[實(shí)用新型]一種不同地應(yīng)力下巖石孔隙度測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020323166.8
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212008242U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李霞穎;李琦;何淼;肖威;申海萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;李彪

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種不同地應(yīng)力下巖石孔隙度測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括：孔隙度測(cè)量組件、巖心夾持器(10)、軸壓加載組件、圍壓加載組件、溫控組件(24)和抽真空組件；孔隙度測(cè)量組件、軸壓加載組件、圍壓加載組件和抽真空組件分別與巖心夾持器(10)相連；孔隙度測(cè)量組件和巖心夾持器(10)置于溫控組件(24)中。本實(shí)用新型能夠測(cè)量不同應(yīng)力環(huán)境下，特別是各向異性條件下的巖石孔隙度，更加符合現(xiàn)場(chǎng)地層條件下儲(chǔ)層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征；圍壓及軸壓通過(guò)計(jì)量泵進(jìn)行控制。此外，通過(guò)差壓計(jì)對(duì)巖心兩端的孔隙壓力進(jìn)行測(cè)量，有效判斷氣體平衡狀態(tài)，對(duì)致密巖石的孔隙度測(cè)量提供準(zhǔn)確判據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及巖土工程巖心測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不同地應(yīng)力下巖石孔隙度測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

隨著非常規(guī)油氣資源的開(kāi)采利用，致密砂巖、頁(yè)巖等低滲透巖石逐漸成為石油和天然氣儲(chǔ)存、CO₂封存和核廢料處置的主要介質(zhì)和場(chǎng)所。在這些低滲透巖石介質(zhì)中，其孔隙結(jié)構(gòu)特征是決定能源儲(chǔ)量和廢棄物封存量的關(guān)鍵因素。其中，巖石的孔隙度是衡量孔隙結(jié)構(gòu)特征的定量參數(shù)。

巖石的孔隙度主要有氣體測(cè)試和液體測(cè)試兩種。液體測(cè)試基于阿基米德原理，但液體穿透能力有限，導(dǎo)致樣品完全飽水的測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)且飽和效果不理想，特別對(duì)于特低滲的巖石，難以得到可靠的孔隙度。此外，對(duì)于黏土礦物含量大或含有易溶于水的有機(jī)質(zhì)巖石，黏土礦物與有機(jī)質(zhì)容易與入侵的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成樣品不可逆的破壞。氣測(cè)方法基于波義爾定律，對(duì)巖樣本身結(jié)構(gòu)的破壞小，測(cè)試效率高，測(cè)量結(jié)果較液體法較為準(zhǔn)確，適合低滲巖石的孔隙度測(cè)量。

巖石的孔隙度取決于巖石受到的應(yīng)力條件，不同地應(yīng)力下巖石的孔隙度不同。然而，市場(chǎng)上已有的氣測(cè)孔隙度設(shè)備主要是在靜水條件下或圍壓條件下測(cè)量巖石的孔隙度。而在實(shí)際地層條件下，巖石所處的應(yīng)力環(huán)境往往是各向異性的，因此測(cè)得的孔隙度無(wú)法表征原地層條件下的孔隙度值。

在參考文獻(xiàn)[1](申請(qǐng)公布號(hào)為“CN 110095397A”的發(fā)明專利《GRT-1型多功能全自動(dòng)頁(yè)巖氣測(cè)孔隙度測(cè)量方法與裝置》)和參考文獻(xiàn)[2](申請(qǐng)公布號(hào)為“CN106153522A”的發(fā)明專利《巖心孔隙度測(cè)量裝置及測(cè)量方法》)中，孔隙度均是在靜水條件下測(cè)量，即巖石的有效應(yīng)力為零，無(wú)法得到實(shí)際地層應(yīng)力條件下的孔隙度。

在參考文獻(xiàn)[3](申請(qǐng)公布號(hào)為“CN 103674804A”的發(fā)明專利《基于惰性氣體實(shí)驗(yàn)的低滲巖石有效孔隙度測(cè)量》)和參考文獻(xiàn)[4](申請(qǐng)公布號(hào)為“CN 110320136A”的發(fā)明專利《頁(yè)巖巖心有效孔隙度的測(cè)定裝置及測(cè)定方法》)中，均在不同圍壓條件下測(cè)量巖石的有效孔隙度，不能反映各向異性應(yīng)力條件下的巖石孔隙度。

此外，以上專利均是利用壓力表(壓力傳感器)的讀數(shù)來(lái)進(jìn)行孔隙度測(cè)量。對(duì)于頁(yè)巖等具有納米級(jí)孔隙尺度的巖石，由于氣體平衡時(shí)間長(zhǎng)，僅憑壓力表無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)巖石內(nèi)孔隙壓力是否平衡進(jìn)行判斷，在一定程度上影響了孔隙度測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此有必要開(kāi)發(fā)一種模擬真實(shí)地應(yīng)力條件下巖石孔隙度的測(cè)定裝置，能夠準(zhǔn)確、快速地測(cè)定不同地應(yīng)力條件下巖石的孔隙度。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提出了一種不同地應(yīng)力下巖石孔隙度測(cè)量裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種不同地應(yīng)力下巖石孔隙度測(cè)量裝置，所述裝置包括：孔隙度測(cè)量組件、巖心夾持器、軸壓加載組件、圍壓加載組件、溫控組件和抽真空組件；所述孔隙度測(cè)量組件、軸壓加載組件、圍壓加載組件和抽真空組件分別與巖心夾持器相連；所述孔隙度測(cè)量組件和巖心夾持器置于溫控組件中；其中，

所述孔隙度測(cè)量組件，用于測(cè)量不同地應(yīng)力下待測(cè)試巖樣的壓力和壓力差；

所述巖心夾持器，用于固定待測(cè)試巖樣，同時(shí)對(duì)待測(cè)試巖樣施加圍壓和軸壓；

所述軸壓加載組件，用于產(chǎn)生作用于待測(cè)試巖樣的軸壓；

所述圍壓加載組件，用于產(chǎn)生作用于待測(cè)試巖樣的圍壓；