[发明专利]一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法，属于石油化工的技术领域。

背景技术

二氧化碳作为主要的温室气体，其减排问题已经是当今世界的热点问题。科学家们研究表明，实现二氧化碳减排的有效方法是地质埋存，然而在进行二氧化碳地质埋存时，其地质埋存场所的选择显得尤为重要。这是因为现场操作机构、环境监管机构以及公众都希望在进行二氧化碳地质埋存时能确保其埋存安全性，确保二氧化碳在地下不会超越预定的边界，不会再次渗漏到大气中。因此，在进行二氧化碳地质埋存之前对其埋存场所进行安全性评估显得尤为重要。

二氧化碳在地下埋存时，时刻处于动态的扩散状态，直至达到平衡。为了评估埋存场所安全性需要测定二氧化碳在岩石中的扩散系数。目前常见的测定气体在岩石中扩散系数的装置，其原理大多基于测定气体在岩石样品两端浓度的变化进而计算出气体在岩石中的扩散系数。这类方法需要通过对岩石两端气室进行实时取样，然后对各时间点气体样品进行气相色谱分析，从而计算出岩石两端气体浓度的变化，这样就会在取样瞬间对岩石两端气室压力带来影响，从而影响测量精度。并且由于需要在岩石两端设置两个气室，导致需要测定气体在饱和地层流体的岩石中扩散系数时，将会使饱和的地层流体在抽真空过程中损失，影响了实验与地层真实条件的同一性。

发明内容

发明概述

针对以上的技术不足，本发明公开一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法。本发明不再通过测量二氧化碳的浓度来测量二氧化碳在岩石中扩散系数，而是通过测定二氧化碳气体压力的变化获取二氧化碳在岩石中扩散系数：通过校正的二氧化碳气体状态方程换算出其浓度的变化，进而测定出二氧化碳气体在岩石中的扩散系数。本发明从根本上取消了气室，消除了取样对气体压力造成的影响，并且将抽真空、饱和地层流体及气体扩散系数的测定一体化，从而彻底消除了抽真空过程中对岩石中饱和流体的影响。

术语解释：

饱和流体处理：是指通过抽真空将扩散筒中装填样品岩石内部细小孔隙中的空气全部吸出，然后利用平流泵将实验流体驱替入扩散筒中，继续注入实验流体会产生一个憋压，通当压力憋到10MPa时，使得扩散筒中的实验流体在高压下被压入装填样品岩石的孔隙中，实现了装填样品岩石的孔隙中全部饱和上实验流体。

发明详述

本发明的技术方案如下：

一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法，包括步骤如下：

（1）对扩散筒进行烘干；

（2）将取样圆柱岩心或人造圆柱岩心作为装填样品岩石，将所述的装填样品岩石烘干，用密封胶将装填样品岩石上下两端面密封后装入扩散筒中；

（3）将扩散筒抽真空；

（4）利用加热器对扩散筒进行加热，恒温至要模拟地层压力，待用；

（5）向扩散筒中泵入实验流体，并加压至10MPa，对填装岩石样品进行饱和流体处理；所述的实验流体为地层孔隙流体或模拟地层流体，所述模拟地层流体是与地层孔隙流体性质相同的模拟流体；

（6）继续对扩散筒内部实验流体进行加压操作，加压至要模拟地层压力；

（7）在所述扩散筒的底部设置有回压阀，调整回压阀的设定压力，所述的设定压力较扩散筒内部压力小0.1MPa；

（8）向扩散筒泵入二氧化碳，所述二氧化碳的压力与要模拟地层压力相同，由于回压阀的作用，排空扩散筒中的实验流体；

（9）封闭扩散筒，利用压力传感器采集扩散筒内的初始压力P0、采集n个时间点t1～tn的压力P1～Pn，(n大于等于2)；

（10）ΔP为n个时间点的压力P1-Pn分别与初始压力P0的压力差，如，ΔP1=P1-P0、ΔP2=P2-P0、ΔPn=Pn-P0；将计算得到的压降ΔP1~ΔPn与分别与时间点t1～tn对应作图，得到的曲线图，计算所述曲线图中直线段部分的斜率k；

（11）将步骤（10）中的k带入式①，