[发明专利]一种低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统及方法

权利要求书

1.一种低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统，其特征在于，包括：

夹持装置，具有用于放置岩心柱塞的样品腔以及用于夹持所述岩心柱塞的两个夹持端；

第一参比腔，其通过第一隔离阀与用于供应高压气体的高压气源装置相连；

第二参比腔，其通过自动平衡阀与所述第一参比腔相连，并通过第二隔离阀与所述样品腔相连；

压力控制系统，用于控制所述第一隔离阀、所述自动平衡阀和所述第二隔离阀的启闭，以使所述第一参比腔和所述第二参比腔内充入所述高压气体，并在所述第一参比腔和所述第二参比腔的压力保持不变后，使所述第一参比腔和所述第二参比腔内的高压气体进入所述样品腔，在预设时间后仅使所述第二参比腔内的高压气体进入所述样品腔；

压差传感器，接在所述第一参比腔和所述第二参比腔之间，用于读取在所述预设时间后所述第二参比腔和所述样品腔作为一个整体与所述第一参比腔之间的压差值；

数据处理系统，用于记录所述压差传感器读取的压差值随时间变化的压差衰减曲线，并对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率；

所述第二参比腔以及所述样品腔除所述岩心柱塞占用的剩余部分内填充有钢球。

2.根据权利要求1所述的径向渗透率测量系统，其特征在于，所述数据处理系统按照如下公式对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率：

其中，Δp(t)为t时刻的所述压差传感器的读数，单位为Pa；

Δp_f为所述样品腔中气体渗透过程结束时所述压差传感器的读数，单位为Pa；p_0i为所述第二参比腔与所述样品腔气体压力达到平衡时的压力，单位为Pa；

p_1i为所述第二参比腔与所述样品腔连通前，样品腔内的压力，单位为Pa；

γ为压差衰减曲线的时间常数；

C为线性拟合的截距；

k为岩心柱塞的径向渗透率，单位为m²；

a₁为贝塞尔函数J₀(r₀a_n)＝0的最小正根，其大小由岩心半径决定，单位为m^-1；

M为所述高压气体的相对物质的量，单位为kg/kmol；

ρ为所述高压气体的密度，单位为kg/m³；

μ为所述高压气体的粘度，单位为Pa·s；

Z为真实气体压缩因子，单位为m³/m³；

R为气体常数8.314，单位为kJ/kmol·K；

T为热力学温度，单位为K；

为岩心的孔隙度。

3.根据权利要求1或2所述的径向渗透率测量系统，其特征在于，所述夹持装置的其中一个所述夹持端具有一朝向所述样品腔的凹腔；

所述夹持装置还包括设置在所述样品腔和所述凹腔所在夹持端之间的金属板，所述金属板和所述凹腔之间形成围压气室。

4.根据权利要求3所述的径向渗透率测量系统，其特征在于，所述径向渗透率测量系统还包括：

减压器，其与所述高压气源装置通过高压气源阀相连通，并与所述围压气室相连通；

所述压力控制系统还用于控制所述高压气源阀的启闭，并通过所述高压气源阀调整所述高压气体压力，并在所述减压器打开时将所述围压气室的压力稳定在所需压力，从而对所述夹持装置的轴向的围压大小进行控制。

5.根据权利要求4所述的径向渗透率测量系统，其特征在于，所述径向渗透率测量系统还包括恒温箱，所述第一参比腔、所述第二参比腔和所述夹持装置设置在所述恒温箱内；

所述恒温箱内还设置有温度控制器和对流风扇，用于提供恒定的测量温度。