[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

本發(fā)明公開了一種高溫高壓下巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)及方法，該測試系統(tǒng)包括多個測溫部件；保溫加壓裝置，其內(nèi)流通有加壓加熱介質(zhì)，且內(nèi)置有與加壓加熱介質(zhì)隔離的巖石試樣，向巖石試樣施加設(shè)定圍壓并對其進行加熱，巖石試樣配置有多個測溫部件；加熱控制裝置，其設(shè)定溫度并對保溫加壓裝置加熱；施壓裝置，其設(shè)定壓力對保溫加壓裝置加壓；數(shù)據(jù)采集裝置，其記錄瞬態(tài)過程中巖石試樣的表面溫度隨時間的變化；冷卻裝置，其在巖石試樣的測量溫度達到設(shè)定溫度時，對巖石樣品進行冷卻；循環(huán)通路，其將保溫加壓裝置、施壓裝置和冷卻裝置連通。本發(fā)明能夠同時測量巖石樣品熱導率和比熱容隨溫度壓力的變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖石熱物性測量方法的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高壓下巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

巖石熱物性參數(shù)(如熱導率、比熱容等)直接影響巖層溫度分布時空演化規(guī)律，是巖石圈熱結(jié)構(gòu)、沉積盆地熱演化史、地熱、稠油熱采、油頁巖熱解等領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。現(xiàn)有較為成熟的實驗測試裝置能夠測量不同溫度條件下的樣品熱導率和比熱容，例如差示掃描量熱儀用于測量樣品比熱容，Hotdisk熱分析儀測量樣品熱導率，激光熱導儀通過測量樣品熱擴散率間接獲得樣品熱導率。隨著客戶需求呈現(xiàn)多樣化，上述儀器的生產(chǎn)廠家也在開發(fā)高壓環(huán)境下的樣品熱物性測量方法和裝置，但是差示掃描量熱儀、激光熱導儀等設(shè)備對樣品尺寸要求嚴格，樣品加工困難，尤其針對硬度大、脆性大的花崗巖樣品。

已有實驗技術(shù)中通過三軸壓縮試驗裝置或者高壓氣體環(huán)境，對巖石樣品加熱加壓到一定溫度和壓力后，利用一定實驗方法測量得到樣品的熱導率、比熱容等。然而，現(xiàn)有技術(shù)預測地下深層巖石高壓高溫狀態(tài)下巖石的熱傳遞性能的精度不高、誤差較大，而且測試系統(tǒng)較為復雜，無法在一次實驗中同時得到巖石熱導率和比熱容的實驗數(shù)據(jù)。因此，需要一種能夠同時測量巖石樣品熱導率和比熱容隨溫度壓力變化的實驗系統(tǒng)和實驗方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是需要提供一種能夠同時測量巖石熱導率和比熱容隨溫壓動態(tài)變化的實驗系統(tǒng)及快速反演方法，利用本發(fā)明試驗系統(tǒng)的一次瞬態(tài)加熱實驗的實驗數(shù)據(jù)結(jié)合本發(fā)明建立的數(shù)據(jù)反演模型即可獲得某圍壓條件下巖石熱物性與溫度的關(guān)系式，大大減少了實驗測試工作量。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請的實施例首先提供了一種高溫高壓下巖石熱物性瞬態(tài)測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多個測溫部件；保溫加壓裝置，其內(nèi)流通有加壓加熱介質(zhì)，且內(nèi)置有與所述加壓加熱介質(zhì)隔離的巖石試樣，通過所述加壓加熱介質(zhì)向所述巖石試樣施加設(shè)定圍壓并對其進行加熱，所述巖石試樣配置有多個測溫部件；加熱控制裝置，其與所述保溫加壓裝置連接，設(shè)定溫度并對所述保溫加壓裝置加熱；施壓裝置，其與所述保溫加壓裝置連通，設(shè)定壓力對所述保溫加壓裝置加壓；數(shù)據(jù)采集裝置，其與所述多個測溫部件連接，記錄瞬態(tài)過程中巖石試樣的表面溫度隨時間的變化；冷卻裝置，其在巖石試樣的測量溫度達到所述設(shè)定溫度時，與所述保溫加壓裝置連通，對所述巖石樣品進行冷卻；循環(huán)通路，其將所述保溫加壓裝置、施壓裝置和冷卻裝置連通。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述保溫加壓裝置為由保溫材料和加熱元件構(gòu)成的容器；所述加壓加熱介質(zhì)為導熱油。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述施壓裝置包括加壓加熱介質(zhì)補充容器和與該加壓加熱介質(zhì)補充容器經(jīng)循環(huán)通路連接的加壓控制裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該系統(tǒng)還包括夾持器，其將所述巖石試樣夾持并固定在保溫加壓裝置中；以及耐高溫膠套，其裝入夾持有巖石試樣的夾持器；所述測溫部件包括T型熱電偶，其從所述夾持器內(nèi)引出與所述數(shù)據(jù)采集裝置連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述冷卻裝置包括開關(guān)閥、與所述開關(guān)閥經(jīng)循環(huán)通路連通的換熱器和冷水浴。