[发明专利]一种测量低渗透岩石孔隙率的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量低渗透岩石孔隙率的装置及方法，其特征在于，包括真空压力容器，真空压力容器的顶部压板和底部压板通过不锈钢棒连接，顶部压板设有水压力表，压力安全阀和两个顶部压板开口，其中一个顶部压板开口连接水箱，另一个顶部压板开口连接真空泵，底部压板在中心开口连接压力装置，本发明创造涉及一种使用真空压力饱和法测量低渗透岩石的孔隙率的新型设备和方法，其解决了现有技术中无法对高密度、低渗透岩石的孔隙实现完全饱和的技术缺陷；通过橡胶膜的设置使施加压力时不引起空气夹带，压力不直接施加到水中；为了确保真空压力容器的气密系统。

技术领域

本发明创造涉及一种使用真空压力饱和法测量低渗透岩石的孔隙率的新型设备和方法，其解决了现有技术中无法对高密度、低渗透岩石的孔隙实现完全饱和的技术缺陷。

背景技术

低渗透岩石是地下石油和天然气储存、CO₂储存、核废料处置的主要介质和地质环境，也是水利水电、矿山和隧道等工程建设中常见的一种复杂介质。目前能源储备、环境保护、资源开发等重大工程中都已加强了对低渗透岩石的研究，低渗透岩石虽然结构致密，但不能简单地将它归为不透水或隔水体，对其研究已成为岩石渗流力学和工程建设的前沿课题。

孔隙率是描述岩石物理、力学、渗流等特性的重要参数。为了研究岩石的性能，了解其孔隙率至关重要。孔隙率是空隙体积占据总体积的比例分数，现有多种技术可用于测量孔隙率，最常用技术是氦比重测定法，水银注射孔隙法和饱和法。在所有方法中，饱和法可能是最简单、最好的方法，通过将样品浸入水中以延长周期或将样品在水中煮沸数个小时可以确定吸水率。然而由于岩石中存在大量非常细小的孔，所以对现有的这些方法可以实现孔隙的完全饱和提出质疑。我们发现：现有方法无法实现将岩石的孔隙用水完全填充。虽然一些研究人员通过使用利兹真空孔隙度计得到了不同的真空孔隙度法，但目的不是为了得到低渗透岩石的孔隙率。因此，为了实现这些低渗透岩石孔隙的饱和，开发了能够使压力为2.0MPa的真空压力装置。

发明内容

本发明创造为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种使用真空压力饱和法测量低渗透岩石的孔隙率的新型装置，其可以实现用水完全填充岩石的孔隙。

为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种测量低渗透岩石孔隙率的装置，其特征在于，包括真空压力容器，真空压力容器的顶部压板和底部压板通过不锈钢棒连接，顶部压板设有水压力表，压力安全阀和两个顶部压板开口，其中一个顶部压板开口连接水箱，另一个顶部压板开口连接真空泵，底部压板在中心开口连接压力装置，底部压板在中心开口，有助于压力供应和排水，底部压板朝向开口倾斜以便于清洁，该装置可以对高密度、低渗透岩石的孔隙产生完全饱和。

进一步的，压力装置包括压力池和压力源，压力源为氮气气瓶，压力源与压力池之间设有压力安全阀、压力表以及压力调节器，所述压力池内设置有橡胶膜，橡胶膜为有机硅橡胶膜，对橡胶膜施加压力，其以相同的压力膨胀并推动水施压，所述压力池顶部设置有排水管和排气管，所述压力池底部分别连接底部压板和水箱，压力池安装有三个不锈钢压板，顶部设有两个压力池压板，以方便橡胶膜的安装以及空气和水的流通，压板连接在一起，四个不锈钢螺丝在两端拧上滚花螺母，顶部压力池压板设置有连接到压力源和排气口的开口，另一个顶部压板提供了排水口的连接，压力池底部压板设有两个开口，一个连接到水箱供水，另一个连接到真空压力容器。

进一步的，真空压力容器的顶部压板和底部压板通过六个不锈钢棒连接，其中两个不锈钢棒在两端拧有滚花螺母。

进一步的，水箱为10L的塑料水箱。

进一步的，真空泵为旋转式真空泵，真空压力容器能够承受2.0MPa压力和0.2MPa的真空度，真空压力容器和真空泵之间设置有真空捕集器，阻止水流入真空泵中。

进一步的，真空压力容器由丙烯酸橡胶瓶制成，顶部压板和气缸之间设有橡胶O形圈，保证了真空压力容器的气密系统。