[发明专利]一种岩石孔隙结构仿真测试系统及模拟试验方法

说明书

本发明提供了一种岩石孔隙结构仿真测试系统及模拟试验方法，涉及岩石力学技术领域，解决了不规则岩石孔隙结构的压力振荡、压力轨迹和压力校准的仿真模拟。该系统包括真空泵、岩心室、汞杯、补汞阀、压差传感器、酒精容器和数字高压泵，系统各个部分通过管路连接后，结合计算机进行仿真模拟试验。试验的过程包括，选取不规则岩石孔隙岩心，岩心室抽真空，岩心室内充汞，并调整汞杯的高度，调节各个管路阀门开闭；进行进汞和退汞试验，分别达到最高设定压力和最低设定压力，试验结束后取出仿真岩心。仿真测试系统的操作的安全性高，结构简单，可以用于教学；利用该方法进行模拟试验获取不规则岩心的试验数据更加简便，并方便了数据的处理。

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，尤其是一种岩石孔隙结构仿真测试系统及模拟试验方法。

背景技术

岩石孔隙结构实验测试是油气开发领域非常重要的实验测试项目，现今已普遍应用于科研研究，对油气田开发有很好的指导作用。相同实验原理的孔隙结构测试仪器使用的实验介质是金属汞，属于有毒物质，实验过程存在一定的危险性，所以操作过程对实验人员有一定的专业要求，对操作者的要求较高。由于岩石孔隙结构仿真测试系统本身存在一定的安全问题，所以在教学过程中很少通过实验操作进行教学，结合岩石孔隙结构仿真测试系统和计算机设备，设计一种岩石孔隙结构的模拟试验系统，从而可以应用于教学过程，减少试验过程的危险性，并且方便数据的处理。

发明内容

为了实现不规则岩石孔隙结构的压力振荡、压力轨迹和压力校准的仿真模拟，提升仿真试验操作的安全性，更加简便的获取不规则岩心的试验数据，并对数据进行处理，本发明提供了一种岩石孔隙结构仿真测试系统及模拟试验方法，具体的技术方案如下。

一种岩石孔隙结构仿真测试系统，包括真空泵、岩心室、汞杯、补汞阀、压差传感器、酒精容器和数字高压泵，仿真岩心试件放置在岩心室内；所述真空泵通过管路与岩心室相连，真空泵和岩心室之间的管路上设置有抽空阀，真空泵的出口管路上设置有真空表，真空表和抽空阀之间通过三通阀与放空阀相连；所述汞杯通过管路和岩心室的相连，汞杯的出口管路上设置有补汞阀，补汞阀和岩心室之间设置有岩心室阀；所述数字高压泵从出口管路依次和酒精容器、汞压力表、隔离阀及压差传感器相连，压差传感器的出口管路和校正阀管路通过三通阀相连，校正阀管路通过三通阀接入岩心室阀和补汞阀之间的管路。

优选的是，仿真岩心试件为标准圆柱体试件，仿真岩心试件内存在孔隙。

优选的是，仿真岩心试件通过3D打印制作，仿真岩心试件内部嵌入数字芯片，记录岩心参数。

优选的是，补汞阀、抽空阀、放空阀、补汞阀、岩心室阀、隔离阀和校正阀均为数字仿真阀门，根据阀门的开度输出4-20mA的电信号I。

一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，利用上述的一种岩石孔隙结构仿真测试系统进行试验，步骤包括：

A.选取不规则岩石的孔隙岩心，测量确定岩心的密度和质量，并计算确定仿真岩心体积；

B.将仿真岩心试件放入岩心室，关闭岩心室阀，打开抽空阀，关闭放空阀，打开真空泵运行15-20分钟；

C.向岩心室充汞，打开岩心室阀和补汞阀，调整汞杯的高度，使汞杯与抽空阀高度差H等于760mm；再调整汞杯高度至压差传感器输出为28-35cm；关闭抽空阀和真空泵，打开放空阀，关闭补汞阀；

D.进行进汞试验和退汞试验；

E.结束试验，打开数字高压泵，关闭隔离阀，打开补汞阀和抽空阀，取出岩心室内的仿真岩心试件。

还优选的是，进汞试验和退汞试验的操作步骤包括：关闭数字进液阀，数字高压泵使其进汞压力为0；数字高压泵按照设定压力范围逐级进泵，稳定后记录进汞压力和压差传感器的汞柱测量高度，直至压差传感器的汞柱测量达到最大的设定压力；按照设定压力逐级退泵，稳定后记录进汞压力和压差传感器的汞柱测量高度，直至压差传感器的汞柱测量达到最小的设定压力。