據。

本發明的另一目的還在于提供利用上述裝置對巖石滲流特性參數進行測量的方法，該方法可同時測量巖石在應力耦合作用下的滲透系數、壓縮系數以及孔隙度的變化，為定性定量分析巖石在復雜應力變化條件下的滲透變化特征及規律提供實驗手段，更能滿足實際工程的需求。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明是采用瞬態脈沖法測量巖石滲透系數，排水法測量巖石孔隙度，降內壓法測量巖石的壓縮系數。

瞬態法測量巖石的滲透系數的原理如下：根據達西定律以及瞬態脈沖法的測試原理，即對巖石上游施加一個瞬時脈沖壓力，在巖石內部產生一維滲流，巖石上游的壓力逐漸降低，而巖石下游的壓力逐漸升高，可得巖石上、下游之間壓力差的衰減曲線，由該曲線即可換算出巖石的滲透系數，由于系統結構對稱，被測巖石滲透系數k的換算公式表達如下：

ΔP(t)ΔP=e-αt---(1)]]>

k=0.5αμLASu---(2)]]>