[發明專利]特低滲巖石徑向滲透率測試試驗的試樣組件及其試驗方法

有效

• 申請號: 201710023302.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106841000B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 何柏;謝凌志;趙鵬;孫亞澤
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 51202 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 呂建平;周敏

本發明提供的一種用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，包括圓柱形巖石試樣、主體結構為圓柱形的上轉換接頭和下轉換接頭，所述巖石試樣中心加工有為滲透介質提供徑向滲透通道的圓柱孔，所述上轉換接頭底面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸臺；所述下轉換接頭的頂面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸環，底面中心處設計有與下壓頭相配合安裝孔，中心加工有從安裝孔貫通頂面圓柱形凸環的滲透介質流通孔。本發明還提供了基于上述試樣組件的特低滲巖石徑向滲透率測試試驗方法。本發明可簡單有效的獲得特低滲巖石的室內滲透率，尤其是徑向滲透率。

技術領域

本發明屬于巖石力學性能測試領域，特別涉及巖石滲透率測試試驗方法。

背景技術

滲透率是描述流體在巖石等多孔介質材料內流動能力的重要表征參數，其在能源開采與儲存、廢棄物處置、水利工程、環境工程等眾多領域有著廣泛的應用。目前室內滲透率測試方法(如：穩態法、瞬態法、孔隙壓力振蕩法等)一般采用圓柱形實心試樣，滲透介質從試樣一個端面滲透至另一端面，利用式(1)的計算得到巖石的軸向滲透率。

式中L為圓柱形試樣的高度(m)，A為試樣橫截面面積(m²)。

近些年來，隨著經濟的發展，非常規油氣資源開采、CO₂地質封存、鹽巖能源儲備等工程活動愈加頻繁。然而這類工程活動均面臨著一個共同問題，即巖石的滲透率極低。由于這類特低滲巖石允許流體通過自身的能力很弱，采用常規的實驗方法測試滲透率時將會面臨實驗測量過程時間跨度較大、耗時長等問題，且由于系統流量很小，對傳感器的要求很高，往往難以實現精確測量和控制。因此，采用常規的方法測試特低滲巖石的滲透特性時往往會給實驗帶來較大的誤差和困難，甚至無法測得巖石滲透特性。如果通過縮短試樣高度、增加試樣橫截面面積等手段來提高滲透測試效率，此時試樣將會變成板狀結構，從而難以與應力水平耦合，且實踐表明這類方法對提高巖芯滲透測試效率并不顯著。另一方面，工程實踐活動中許多的滲透問題均是三維擴散流動過程，僅僅考察巖芯軸向方向的滲透率難以對其滲透特征進行描述。因此，如何更加高效的獲得特低滲巖巖芯的滲透特性，尤其是徑向滲透特征，對于全面研究特低滲巖石的滲流規律具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的第一個發明目的是提供一種用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，以用于特低滲巖石的室內滲透率測試，尤其是徑向滲透率測試；本發明第二個目的是提供基于上述用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件的試驗方法，以獲得特低滲巖石徑向滲透特征。

針對本發明的第一個發明目的，本發明提供的一種用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，包括圓柱形巖石試樣、主體結構為圓柱形的上轉換接頭和下轉換接頭，所述巖石試樣中心加工有為滲透介質提供徑向滲透通道的圓柱孔，所述上轉換接頭底面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸臺；所述下轉換接頭的頂面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸環，底面中心處設計有與下壓頭相配合安裝孔，中心加工有從安裝孔貫通頂面圓柱形凸環的滲透介質流通孔。

上述用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，上轉換接頭與下轉換接頭的直徑與巖石試樣的直徑相等。

上述用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，所述巖石試樣的外徑不小于50mm，優選為50～100mm，內徑優選為5～10mm。巖石試樣的高度優選為其外徑的2～2.5倍。

上述用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件，所述上轉換接頭的主體圓柱的高度不小于10mm，優選為10～20mm，底面上的凸臺高度不小于5mm，優選為5～10mm，直徑小于巖石試樣中心處的圓柱孔。