[发明专利]岩石全自动气体渗透率测试系统及测算方法

说明书

技术领域

本发明有涉及一种岩石气体渗透率测试系统及方法，特别是一种岩石全自动气体渗透率测试系统及测算方法。

背景技术

渗透率表征了岩石空隙内流体的流动能力，是储层岩石的一个重要物性参数。

目前常规的岩石渗透率测试方法有液体测量法和气体测量法，两种方法都是基于Darcy定律。但气体测量法与液体测量法相比，动力粘度系数更小，相同条件下气体渗透率测试时间更短，因此多采用惰性气体作为岩石渗透率测试介质。

常用的渗透率测试方法主要为稳态法和压力脉冲法。压力脉冲法对压力表精度要求较高，测试时间长，而对于中高渗岩样来说，采用稳态法测试岩石渗透率时间较短，因此稳态法广泛用于石油工业渗透率测试。

致密岩石由于其结构致密，较低渗透压力作用下导致流体流动速率小，使得通过岩样的流量过小，普通岩石气体渗透率测试系统无法准确计量和测定气体流量，进而难以准确测得渗透率。另一方面，已有的岩石气体渗透率测试装置自动化程度较低，多靠人为读取压力表及流量计数据进而计算得到岩石渗透率，在耗费大量人力物力的同时，也影响了试验结果的客观性。此外，现有岩石气体渗透率测试装置不能提供三轴压缩应力，无法全面探究轴压、围压、静水压力及渗透压力对岩石渗透率的影响规律，这些都大大制约了稳态法在致密岩石介质渗流规律研究中的应用。

发明内容

发明目的，本发明的目的是要提供一种岩石全自动气体渗透率测试系统及测算方法，解决现有技术的测量压力范围小，试验周期长，测试精度差，测量结果客观性较低的问题。

技术方案，本发明的目的是这样实现的，岩石全自动气体渗透率测试系统包括：渗流气体增压系统、三轴岩心夹持装置、恒速恒压泵加压装置、高/中/低出口气体流量计及数据采集处理系统；

空压机与渗流气体增压系统连接，氮气瓶通过控制阀与渗流气体增压系统连接，渗流气体增压系统的输出通过缓冲容器同时与低压减压阀或高压减压阀连接，渗流气体增压系统、空压机，氮气瓶通过控制阀输出氮气，加压后的氮气稳压存入缓冲容器中，通过低压减压阀或高压减压阀调整至设定值；

低压减压阀和高压减压阀分别与第一连通阀和第二连通阀连接，在低压减压阀、高压减压阀和第一连通阀、第二连通阀之间连接有第一气体压力表与第二气体压力表，第一连通阀、第二连通阀输出端与三轴岩心夹持装置连接，在第一连通阀、第二连通阀和三轴岩心夹持装置之间连接有第一压力传感器，第一气体压力表与第二气体压力表实时显示压力值，通过开关或闭合连通阀与将气体压力输送至三轴岩心夹持装置内，输入的渗透气体压力由第一压力传感器实时传入数据采集处理系统；

三轴岩心夹持装置内放置有待测岩心；

恒速恒压泵能提供稳定的流体压力，恒速恒压泵通过围压阀与三轴岩心夹持装置相连通，在围压阀与三轴岩心夹持装置之间连接有第二压力传感器，恒速恒压泵为待测岩心施加围压，围压由第二压力传感器实时传入数据采集处理系统；

恒速恒压泵通过轴压阀与三轴岩心夹持装置相连通，在轴压阀与三轴岩心夹持装置之间连接有第三压力传感器；恒速恒压泵为待测岩心施加轴压，轴压由第三压力传感器实时传入数据采集处理系统；

三轴岩心夹持装置出口端通过第一气体流量计、第二气体流量计和第三气体流量计与大气相连通，三个气体流量计的量程不同，同时，三个气体流量计与数据采集、处理系统相连通；数据采集处理系统综合处理并储存岩心气体渗透压力、围压、轴压及出口气体流量。

所述的三轴岩心夹持装置内放置有待测岩心，待测岩心的环向通过围压加载系统加载有围压，待测岩心的轴向通过围压加载系统加载有轴压，待测岩心的左端通过渗流气体增压系统加载有气体渗流压，待测岩心的右端通过高/中/低出口气体流量计与大气连通，待测岩心渗透率通过数据采集、处理软件自动计算得出。

进一步完善上述技术方案，所述渗流气体增压系统包括：空压机、气源瓶、缓冲容器及气压调节装置，所述气源瓶提供惰性渗透气体，渗透气体通过所述空压机增压，岩心气体渗透压通过所述气压调节装置调整至设定值，气体增压系统通过气压调节装置与三轴岩心夹持装置的入口端相连，气体增压系统为三轴岩心夹持装置提供稳定渗透气压，气体增压系统最大气体输出压力为48MPa。

进一步完善上述技术方案，所述三轴岩心夹持装置内放有待测岩心，所述待测岩心大小满足国际岩石力学试验标准，三轴岩心夹持装置通过气体增压系统为待测岩心施加渗透气压，三轴岩心夹持装置通过恒速恒压泵加压系统为待测岩心施加恒定围压及轴压。