[发明专利]岩石渗透性测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石渗透性测试系统及测试方法。

背景技术

岩石是天然产出的具有稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。岩石按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩石是构成地壳和上地幔的物质基础，岩石由于形成的不同，同时经过物理变化或者化学变化，才形成了如今丰富多彩的地质形态。

许多大型工程都要求建于岩石之上，而岩石的渗透特性对于这些大型工程建造及运行都有着重要的影响，因此如何准确测量岩石的渗透特性显得至关重要。影响岩石渗透特性的因素很多，渗透率和孔隙度是其中最重要的因素。岩石作为一种多孔介质，其渗透率和孔隙度变化范围很大，渗透率甚至相差10个数量级以上，因实验仪器和方法的限制，很难用单一的装置完成不同种类岩石渗透特性的测量。例如，现有设备只能单独完成渗透率或者孔隙度的测量；在测量渗透率时，现有设备只能测量普通岩石（渗透率大于10^-15m²）或者低渗透岩石（渗透率小于10^-18m²）。在地下能源储备、核废料存储、石油勘探开发、水利水电工程建设等方面，我们面临着同一个工程不同的地层岩性不同甚至相差很大的问题，而系统的测量不同地层的岩石的渗透特性关系到工程的设计、施工及长期稳定的运行。特别是目前兴起的页岩气开发方面，对于超低渗透（渗透率小于10^-21m²），现有设备的测量精度不高，甚至无法测量。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能针对不同岩石进行有效测量的岩石渗透性测试系统。

技术方案：本发明所述的岩石渗透性测试系统，包括：围压控制装置、岩心压力室、孔隙度测量系统、上游储气瓶、下游储气瓶、上游气压记录表、下游气压记录表、上下游气压差记录表、高纯度氩气瓶和高精度气压记录仪；

所述围压控制装置与所述岩心压力室连接为岩心压力室提供压力；所述岩心压力室的上端与一个四通装置的第一接口连接；所述四通装置的第二接口与所述高精度气压记录仪连接；所述四通装置的第三接口与阀门连接控制其与空气相通；

所述上游储气瓶和下游储气瓶分别与管路连接形成第一气路和第二气路；所述第一气路和所述第二气路的一端都连接到所述高纯度氩气瓶上；所述第一气路的另一端连接到所述孔隙度测量系的一端，所述孔隙度测量系统的另一端分别连接到所述岩心压力室的下端和所述四通装置的第四接口；所述第二气路的另一端连接到所述四通装置的第四接口；

所述上游气压记录表设置在第一气路中；所述下游气压记录表设置在第二气路中；所述上下游气压差记录表设置在第一气路和第二气路之间。

优选地，所述围压控制装置提供的压力为液压，所述围压控制装置为围压泵，优选为可以自由控制压力的油压泵。

所述孔隙度测量系统包括气压记录仪、钢瓶、管道、三个阀门和计算机；第一阀门设置在钢瓶的一端，与所述第一气路连接；第二阀门和第三阀门设置在钢瓶的另一端，分别与所述岩心压力室的下端和所述四通装置的第四接口连接；所述气压记录仪与所述钢瓶的进口管道连接对其进行气压测量，并将测量的气压值发送到计算机。

所述岩心压力室与直径为50mm，高度为30～70mm的圆柱形岩样匹配，岩心压力室中岩样由高性能橡胶套包裹后进行测量。

所述高纯度氩气瓶上设置有调压阀，可调节第一气路和第二气路中的压力。各装置之间都连有阀门，可以自己开启与关闭。

优选地，所述第一气路和所述第二气路都固定在控制面板上。

利用本发明岩石渗透性测试系统对岩样进行渗透性测试的方法，包括如下步骤：

（1）对孔隙度测量系统参数进行校准；校准方法为：将标准铁芯置于岩心压力室中，关闭孔隙度测量系统的第二阀门和第三阀门，打开第一阀门，采集气压记录仪的读数，当读数两分钟不发生变化时，记录此时的气压记录仪的读数；打开第二阀门和第三阀门，同样当读数两分钟不发生变化时，记录此时的气压记录仪（31）的读数；

（2）准备用于测试的岩样，测量其直径，高度并拍照；

（3）将岩样用橡胶套包裹后置于岩心压力室中；

（4）打开围压控制装置的阀门，为岩心压力室加压；

（5）测量岩样的孔隙度，具体方法如下：

1)打开四通装置的阀门使其一端与空气相连，关闭第二气路与四通装置相连的阀门以及高精度气压记录仪的阀门；

2)关闭孔隙度测量系统的第二阀门和第三阀门；