[发明专利]多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法

说明书

本发明公开一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，包括如下步骤：(1)进行压力室的气路连接；(2)将铁块置于压力室中，进行系统标定；(3)对岩样进行物性测量；(4)将岩样放置于压力室中，施加围压至设定值并保持恒定；(5)持续向气路中施加渗压至预设值；(6)逐级加载偏应力直至岩样破坏，每一级偏应力瞬时加载完成后进行流变加载，瞬时加载过程中采用流量法测量气体渗透率，流变加载过程中采用稳态法测量气体渗透率；最终得到多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。本发明开创了多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，将加载过程划分为瞬时加载部分和流变加载部分，采用不同测试方法得到实现流变全过程的渗透率的测量。

技术领域

本发明涉及一种岩石气体渗透率测试方法，特别涉及一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，属于岩石工程、低渗透气藏及矿物开采领域。

背景技术

石油的储备方式主要有储罐、内铁壁洞库、地下水封洞库等。地下水封洞库具有投资少、储量大、占地少、安全可靠、经济实用和生态友好等优点，被公认为“具有高度战略安全的储备库”。地下水封洞库适宜建造于工程地质条件较好、岩石整体性好、裂隙少、并具有弱透水性的低渗透岩石当中。洞室围岩的渗透特性及渗透率演化规律是地下水封洞库设计建造的重要参数。传统的方法一般以水为介质，并采用稳态法或脉冲法来获得围岩的渗透特性参数；然而低渗透岩石渗透率极低，测试耗时长、误差大。采用常规的测试方法很难快速、准确获得岩石的渗透率数据。相对于水为介质，采用气体测试方法具有①测量范围广；②惰性气体不与岩石基质发生化学反应；③气体压缩系数和黏度对温度敏感性较小等优点。

此外，考虑到地下水封洞库建成后，至少要保证50年的正常运行，围岩在流变状态下的渗透率是地下水封洞库设计、施工和运营的重要参数，因此，亟需发展新方法开展岩石在多级流变加载下的渗透率测量。

现有的岩石气体渗透测试方法主要有稳态法、脉冲法和流量法。其中稳态法测量最简单，只需要在试样中形成稳态渗流，通过测量一段时间流经试样的气体的流量，通过达西定律计算渗透率；此种方法最大的缺点就是测量耗时长。脉冲法利用试样两端的脉冲压力衰减然后通过数学的方法计算渗透率，测量所需时间较稳态法较少。而流量法通过在试样下游连接一个高精度压力表测量渗透率，由于下游气路体积小，因而压力敏感性高，大大降低了测量时间；缺点是测量繁琐，需要通过下游阀门的开关来控制气压。

这三种方法主要能够进行静水压力的渗透率测试。现有的设备很难对多级流变加载全过程中的渗透率进行测量，而且大多数设备采用人工记录，测量精度不高。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的岩石气体渗透率测试方法只能够进行静水压力的渗透率测试、且测量繁琐等问题，本发明提供一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法。

技术方案：本发明所述的一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，包括如下步骤：

(1)将三轴流变仪压力室的气路上游依次连接储气瓶和气源，分别在气源与储气瓶之间、储气瓶与压力室之间设置阀门Ⅰ和阀门Ⅱ，并在阀门Ⅱ与储气瓶之间设置压力表①；将压力室气路下游连接用于连通或阻断大气压的阀门Ⅲ，并在压力室与阀门Ⅲ之间设置压力表②；将压力表①和压力表②与计算机连接；

(2)将不透气的铁块置于压力室中，进行上、下游气路的体积标定；

(3)对岩样进行物性测量；

(4)将岩样放置于三轴压力室中，施加围压至设定值并保持恒定；

(5)打开三个阀门，持续向气路中施加渗压至压力表①的读数达到预设值P₁，然后后关闭阀门Ⅰ；

(6)逐级加载偏应力直至岩样破坏，每一级偏应力瞬时加载完成后进行流变加载，瞬时加载过程中采用流量法测量气体渗透率，流变加载过程中采用稳态法测量气体渗透率；最终得到多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。