[发明专利]一种不同地应力下岩石孔隙度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种不同地应力下岩石孔隙度测量装置及方法，所述装置包括：孔隙度测量组件、岩心夹持器(10)、轴压加载组件、围压加载组件、温控组件(24)和抽真空组件；所述孔隙度测量组件、轴压加载组件、围压加载组件和抽真空组件分别与岩心夹持器(10)相连；所述孔隙度测量组件和岩心夹持器(10)置于温控组件(24)中。本发明的测试装置能够测量不同应力环境下，特别是各向异性条件下的岩石孔隙度，更加符合现场地层条件下储层岩石的孔隙结构特征；围压及轴压通过计量泵进行控制。此外，本发明通过差压计对岩心两端的孔隙压力进行测量，有效判断气体平衡状态，对致密岩石的孔隙度测量提供准确判据。

技术领域

本发明涉及岩土工程岩心测试技术领域，具体涉及一种不同地应力下岩石孔隙度测量装置及方法。

背景技术

随着非常规油气资源的开采利用，致密砂岩、页岩等低渗透岩石逐渐成为石油和天然气储存、CO₂封存和核废料处置的主要介质和场所。在这些低渗透岩石介质中，其孔隙结构特征是决定能源储量和废弃物封存量的关键因素。其中，岩石的孔隙度是衡量孔隙结构特征的定量参数。

岩石的孔隙度主要有气体测试和液体测试两种。液体测试基于阿基米德原理，但液体穿透能力有限，导致样品完全饱水的测试时间长且饱和效果不理想，特别对于特低渗的岩石，难以得到可靠的孔隙度。此外，对于黏土矿物含量大或含有易溶于水的有机质岩石，黏土矿物与有机质容易与入侵的水发生化学反应，造成样品不可逆的破坏。气测方法基于波义尔定律，对岩样本身结构的破坏小，测试效率高，测量结果较液体法较为准确，适合低渗岩石的孔隙度测量。

岩石的孔隙度取决于岩石受到的应力条件，不同地应力下岩石的孔隙度不同。然而，市场上已有的气测孔隙度设备主要是在静水条件下或围压条件下测量岩石的孔隙度。而在实际地层条件下，岩石所处的应力环境往往是各向异性的，因此测得的孔隙度无法表征原地层条件下的孔隙度值。

在参考文献[1](申请公布号为“CN 110095397 A”的发明专利《GRT-1型多功能全自动页岩气测孔隙度测量方法与装置》)和参考文献[2](申请公布号为“CN 106153522 A”的发明专利《岩心孔隙度测量装置及测量方法》)中，孔隙度均是在静水条件下测量，即岩石的有效应力为零，无法得到实际地层应力条件下的岩石孔隙度。

在参考文献[3](申请公布号为“CN 103674804 A”的发明专利《基于惰性气体实验的低渗岩石有效孔隙度测量》)和参考文献[4](申请公布号为“CN 110320136 A”的发明专利《页岩岩心有效孔隙度的测定装置及测定方法》)中，均在不同围压条件下测量岩石的有效孔隙度，不能反映各向异性应力条件下的岩石孔隙度。

此外，以上专利均是利用压力表或压力传感器的读数来进行孔隙度测量。对于页岩等具有纳米级孔隙尺度的岩石，由于气体平衡时间长，仅凭压力表无法准确对岩石内孔隙压力是否平衡进行判断，在一定程度上影响了孔隙度测量的准确性。因此有必要开发一种模拟真实地应力条件下岩石孔隙度的测定装置和方法，能够准确、快速地测定不同地应力条件下岩石的孔隙度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种不同地应力下岩石孔隙度测量装置及方法。

为了实现上述目的，本发明提出了一种不同地应力下岩石孔隙度测量装置，所述装置包括：孔隙度测量组件、岩心夹持器、轴压加载组件、围压加载组件、温控组件和抽真空组件；所述孔隙度测量组件、轴压加载组件、围压加载组件和抽真空组件分别与岩心夹持器相连；所述孔隙度测量组件和岩心夹持器置于温控组件中；其中，

所述孔隙度测量组件，用于测量不同地应力下待测试岩样的压力和压力差；

所述岩心夹持器，用于固定待测试岩样，同时对待测试岩样施加围压和轴压；

所述轴压加载组件，用于产生作用于待测试岩样的轴压；