[發明專利]一種向巖石孔隙中注入熔融合金的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810718330.2
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN110672388B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 俞凌杰;鮑芳;劉友祥;芮曉慶;陳紅宇;范明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發明提出了一種向巖石孔隙中注入熔融合金的裝置和方法，其包括：樣品筒，施壓組件以及泄壓組件，其中，樣品筒用于容納巖石與熔融合金，施壓組件用于對巖石及熔融合金加壓；泄壓組件用于給施壓組件泄壓以便于從樣品筒中取出巖石與熔融合金。使用本發明的優點在于，適用于高壓下熔融合金注入巖石孔隙的研究方法，成型之后取樣容易且能保持合金的固有形態，有利于成型樣品三維孔隙成像分析。

技術領域

本發明涉及油氣勘探領域，具體涉及一種向巖石孔隙中注入熔融合金的裝置和方法。

背景技術

致密巖心(例如頁巖)具有豐富的微米-納米孔隙，這部分空間是控制頁巖油氣儲集和流動能力的關鍵，而孔隙連通性的表征仍然存在很大困難。圖像分析方法具有直觀的優點，但受限于分辨率，效果并不理想，通過合金注入法或造影劑注入法可以提高圖像分辨能力并有助于分析連通性。

熔融金屬注入法是利用高壓將低熔點熔融合金注入至孔隙中，待冷卻后再利用合金在孔隙中的分布來進行分析的方法。相比于通用的環氧樹脂注入法，合金具有和基質顆粒更高的對比襯度，成像效果更好(Lloyd,1987)，所采用的合金普遍為伍德合金，它的成分主要是含鉍50％、鉛26.7％、錫13.3％、鎘10％，熔點低(～70℃)。Dullien(1981)最早開始利用該方法對砂巖孔隙進行表征。Lang(1994)、Willis(1998)、Nemati(2000)、Wong(2006)、Lloyd(2009)、Kaufmann(2010)采用此方法對混凝土材料、無機聚合物孔隙結構進行表征。Hildenbrand(2003)將此方法應用于泥巖中，后續Hu(2012，2015)、Klaver(2015)、Desbois(2016)進一步結合微米CT、FIB-SEM等技術來綜合分析頁巖、砂巖等致密孔隙結構及連通性表征。

前人雖然已開展過熔融合金注入試驗，但主要針對于孔隙發育的巖石，最高壓力普遍在100MPa以內，且對裝置也未做詳細交待。例如Hildenbrand(2003)、Klaver(2015)中使用的裝置圖示僅為加壓筒兩頭布置兩個簡單壓頭，實際注入成型過程中，密封圈受壓待合金冷卻后導致壓頭不容易取出，且樣品被包裹于較厚的合金中也很難取出，一般僅能切割成截面后進行二維圖像觀察。但實際研究中，除分析二維圖像外，更希望能夠獲取合金注入后的三維孔隙圖像，為此如何在合金注入后取出完整的樣品很關鍵。

發明內容

針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種向巖石孔隙中注入熔融合金的裝置，其包括：樣品筒，施壓組件以及泄壓組件，其中，樣品筒用于容納巖石與熔融合金，施壓組件用于對巖石及熔融合金加壓；泄壓組件用于給施壓組件泄壓以便于從樣品筒中取出巖石與熔融合金。

在一個實施例中，施壓組件包括圓柱形的頂桿、分別設置在頂桿兩端的壓頭和壓套，壓套與樣品筒連接。

在一個實施例中，壓頭的橫截面為矩形，且壓頭與頂桿相互垂直。

在一個實施例中，壓套包括依次套接在頂桿一端的第一橡膠圈、套筒、第二橡膠圈和壓蓋。

在一個實施例中，樣品筒包括樣品座、設有通孔的加壓筒以及加熱套，其中，樣品座設在加壓筒通孔的中部，加熱套套設在加壓筒的外壁。

在一個實施例中，樣品座內設有至少一個樣品孔，用于容納熔融合金與巖石。

在一個實施例中，樣品孔內設有隔離管，隔離管用于包裹熔融合金與巖石樣品，且隔離管的長度與樣品孔的長度相等。

在一個實施例中，泄壓組件包括過渡套，以及與過渡套連接的泄壓套，且過渡套的內壁設有與壓頭相配合的凸臺。

在一個實施例中，過渡套的外壁設有外螺紋，泄壓套的內壁設有與外螺紋相配合的內螺紋，且泄壓套的長度大于壓頭到加壓筒之間的距離。

根據本發明的另一方面，還提出了一種向巖石中注入熔融合金的方法，用上述的裝置向巖石中注入熔融合金，包括以下步驟：