[發明專利]一種高溫超低滲透率測量儀

有效

• 申請號: 201310745508.X
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103645129A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 楊典森;陳衛忠;楊建平
• 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
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及實驗測量儀器技術領域,?更具體涉及一種高溫超低滲透率測量儀，為超低滲巖土介質滲透率測量提供一個可靠、準確、簡便的測量設備。該設備可以用于高放射性核廢料地下儲存、頁巖氣、煤層氣等圍巖介質在不同溫度條件下滲透特性測量。

背景技術

近年來，為了解決我國能源需求日益增大的困境，我國正積極進行非常規油氣田開采，包括頁巖氣、煤層氣。這些油、氣田一大特點就是其滲透率超低，通常會低于10^-19m²。準確測量油氣儲層的滲透率對評估油、氣藏產能、選擇開采方案至關重要。同時，石油、天然氣、高放射性核廢料地下儲存，都是選擇具備超低滲透率的圍巖，比如巖鹽。但是，測量儲存介質的超低滲透率對測量設備、測量條件提出了較高的要求。

超低滲透率測量主要受測量方法、測量設備、測量時間、測量環境等多個因數影響。根據對期刊文獻和專利檢索，關于超低滲透率測量儀有以下結果：

滲透率通常有兩種測量方法：直接利用達西定律的穩態測量法和間接利用達西定律的脈沖法和孔壓振蕩法。穩態法比較適合測量高滲透率（>10^-19?m²）,中國科學院武漢巖土力學研究所陳衛忠等人曾利用穩態法設計出一種低滲透測量儀（專利號：651282），它可以測量到10^-21m²低滲透率，該方法基本原理比較簡單，測量精度比較高，但是它的溫度控制不是很理想。脈沖法是最先由?Brace等人于1968年針對花崗巖測量提出的（Permeability?of?Graniteunder?High?Pressure[J].?Geophysical?Research，1968，73（6）:2225-2236），后經過Hsieh?P?A等人進行了理論和數值上的完善（A?TransientLaboratory?Method?for?Determining?the?Hydraulic?Propertiesof“Tight”Rocks—I?Theory[J].?International?Journal?ofRock?Mechanics?and?Mining?Sciences?&GeomechanicsAbstracts，1981，18（3）:245-252）。該方法通過對試樣一端施加一個瞬時脈沖壓力，然后根據試樣內孔壓衰減規律確定滲透率，它無需進行初始孔壓平衡，大大縮短了測量時間。河海大學王環玲等人就利用該方法提出一種致密巖石材料氣體滲透率測量裝置及測算方法（專利公開號：CN103163057A），他們設計的測量儀主要針對常溫條件試樣進行測量，同時壓力控制主要是控制圍壓，其測量精度為10^-24m²。孔壓振蕩法主要是通過在試樣一端施加一個振蕩孔壓（一般為周期波形壓力），根據試樣另外一端的振蕩響應確定滲透率，它可以看成是穩態法和脈沖法的結合體。吳曼、楊曉松和陳建業介紹一個利用穩態法和孔隙壓力振蕩法測量超低滲透率的測量系統，并給出了測試標定方法，該設備制造成本比較昂貴。（超低滲透率測量儀的測試標定及初步測量結果[J],地震地質，2011,3，719-721）。

現有文獻和專利檢索表明，目前已有不少測量低滲透，甚至特低滲透率的試驗設備，但是，沒有發現能夠很好地進行高溫超低滲透率測量。同時，由于現有特低滲透率測量設備制造成本相對較高，急需一個制造簡單、成本較低、測量準確的高溫超低滲透率測量儀器。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一個高溫超低滲透率測量儀。該設備結構簡單，使用方便，功能齊全，測量精度高，可實現不同溫度、應力條件下低滲透率測量，非常適合非常規油氣田、能源儲存以及核廢料地下儲存工程涉及的低滲透巖土介質滲透率測量。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：