[發明專利]一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統及方法

有效

• 申請號: 201910210028.0
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109813645B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李榮;周博;蔡霈
• 申請（專利權）人: 蘇州開洛泰克科學儀器科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 薛峰;白莉莉

1.一種低滲巖礦巖心柱塞的徑向滲透率測量系統，其特征在于，包括：

夾持裝置，具有用于放置巖心柱塞的樣品腔以及用于夾持所述巖心柱塞的兩個夾持端；

第一參比腔，其通過第一隔離閥與用于供應高壓氣體的高壓氣源裝置相連；

第二參比腔，其通過自動平衡閥與所述第一參比腔相連，并通過第二隔離閥與所述樣品腔相連；

壓力控制系統，用于控制所述第一隔離閥、所述自動平衡閥和所述第二隔離閥的啟閉，以使所述第一參比腔和所述第二參比腔內充入所述高壓氣體，并在所述第一參比腔和所述第二參比腔的壓力保持不變后，使所述第一參比腔和所述第二參比腔內的高壓氣體進入所述樣品腔，在預設時間后僅使所述第二參比腔內的高壓氣體進入所述樣品腔；

壓差傳感器，接在所述第一參比腔和所述第二參比腔之間，用于讀取在所述預設時間后所述第二參比腔和所述樣品腔作為一個整體與所述第一參比腔之間的壓差值；

數據處理系統，用于記錄所述壓差傳感器讀取的壓差值隨時間變化的壓差衰減曲線，并對所述壓差衰減曲線進行擬合計算獲得所述巖心柱塞的徑向滲透率；

所述第二參比腔以及所述樣品腔除所述巖心柱塞占用的剩余部分內填充有鋼球。

2.根據權利要求1所述的徑向滲透率測量系統，其特征在于，所述數據處理系統按照如下公式對所述壓差衰減曲線進行擬合計算獲得所述巖心柱塞的徑向滲透率：

其中，Δp(t)為t時刻的所述壓差傳感器的讀數，單位為Pa；

Δp_f為所述樣品腔中氣體滲透過程結束時所述壓差傳感器的讀數，單位為Pa；p_0i為所述第二參比腔與所述樣品腔氣體壓力達到平衡時的壓力，單位為Pa；

p_1i為所述第二參比腔與所述樣品腔連通前，樣品腔內的壓力，單位為Pa；

γ為壓差衰減曲線的時間常數；

C為線性擬合的截距；

k為巖心柱塞的徑向滲透率，單位為m²；

a₁為貝塞爾函數J₀(r₀a_n)＝0的最小正根，其大小由巖心半徑決定，單位為m^-1；

M為所述高壓氣體的相對物質的量，單位為kg/kmol；

ρ為所述高壓氣體的密度，單位為kg/m³；

μ為所述高壓氣體的粘度，單位為Pa·s；

Z為真實氣體壓縮因子，單位為m³/m³；

R為氣體常數8.314，單位為kJ/kmol·K；

T為熱力學溫度，單位為K；

為巖心的孔隙度。

3.根據權利要求1或2所述的徑向滲透率測量系統，其特征在于，所述夾持裝置的其中一個所述夾持端具有一朝向所述樣品腔的凹腔；

所述夾持裝置還包括設置在所述樣品腔和所述凹腔所在夾持端之間的金屬板，所述金屬板和所述凹腔之間形成圍壓氣室。

4.根據權利要求3所述的徑向滲透率測量系統，其特征在于，所述徑向滲透率測量系統還包括：

減壓器，其與所述高壓氣源裝置通過高壓氣源閥相連通，并與所述圍壓氣室相連通；

所述壓力控制系統還用于控制所述高壓氣源閥的啟閉，并通過所述高壓氣源閥調整所述高壓氣體壓力，并在所述減壓器打開時將所述圍壓氣室的壓力穩定在所需壓力，從而對所述夾持裝置的軸向的圍壓大小進行控制。

5.根據權利要求4所述的徑向滲透率測量系統，其特征在于，所述徑向滲透率測量系統還包括恒溫箱，所述第一參比腔、所述第二參比腔和所述夾持裝置設置在所述恒溫箱內；

所述恒溫箱內還設置有溫度控制器和對流風扇，用于提供恒定的測量溫度。