[發(fā)明專利]一種巖石滲透率、縱橫波速的聯(lián)測系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113945501A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟令彬;鄭晶;彭蘇萍;解經(jīng)宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N29/04;G01N29/22
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開了一種巖石滲透率、縱橫波速的聯(lián)測系統(tǒng)，包括：樣品放置管，其內(nèi)部放置有巖石樣品，樣品放置管的相對側(cè)壁上嵌固有分別與巖石樣品表面貼合的超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭，二者均與波速采集控制器電連接；兩個(gè)頂緊機(jī)構(gòu)，其上分別設(shè)有進(jìn)液通道和出液通道；流體儲存瓶，其出液口通過進(jìn)液管道與進(jìn)液通道連通，進(jìn)液管道上設(shè)有加壓泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器；流出液體體積測量瓶，其進(jìn)液口通過出液管道與出液通道連通，出液管道上設(shè)有第三壓力傳感器。該系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)巖石的滲透率、縱橫波波速的聯(lián)測，無需分別測量，能夠有效提高了實(shí)驗(yàn)效率和效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石滲透率、縱橫波速測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種巖石滲透率、縱橫波速的聯(lián)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，在二氧化碳封存過程中，注入后的二氧化碳在滲透壓的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行運(yùn)移，然后在儲層巖石中流動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，促使二氧化碳穩(wěn)定的永久的在地質(zhì)層中封存下去，為了避免后期儲層因發(fā)生破裂導(dǎo)致二氧化碳泄露，致使封存、固碳的國家環(huán)保任務(wù)失敗，要對這一過程的巖石物理性質(zhì)變化進(jìn)行探究，用于預(yù)測后期的流體羽流范圍或者破裂趨勢。研究超臨界二氧化碳在儲層巖石中流動(dòng)這一過程，由于儲層介質(zhì)的變化，一定會對儲層巖石性質(zhì)造成影響，最直觀的儲層物性參數(shù)會因此發(fā)生變化，更直接的導(dǎo)致巖石破裂、裂縫延伸以及微地震事件發(fā)生。從巖石力學(xué)角度，破裂發(fā)生事件與多種因素相關(guān)，但最終都離不開應(yīng)力的作用基本單元：巖石。

巖石的滲透率和縱橫波波速的測量是研究巖石基本物理性質(zhì)的最主要的手段。進(jìn)而可根據(jù)滲透率和縱橫波波速計(jì)算出巖石的動(dòng)態(tài)楊氏模量、動(dòng)態(tài)剪切模量、動(dòng)態(tài)體積模量、動(dòng)態(tài)泊松比等物性參數(shù)，這些參數(shù)用來研究材料在實(shí)驗(yàn)過程中的物性參數(shù)與力學(xué)性質(zhì)變化非常重要。

但是，現(xiàn)有技術(shù)與儀器僅能夠?qū)B透率或者縱橫波波速進(jìn)行測量，且其中的波速測量結(jié)果是巖石瞬時(shí)狀態(tài)下的波速值，即某一時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，如今需求對模擬整個(gè)過程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測。在以往的實(shí)驗(yàn)過程中，如果需要對某一時(shí)刻的巖石樣品采集縱橫波速度值，需要把流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器部分拆卸，取出巖石樣品，這一過程也會產(chǎn)生如下問題，一是取出后的巖石樣品會影響后續(xù)試驗(yàn)，甚至有些時(shí)候在實(shí)驗(yàn)過程中會對巖石樣品造成破壞，破壞后的樣品取出后不可能再進(jìn)行波速測量；二是取出后的巖石樣品不能一致的表現(xiàn)為在流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)的樣品狀態(tài)，致使影響試驗(yàn)效果。

因此，如何提供一種可同時(shí)測量巖石的滲透率和縱橫波波速的聯(lián)測系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可同時(shí)測量巖石的滲透率和縱橫波波速的聯(lián)測系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種巖石滲透率、縱橫波速的聯(lián)測系統(tǒng)，包括：

樣品放置管，所述樣品放置管內(nèi)部放置有巖石樣品，所述樣品放置管的相對側(cè)壁上嵌固有分別與所述巖石樣品表面貼合的超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭，所述超聲波發(fā)射頭和所述超聲波接收頭均與波速采集控制器電連接；

頂緊機(jī)構(gòu)，所述頂緊機(jī)構(gòu)為兩個(gè)，且分別設(shè)置在所述樣品放置管兩端，用于對所述巖石樣品頂緊固定，一個(gè)所述頂緊機(jī)構(gòu)上設(shè)有連通所述樣品放置管的進(jìn)液通道，另一個(gè)所述頂緊機(jī)構(gòu)上設(shè)有連通所述樣品放置管的出液通道；

流體儲存瓶，所述流體儲存瓶置于所述樣品放置管外部，且所述流體儲存瓶的出液口通過進(jìn)液管道與所述進(jìn)液通道連通，所述進(jìn)液管道上設(shè)有加壓泵、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器布置在所述流體儲存瓶的出口，所述第二壓力傳感器布置在所述加壓泵的出口；

流出液體體積測量瓶，所述流出液體體積測量瓶置于所述樣品放置管外部，且所述流出液體體積測量瓶的進(jìn)液口通過出液管道與所述出液通道連通，所述出液管道上設(shè)有第三壓力傳感器；

流體壓力監(jiān)測控制器，所述流體壓力監(jiān)測控制器均與所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和所述第三壓力傳感器電連接。