[發(fā)明專利]一種測(cè)定泥頁(yè)巖吸水?dāng)U散系數(shù)的試驗(yàn)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010142456.7
• 申請(qǐng)日: 2020-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN111175195A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許亮斌;劉書杰;袁俊亮;郝希寧;盛磊祥;羅洪斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

1.一種測(cè)定泥頁(yè)巖吸水?dāng)U散系數(shù)的試驗(yàn)裝置，包括一高壓釜；所述高壓釜內(nèi)設(shè)有泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒；

所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的兩端密封設(shè)置，且所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的上端口連接入口管線，下端口連接出口管線，所述入口管線和所述出口管線的另一端延均伸至所述高壓釜之外，實(shí)現(xiàn)鉆井液的循環(huán)；

所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的上端設(shè)有軸向應(yīng)力施加裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒外包覆有密封套。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的兩端采用密封塊密封，所述密封塊外包覆有所述密封套。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述高壓釜內(nèi)設(shè)有熱電偶。

5.一種測(cè)定泥頁(yè)巖吸水?dāng)U散系數(shù)的方法，包括如下步驟：

1)利用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置中的所述高壓釜和所述軸向應(yīng)力施加裝置向所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒分別施加圍壓和軸壓；

2)通過(guò)所述入口管線向所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒內(nèi)注入鉆井液，同時(shí)調(diào)整所述出口管線上的閥門使所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒內(nèi)的鉆井壓力為模擬井眼內(nèi)壓力，并保持所述鉆井液的循環(huán)；

3)試驗(yàn)結(jié)束后，釋放所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒內(nèi)的壓力，取出所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒，測(cè)量所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的重量，得到所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的含水量增量；

4)對(duì)所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒進(jìn)行擴(kuò)孔，記錄擴(kuò)孔后所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的內(nèi)徑和重量，然后重復(fù)步驟1)-3)至少一次；

5)利用有限差分將徑向吸水?dāng)U散方程離散，并將試驗(yàn)結(jié)束時(shí)不同半徑處泥頁(yè)巖的含水量增量表達(dá)為吸水?dāng)U散系數(shù)、初始含水量和飽和含水量的函數(shù)；

6)在與步驟5)中相同離散網(wǎng)格條件下，對(duì)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻的不同擴(kuò)孔內(nèi)徑條件下的泥頁(yè)巖的含水量增量進(jìn)行積分計(jì)算，即得到泥頁(yè)巖的吸水?dāng)U散系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟5)中，所述徑向吸水?dāng)U散方程如式(3)所示：

式(3)中，c_f表示吸水?dāng)U散系數(shù)，與泥頁(yè)巖和鉆井液的性質(zhì)相關(guān)；r表示未擴(kuò)孔或經(jīng)擴(kuò)孔后的所述泥頁(yè)巖厚壁圓柱筒的內(nèi)半徑；w表示泥頁(yè)巖的含水量；

所述含水量增量與所述吸水?dāng)U散系數(shù)、所述初始含水量和所述飽和含水量之間的函數(shù)如式(6)所示：

式(6)中，Δw(r))表示不同半徑處泥頁(yè)巖的含水量增量，w₀表示初始含水量，ws表示飽和含水量；t表示飽和鉆井液時(shí)間；erfc()表示誤差補(bǔ)償函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：步驟6)中，利用擴(kuò)孔后不同的徑向區(qū)域范圍，對(duì)式(6)進(jìn)行積分，得到方程組，求解方程組，得到w₀、w_s和的值，然后將得到的數(shù)值代入式(6)中，再結(jié)合所述誤差補(bǔ)償函數(shù)即獲得所述吸水?dāng)U散系數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：若擴(kuò)孔多于兩次，利用最小二乘法得到所述吸水?dāng)U散系數(shù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：利用所述熱電偶調(diào)整所述高壓釜內(nèi)溫度至模擬地層溫度。

10.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述試驗(yàn)裝置在測(cè)定泥頁(yè)巖吸水?dāng)U散系數(shù)中的應(yīng)用。