[發(fā)明專利]一種高溫高壓下巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910281544.2
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN111795993B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張樂;高誠;龍秋蓮;牛駿;陳旭東;蘇建政;汪友平
• 申請（專利權(quán)）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(fā)研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟;朱繪

1.一種高溫高壓下巖石熱物性瞬態(tài)測試方法，該方法包括：

利用巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)對巖石試樣進行測試，記錄不同圍壓條件下瞬態(tài)加熱過程中巖石表面溫度隨時間的變化，所述巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)包括多個測溫部件、內(nèi)有加壓加熱介質(zhì)和與所述加壓加熱介質(zhì)隔離的巖石試樣的保溫加壓裝置、與所述保溫加壓裝置連接的加熱控制裝置、與所述保溫加壓裝置連通的施壓裝置、與所述多個測溫部件連接的數(shù)據(jù)采集裝置、與所述保溫加壓裝置連通的冷卻裝置、以及用于將所述保溫加壓裝置、所述施壓裝置和所述冷卻裝置連通的循環(huán)通路；

選取初始的待求解變量，該變量包括與熱導(dǎo)率和比熱容相關(guān)的待求解參量；

利用記錄的測量溫度和由初始的待求解變量得到的溫度值確定目標(biāo)函數(shù)值；

判斷所述目標(biāo)函數(shù)值是否滿足迭代終止條件，若滿足，則將選取的迭代求解變量作為最終求解值，得到表征巖石熱物性的熱導(dǎo)率和比熱容，否則，確定搜索方向和搜索步長以確定新的待求解變量，并重新確定目標(biāo)函數(shù)直到滿足迭代終止條件，其中，利用如下表達式計算所述目標(biāo)函數(shù)值，

其中，J(R)表示目標(biāo)函數(shù)，T_n,m,mea表示巖石試樣表面M個溫度測點的N個時間點的測量溫度，T_n,m,cal(R)表示利用待求解變量R的猜測值求解導(dǎo)熱正問題而計算得到的溫度值，R＝{k₀,c₀,a,b₁,b₂}，其中，k₀和a表示與熱導(dǎo)率相關(guān)的待求解參量，c₀、b₁和b₂表示與熱比容相關(guān)的待求解參量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱正問題為如下表達式所示，

其中，初始條件：

T(r,x,t)＝T_i,

將巖石試樣外壁面選取溫度測量值作為第一類邊界條件：

T(r,x,t)＝T_R(t),

巖石試樣端面絕熱邊界條件：

巖石試樣中心軸線處：

其中，ρ表示巖石密度，T表示溫度，t表示時間，L表示巖石試樣為圓柱體的高度，r表示圓柱巖石樣品半徑，k(T)＝k₀+a·T表示巖石熱導(dǎo)率、c(T)＝c₀+b₁·T+b₂·T²表示巖石比熱容，x表示x方向坐標(biāo)、T_i表示巖石加熱初始溫度、T_R(t)表示巖石周向壁面溫度、T(r,x,t)表示巖石樣品某一位置某個時刻的溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過如下步驟確定搜索方向和搜索步長，

計算與熱導(dǎo)率和比熱容相關(guān)的待求解參量的敏度系數(shù)方程；

利用各敏度系數(shù)方程計算共軛系數(shù)、目標(biāo)函數(shù)的梯度以及溫度對待求解變量的梯度；

根據(jù)所述共軛系數(shù)、目標(biāo)函數(shù)的梯度以及溫度對待求解變量的梯度確定搜索方向和搜索步長。