[發明專利]煤巖割理壓縮系數測試裝置、確定方法及系統

有效

• 申請號: 201810946534.1
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109142680B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 東振;鮑清英;張繼東;穆福元;李五忠;陳浩;庚勐;楊焦生;趙洋
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;孫乳筍

1.一種煤巖割理壓縮系數確定方法，其特征在于，所述的方法利用煤巖割理壓縮系數測試裝置確定煤巖割理壓縮系數，所述方法包括：

確定巖樣在初始圍壓下的煤巖的孔隙度、彈性模量以及泊松比；

對巖樣施加不同圍壓提供壓力差，確定無因次壓差對數與時間的斜率關系及在不同圍壓下的平均孔隙壓力；

根據無因次壓差對數與時間的斜率關系、煤巖孔隙度、彈性模量、泊松比、不同圍壓下的平均孔隙壓力以及預先建立的割理壓縮系數模型確定割理壓縮系數；其中，

所述的煤巖割理壓縮系數測試裝置包括：脈沖發生器，上游氣體倉，巖心夾持器，溫度控制器，溫控箱，下游氣體倉，氦氣罐以及平流泵；其中，

脈沖發生器的出口通過上游氣體倉連接到巖心夾持器入口，所述下游氣體倉的一端的出口連接巖心夾持器的出口，下游氣體倉的另一端的出口連接一出口截止閥，平流泵通過高壓管線連接巖心夾持器的外倉，脈沖發生器的出口還通過管線連接到下游氣體倉的另一端的出口，所述巖心夾持器設置于溫控箱內，溫度控制器與溫控箱連接控制溫控箱溫度，氦氣罐通過氦氣截止閥連接到所述脈沖發生器的入口；

所述的對巖樣提供壓力差，確定無因次壓差對數與時間的斜率關系包括：

對巖樣提供壓力差，獲取不同時刻的上游氣體倉壓力數據、下游氣體倉壓力數據；

根據不同時刻的上游氣體倉壓力數據、下游氣體倉壓力數據和下式確定無因次壓差；

其中，Δp_D(t)為t時刻的無因次壓差；p₁(t)為t時刻上游氣體倉壓力；p₂(t)為t時刻下游氣體倉壓力；p₁(0)為初始時刻上游氣體倉壓力；p₂(0)為初始時刻下游氣體倉壓力；Δp(t)為t時刻上、下游氣體倉壓力差；Δp(0)為0時刻上、下游氣體倉壓力差；

根據所述無因次壓差和下式確定無因次壓差對數與時間的斜率；

其中，m為無因次壓差對數與時間的斜率；n為計數點的個數；t_n為第n個計算點的時間；t_n-1為第n-1個計算點的時間；Δp(t_n)為t_n時刻的上、下游氣體倉壓力差；Δp(t_n-1)為t_n-1時刻的上、下游氣體倉壓力差；p₂(t_n)為t_n時刻下游氣體倉壓力；p₂(t_n-1)為t_n-1時刻下游氣體倉壓力；

所述的預先建立的割理壓縮系數模型為：

其中，C_f為割理壓縮系數；E為煤巖彈性模量；ν為煤巖泊松比；φ₀為初始圍壓的煤巖孔隙度；ΔP_e為煤巖圍壓與初始圍壓的差，m無因次壓差對數與時間的斜率；P_m0為初始圍壓下平均孔隙壓力；P_m為不同圍壓下平均孔隙壓力。

2.如權利要求1所述的煤巖割理壓縮系數確定方法，其特征在于，對巖樣施加不同圍壓時，每次增加1MPa～2MPa，圍壓的變化不少于5組，圍壓最大值不超過20MPa。

3.如權利要求1所述的煤巖割理壓縮系數確定 方法，其特征在于，所述的裝置還包括：圍壓傳感器、上游壓力傳感器以及下游壓力傳感器；

所述的上游壓力傳感器連接到上游壓力倉，所述的下游壓力傳感器連接到下游壓力倉，所述圍壓傳感器設置于平流泵與巖心夾持器的外倉之間。

4.如權利要求1所述的煤巖割理壓縮系數確定 方法，其特征在于，所述的裝置還包括：

脈沖發生器截止閥，設置于所述脈沖發生器與上游氣體倉之間；

上游壓力截止閥，設置于所述上游氣體倉與巖心夾持器的之間；

下游壓力截止閥，設置于所述巖心夾持器與下游氣體倉之間；

圍壓截止閥，設所述置于圍壓傳感器與平流泵之間；

旁通截止閥，設置于脈沖發生器的出口與下游氣體倉的另一端的出口的管線。