[發明專利]一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201610937573.6
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106501151B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 楊柳;張旭輝;魯曉兵;李鵬;羅大雙;劉慶杰;張祖波;葛洪魁
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量裝置及方法，包括：高精度分析天平(1)、支架(2)、燒瓶(3)、魚線(4)、磁力攪拌器(5)、升降系統(6)、電導率儀(7)、恒溫恒濕箱(8)。本發明通過實驗測量的方式，充分利用頁巖特有的高毛細管力滲吸和強離子擴散特性，設計了高精度的頁巖滲吸及離子擴散同步檢測裝置，提出了適用于頁巖的平均孔徑評價方法，進一步提高了頁巖孔徑測量的科學性和精準度；本發明具有操作簡單、受環境影響小、測試成本低、結果可靠等特點。

技術領域

本發明屬于頁巖氣開發技術領域，特別涉及一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量裝置及方法。

背景技術

我國南方海相頁巖氣資源豐富，作為重要的替代能源，其商業化開采對保證我國能源安全、降低國內能源成本和環境壓力具有重要的意義。頁巖氣是典型的邊際油氣資源，具體表現在儲層孔隙度和滲透率極低，孔吼處于微納米級別，孔隙結構復雜。孔徑作為評價頁巖物性特征的重要參數往往難以準確測量。目前，主要依靠壓汞、氣體吸附和核磁共振等手段來測定頁巖的孔徑大小，然而幾種測試方法獲得的孔徑往往差別較大，同時測試成本較高。

發明內容

本發明的目的是：提供一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量裝置及方法，進一步提高頁巖孔徑的測量精度，降低測量成本，為頁巖物性特征參數的確定提供科學依據。

本發明的技術方案是：一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量裝置，它包括：高精度分析天平、支架、燒瓶、魚線、磁力攪拌器、升降系統、電導率儀、恒溫恒濕箱；

所述高精度分析天平置于所述支架上方，用于測量頁巖樣品吸水前后的質量變化；

所述支架置于所述恒溫恒濕箱內，用于承載所述高精度分析天平；所述支架中間設有小孔，用于將懸掛在所述高精度分析天平上的頁巖樣品垂直懸吊到所述支架內部；

所述燒瓶置于所述磁力攪拌器上表面，用于盛裝蒸餾水，垂掉在所述高精度分析天平上的頁巖樣品上升或下降時可以從所述燒瓶口部出入；

所述魚線用于將頁巖樣品垂掉在所述高精度天平上；

所述磁力攪拌器置于所述升降系統上表面，用于攪拌所述燒瓶內的蒸餾水；

所述升降系統用于升降所述燒瓶，實現頁巖樣品浸沒或離開所述燒瓶中的蒸餾水；

所述電導率儀垂掉于所述燒瓶內蒸餾水中，用于測定所述燒瓶內蒸餾水的離子濃度；

所述恒溫恒濕箱用于使所述高精度分析天平、所述支架、所述燒瓶、所述魚線、所述磁力攪拌器、所述升降系統、所述電導率儀處于恒溫恒濕環境。

更進一步地，所述高精度分析天平的精度為0.0001g。

更進一步地，所述燒瓶為250ml燒瓶。

更進一步地，所述魚線為0.6號魚線。

更進一步地，所述電導率儀精度為0.1μS/cm。

一種基于滲吸和離子擴散特性的頁巖孔徑測量方法，包括下列步驟：

A.提取圓柱形頁巖樣品，計算截面積A_c，用環氧樹脂將圓柱形頁巖樣品柱面封固，置于烘干箱中烘干，直至圓柱形頁巖樣品質量不再變化；

B.將高精度分析天平置于支架上，使用魚線將烘干后的圓柱形頁巖樣品懸掛于高精度分析天平上，記錄高精度分析天平讀數M0；

C.將升降系統置于支架下方，燒瓶置于磁力攪拌器上，磁力攪拌器置于升降系統上；

D.向燒瓶內加入體積為V的蒸餾水，并測定水中電導率G0；

E.開啟磁力攪拌器，使升降系統上升，使圓柱形頁巖樣品浸沒于蒸餾水中20秒；