[发明专利]同时测量岩石渗透系数、压缩系数及孔隙度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对岩石渗流特性参数(包括渗透系数、压缩系数及孔隙度)同时进行测量的装置，及利用该装置测量岩石渗流特性参数的方法。

背景技术

随着低渗油气藏等工业工程的深部开采及安全评价，以及近年来对CO₂、核废料等能源与废弃物地质储存技术的需求与发展，对于上述工业工程储集层储存潜力、开采效能和封盖层封闭能力的研究已成为全世界地质工作者的工作重点。诸如，对天然气成藏能力及含气高度的评价、对CO₂储存地层的选址评价、以及对CO₂注入地层后对该地层的风险评估及防泄漏处理技术等，对这类问题解决的关键技术在于对上述工业工程储层及封盖层在复杂地质、人为作用下的渗透特性变化特征快速、有效、准确的评价。

研究储盖层岩石渗透特性变化的主要微观参数有孔隙度、渗透系数、压缩系数等。目前多采用单一的方法及设备来分别测量岩石的渗透特性参数，如用渗透仪测量渗透系数、用孔隙度仪测量孔隙度、用流变仪测量或石油行业规范的压缩系数测量方法测量压缩系数，那么无法同时测量同一个岩样的上述三个渗流特性参数，更无法同时测量复杂应力变化条件下的上述三个渗透特性参数的变化特征。所以用传统方法或仪器是无法实现岩石渗流特性多参数同时测量的目的，更无法监测岩石渗流特性多参数在动态应力变化条件下的变化特征。

为了克服传统岩石渗流实验方法及装置功能单一、所测渗透特性参数单一、应用范围狭窄，不能同时、快速、准确测量岩石渗透特性参数，且不能同时测量岩石渗流特性参数在复杂应力变化条件下的变化特征的缺点和不足，有必要设计一种多功能集成的岩石渗流特性参数同时、快速、高效、准确测量的实验方法及测量系统，采用脉冲法测量岩石渗透系数、采用降内压法测量岩石压缩系数、采用排水法测量岩石孔隙度，用于解决深部低渗透性储层、盖层渗透特性参数动态变化特征快速准确测量的技术问题，为研究储层储备能力、开采效率、盖层封闭性能及相关工业工程的设计、施工、安全性评价工作提供一种高效的测量手段、实验依据和技术支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时测量岩石的渗透系数、压缩系数及孔隙度的装置，该装置原理可靠，操作简便，适用于动态测量复杂应力变化条件下的岩石渗流特性参数及其变化特征，为渗流相关工程的设计、施工及安全性评价提供实验依据。

本发明的另一目的还在于提供利用上述装置对岩石渗流特性参数进行测量的方法，该方法可同时测量岩石在应力耦合作用下的渗透系数、压缩系数以及孔隙度的变化，为定性定量分析岩石在复杂应力变化条件下的渗透变化特征及规律提供实验手段，更能满足实际工程的需求。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明是采用瞬态脉冲法测量岩石渗透系数，排水法测量岩石孔隙度，降内压法测量岩石的压缩系数。

瞬态法测量岩石的渗透系数的原理如下：根据达西定律以及瞬态脉冲法的测试原理，即对岩石上游施加一个瞬时脉冲压力，在岩石内部产生一维渗流，岩石上游的压力逐渐降低，而岩石下游的压力逐渐升高，可得岩石上、下游之间压力差的衰减曲线，由该曲线即可换算出岩石的渗透系数，由于系统结构对称，被测岩石渗透系数k的换算公式表达如下：

ΔP(t)ΔP=e-αt---(1)]]>

k=0.5αμLASu---(2)]]>