[发明专利]一种确定岩石热导率的方法及系统

权利要求书

1.一种确定岩石热导率的方法，其特征在于，提供有原始岩心样品，以及对所述原始岩心样品进行加工处理后得到的第一岩心样品和第二岩心样品；所述方法包括：

将所述第一岩心样品和所述第二岩心样品放入反应釜中，通过加热炉对所述反应釜进行恒温加热处理以及通过液压装置对所述反应釜进行加压处理，以使得所述反应釜内的温度和压力分别处于指定温度和指定压力；

通过脉冲加热装置对设置在所述第一岩心样品和所述第二岩心样品之间的热元件进行脉冲加热处理；

通过数据处理装置采集所述脉冲加热处理后的热元件的温度数据，并根据所述温度数据，确定在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品的热导率，包括：对所述第一岩心样品和所述第二岩心样品进行粉碎处理，并测量所述粉碎处理后的样品的比热容；根据所述温度数据，确定所述热元件的温度变化量与采集时间的拟合关联关系；其中，所述温度变化量用于表征所述热元件在单位时间内的温度变化量；根据所述拟合关联关系，以及所述热元件的温度变化量与采集时间的理论关联关系，确定在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品水平方向上的热扩散系数；根据所述比热容，以及在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品水平方向上的热扩散系数，确定在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品水平方向上的热导率；根据在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品水平方向上的热导率，以及所述原始岩心样品的热导率，确定在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品垂直方向上的热导率；其中，所述热元件的温度变化量与采集时间的理论关联关系采用下述公式表征：

其中，ΔT(τ)表示所述热元件的温度变化量，τ表示所述采集时间，ΔT_c表示所述热元件中的接触电阻与绝缘层之间的温差，Q表示所述热元件的额定功率，λ表示所述原始岩心样品的热导率，r₀表示所述热元件的半径，a表示所述原始岩心样品水平方向上的热扩散系数，I₀表示贝塞尔函数，τ'、r和r'分别表示待积分的时间变量、第一半径变量和第二半径变量；其中，D(F₀)的表达式是在柱坐标系下得到的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一岩心样品和所述第二岩心样品的形状为圆柱形；所述圆柱形样品的直径的范围为：1厘米～4厘米；所述圆柱形样品的高的范围为2厘米～10厘米。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过加热炉对所述反应釜进行恒温加热处理，包括：

将所述反应釜放置在所述加热炉内，通过所述加热炉按照指定加热速率对所述反应釜进行加热处理，直至所述加热炉内的温度上升至所述指定温度，并在指定时间内保持所述加热炉内的温度处于所述指定温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述指定时间的取值范围包括2～3小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过液压装置对所述反应釜进行加压处理，包括：

通过所述液压装置向所述反应釜内设置在所述第一岩心样品和所述第二岩心样品上方的活塞元件施加压力，以压缩所述反应釜内的空间，直至所述反应釜内的压力增加至所述指定压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述温度数据，确定在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品的热导率，包括：

对所述温度数据中所述脉冲加热处理后的热元件的温度和对应的采集时间进行线性拟合处理，得到温度与时间的拟合直线和所述拟合直线对应的斜率；

将所述拟合直线的斜率的绝对值作为在所述指定温度和所述指定压力下所述原始岩心样品的热导率。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述反应釜内的压力大于所述指定压力时，通过与所述反应釜下端的出口相连接的排液装置，排出所述反应釜内的流体，以降低所述反应釜内的压力至所述指定压力；其中，所述反应釜内的流体由所述第一岩心样品和所述第二岩心样品在所述指定温度、所述指定压力下生成。