[发明专利]一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法

摘要

本发明公开一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法。本发明不再通过测量二氧化碳的浓度来测量二氧化碳在岩石中扩散系数，而是通过测定二氧化碳气体压力的变化获取二氧化碳在岩石中扩散系数：通过校正的二氧化碳气体状态方程换算出其浓度的变化，进而测定出二氧化碳气体在岩石中的扩散系数。本发明从根本上取消了气室，消除了取样对气体压力造成的影响，并且将抽真空、饱和地层流体及气体扩散系数的测定一体化，从而彻底消除了抽真空过程中对岩石中饱和流体的影响。

主权项

1.一种测量二氧化碳在岩石中扩散系数的方法，其特征在于，其包括步骤如下：（1）对扩散筒进行烘干；（2）将取样圆柱岩心或人造圆柱岩心作为装填样品岩石，将所述的装填样品岩石烘干，用密封胶将装填样品岩石上下两端面密封后装入扩散筒中；（3）将扩散筒抽真空；（4）利用加热器对扩散筒进行加热，恒温至要模拟地层压力，待用；（5）向扩散筒中泵入实验流体，并加压至10MPa，对填装岩石样品进行饱和流体处理；所述的实验流体为地层孔隙流体或模拟地层流体，所述模拟地层流体是与地层孔隙流体性质相同的模拟流体；（6）继续对扩散筒内部实验流体进行加压操作，加压至要模拟地层压力；（7）在所述扩散筒的底部设置有回压阀，调整回压阀的设定压力，所述的设定压力较扩散筒内部压力小0.1MPa；（8）向扩散筒泵入二氧化碳，所述二氧化碳的压力与要模拟地层压力相同，由于回压阀的作用，排空扩散筒中的实验流体；（9）封闭扩散筒，利用压力传感器采集扩散筒内的初始压力P0、采集n个时间点t1～tn的压力P1～Pn，n大于等于2；（10）ΔP为n个时间点的压力P1-Pn分别与初始压力P0的压力差，如，ΔP1=P1-P0、ΔP2=P2-P0、ΔPn=Pn-P0；将计算得到的压降ΔP1~ΔPn与分别与时间点t1～tn对应作图，得到ΔP与的曲线图，计算所述曲线图中直线段部分的斜率k；（11）将步骤（10）中的k带入式①，ΔP=4M∞ZRTDeffr0Vπt=kt]]>①在式①中，ΔP为n个时间点的压力P1-Pn分别与初始压力P0的压力差，如，ΔP1=P1-P0、ΔP2=P2-P0、ΔPn=Pn-P0；M_∞-时间趋近于无穷时二氧化碳扩散进入装填样品岩石中的量，mol；Z-压缩因子由实验的压力和温度确定；R-通用气体常数，8.314Pa·m³·K^-1·mol^-1；T-实验温度，K；D_eff-二氧化碳扩散系数；r₀-装填样品岩石的横截面半径，m；V-岩样与扩散筒之间的环空体积，m³；t-时间点，包括t1～tn；k-ΔP与t^1/2所形成直线段部分的斜率；由式①得，即能求出二氧化碳在装填样品岩石中的扩散系数D_eff。