[實用新型]一種多孔介質材料突破壓力測量的裝置

無效

• 申請號: 201120061341.1
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN202057570U
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 李小春;魏寧;王穎;王燕
• 申請（專利權）人: 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;G01N33/24
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本實用新型涉及巖石類多孔介質材料突破壓力的測量技術領域，更具體涉及一種多方法集成的多孔介質材料突破壓力和滲透系數同時測量的裝置，適用于大范圍內巖石類多孔介質材料采用不同方法(包括分步法、連續法、瞬態法)進行多參數(包括突破壓力、滲透系數)的同時、快速、寬幅、精確、高效的測量。

背景技術

隨著天然氣、煤層氣等工業工程的深部開采及安全評價項目需求與發展，以及近年來對上述氣藏、CO₂、核廢料等能源與廢棄物地質儲存技術的迫切需求與急速發展，對于上述工業工程儲集層儲存潛力和封蓋層封閉能力的研究業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封蓋層封閉能力的快速、有效、精確的評價。

研究蓋層(蓋巖)封閉性能的微觀參數有孔隙度、滲透系數、比表面積、微孔隙結構、密度和突破壓力等，其中突破壓力是評價蓋巖封閉能力的最直接、最根本的參數，大量的統計資料表明，蓋巖突破壓力越大，其封閉能力越強；反之則越弱。且突破壓力可用來關聯多孔介質孔隙度、滲透系數、孔隙中值半徑等基本物性參數，還可結合恢復壓力關聯多孔介質的毛細滯后性質，還能夠作為潤濕性能和成巖作用的度量指標。本實用新型所述突破壓力是指多孔介質中某些連通孔隙內的潤濕相流體被非潤濕相流體驅替時所需施加的最小壓力，在數值上近似等于多孔介質中連通的最大孔隙的毛細管壓力，是反映流體滲流通過多孔介質固有特性的特征壓力。

目前多采用直接驅替法測量多孔介質材料的突破壓力，傳統的直接驅替測試方法主要有分步法和連續法，即采用分步壓力加載或恒定流量加載氣體從被測試件的一端直接驅替飽和在被測試件孔隙中的流體(水或煤油)，直至氣體從被測試件的另一端逸出時，記錄該氣體壓力被認為是被測試件的突破壓力。多孔介質材料突破壓力的大小主要取決于材料中連通的最大孔隙半徑的狀況，這些連通的最大孔隙半徑在泥質巖中含量極小，而常見的蓋層巖石主要有頁巖、泥巖和石膏、巖鹽等蒸發巖類，其最大連通孔隙都比較小。在實驗時間有限的情況下，傳統實驗方法測得的突破壓力值往往偏大，不符合實際，因為傳統實驗如果施加壓力等于或稍大于被測試件的突破壓力(最小毛管力)，由于氣體驅替被測試件中的液體是極緩慢的過程，液體排出的量極少，很難觀察到氣體的突破；如果要在短時間內觀察到氣體的突破，則實驗所需施加的壓力(即突破壓力)必須遠遠大于被測試件中最大連通孔隙的毛管壓力，造成測試結果誤差較大，此外，在實驗過程中由于被測試件的長度不可避免存在細微差異，致使同一被測試件獲得多個突破壓力值，造成測試結果誤差較大，所以用傳統方法測量突破壓力來評價蓋層是不夠準確且不夠嚴謹的。

為了克服傳統突破壓力測量方法及裝置不能快速、精確測量低滲透性多孔介質材料突破壓力的缺點和不足，有必要設計一種采用瞬態法快速、寬幅、精確、高效測量多孔介質材料突破壓力的方法及裝置，用于解決低滲透性蓋層突破壓力快速精確測量的技術問題，為研究蓋層封閉性能及相關工業工程的評價工作提供一種試驗手段和技術支持。

發明內容

本實用新型的目的是在于提供了一種多孔介質材料突破壓力測量的裝置，該裝置設計結構簡單、實時采集、穩定性好、可操作性強、測量效率及精度高，各組構件經久耐用，不易耗損，實用性強，可根據情況配置適合組件，靈活度和適應性強，適用于多孔介質材料突破壓力和滲透系數同時、快速、高效、精確測量。具有廣泛的應用前景。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

為了克服傳統氣體測突破壓力的方法及裝置不能快速準確同時測量低滲透性多孔介質突破壓力和滲透系數的缺點和不足，有必要設計一種采用瞬態法快速、寬幅、高效、精確測量多孔介質材料突破壓力和滲透系數的方法及裝置，用于解決低滲透性(k＜＝10^-5D)多孔介質材料突破壓力和滲透系數快速、準確測量的技術問題，同時仍然可以采用傳統分步法或連續法測量高滲透性(k＞10^-5D)多孔介質材料突破壓力和滲透系數，為研究蓋層封閉性和相關工業工程的合理風險評估和防泄漏處理等提供試驗手段和技術支持。