[发明专利]固体或液体地质样品的电性能的测量设备

说明书

技术领域

本发明涉及优选地源自气藏或油藏的液体或固体地质样品，比如岩石，和气藏或油藏的饱和流体的电性能的测量设备。

背景技术

源自气藏或油藏的岩石样品的低频复阻抗(即低于100kHz)的测量通常是分别用两个或四个电极，通过两种互补的测量技术实现的。

目前用分别包含两个或四个电极的相关测量设备实现多种单一技术。这意味必须按照要使用的技术改变构造，于是不可能快速连续地应用这些技术。

在具有两个电极的测量设备中，在每个电极和样品表面部分之间建立电接触，注入交流电流，并测量在相同电极之间形成的电势差。

用于圆柱形样品的最常见构造是其平行的平板与所述样品的各个表面接触的电容器的构造。

当频率变化时，通过阻抗分析仪测量这样填充的电容器的复阻抗或其导纳，阻抗分析仪计算在电极的电势差和注入的电流之间的比率。

复阻抗和导纳分别由下面的等式定义：

Z(ω)＝1/(jωC₀ε)

Y(ω)＝jωC₀ε

其中

ω是频率

C₀是空电容器的电容

ε是置于电容器中的样品的介电常数。

从测量的复阻抗Z(ω)获得样品的介电谱ε(ω)。

尽管易于生产，不过这种已知的测量设备具有许多缺陷。

在测量浸透盐水的岩石的情况下，当相对于样品内部的电阻，界面电阻或接触电阻不可忽略时，或者当样品与电极之间的电接触不令人满意时，会产生系统误差。

通过并不易于应用的处理，比如通过蒸发在岩石样品的表面的金属层，能够减轻这些问题。然而，尽管采取这样的处理，由于岩石表面的粗糙和不连续，通常不能完全消除上述问题。

此外，在岩石表面可能存在具有绝缘或些微导电特性的矿物油薄层，或者一部分的水会蒸发，从而完全或部分使样品的表面变干。这产生接触阻抗和穿过所述薄层的电势降，从而导致样品基体的电阻(也称为体电阻)的过高估计。

为了避免这些不便，提出了下述解决方案，不过这些方案只能在特定情况下应用：

(i)对电极涂覆薄金属层，所述薄金属层具有充分的塑性和延展性，以适应岩石表面，

(ii)在电极上电化学沉积多孔的铂层或氯化银层，

(iii)使用插在样品和电极之间的浸泡在饱和盐水中的纸滤器或者多孔银滤器。

最后一种对策能够使接触电阻和纸滤纸的电阻忽略不计，不过只是在盐水的内部饱和度较高的情况下才是如此。于是，必须避免液体从多孔滤器蒸发。

不过，接触阻抗的降低不能解决与双电极测量设备相关的所有问题。例如，电极极化效应，尤其是在关于具有高饱和度和/或被含有高浓度的离子载体的盐水饱和的岩石的低频介电测量中的电极极化效应会具有特别重大的影响。

就四电极测量设备来说，仅仅知道一些特殊的实施例，这些实施例可被用于测量岩石的电性能。这些实施例具有利用电流注入电极和电势的测量电极测量阻抗的特定特性，电流注入电极和电势的测量电极都位于样品的横向侧面。

最后，已知一种测量设备，所述测量设备能够用相同的电池，在从10Hz-10MHz的频率范围中利用双电极和四电极技术。

该设备包括与样品表面接触以注入电流的两个扁平电极，和作为电压的测量电极的两个环，所述两个环被放置在样品的横向侧面、沿圆柱轴彼此适当地间隔开，并且关于圆柱中心对称的位置。

于是，这些设备存在上面关于具有双电极的已知设备指出的缺陷，还存在由于环的接触面有限，使得环的电容很小，因此当通过四电极技术在高频下进行测量时，测量结果不精确的缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述缺陷，具体地说，提供一种地质样品的电性能的测量设备，所述测量设备使得能够足够精确、快速地连续应用双电极和四电极技术。

本发明的另一个目的是提供一种地质样品的电性能的测量设备，当用于实现双电极测量时，所述测量设备不存在基体电阻的系统误差或过高估计。

本发明的另一个目的是提供一种地质样品的电性能的测量设备，当用于实现四电极测量时，即使在高频下进行测量时，所述测量设备也可提供精确的测量结果。

通过提供按照权利要求1所述的地质样品的电性能的测量设备，实现按照本发明的这些和其它目的。

所述设备的其它特征是附加权利要求的目标。

附图说明

参考所附示意图，根据下面的非限制性举例说明，按照本发明的地质样品的电性能的测量设备的特性和优点将变得更明显，其中：