[发明专利]渗流模拟装置、真三轴岩石渗透率实时测定系统及方法

说明书

本发明公开了一种渗流模拟装置、真三轴岩石渗透率实时测定系统及方法，所述装置包括：岩石试样，所述岩石试样沿竖直方向预埋有盲孔；所述盲孔包括渗流入孔和渗流出孔；所述渗流入孔的盲端和所述渗流出孔的盲端通过所述试样内部的渗流通道相连通；模拟套管，设置于所述盲孔内；所述模拟套管包括渗流管道和平台件，所述平台件套接在所述渗流管道的外周，且所述平台件的外形与对应所述盲孔的外形相匹配；密封胶，用于填充于所述平台件上表面所述渗流管道和所述盲孔外周所形成的空腔内；混凝土，用于覆盖在所述岩石试样的外表面；利用高温真三轴试验机向所述装置实时调整试样的温度和应力，实现真三轴应力状态和大于200℃下试样实时渗透率的测量。

技术领域

本发明涉及岩石领域渗透率测量方法技术领域，特别涉及一种渗流模拟装置、高温真三轴岩石渗透率实时测定系统及方法。

背景技术

岩石渗透率是评价地热、煤层气及油页岩油等非常规能源储层可采性的重要参数和指标，这些非常规地热、油气能源储层埋深较大，面临着三维高地应力、高温等问题。特别地，地热(干热岩)储层埋深可高达3k～10km，温度可高达650℃。根据相关统计，中国地热资源储量高达2.5×1025J，相当于860万亿t标准煤。而且，这些非常规能源储层致密，基质孔隙率和渗透率低，需要各种储层增技术来增加储层的渗透率，以提高产能。因此，测量实时高温、三维高地应力条件下岩石渗透率对评价非常规能源可采性及产能具有重要意义。开展高温、高地应力条件下岩石渗透率测量实验难度较大，核心难题有两点：一是如何保证高温、高地应力条件下岩芯的密封性，而岩芯密的封性决定了渗透率测量的准确性；二是如何施加实际三维不等高地应力状态，模拟真实地下三维不等高地应力状态。

目前，关于高温、高地应力条件下岩石渗透率测量最常用的方法是通过胶质等有机质材料制成密封筒，将岩芯放置在密封筒内，将密封筒放置在上下压头之间，并利用箍环将密封筒与压头密封，在密封筒外通过液压油施加高围压，通过加热液压油来升温。这种方法优点是岩芯受力均匀、温度分布均匀，缺点只能施加假三轴应力，无法还原岩石真实的真三维应力，而且由于密封材料采用胶质等有机材料，最高温度一般低于200℃，且升温速率慢。对比文件1：“CN103364319A”，名称为“高温三轴测定煤或岩石渗透特性的装置”，公开了采用高温密封胶的高温铝箔纸和混合介质盐密封，高温介质盐在温度加载到400℃时会成熔融状态，起到密封、传递压力的效果。但这种密封方法只有温度高于盐的熔点时才会起到密封作用，无法测量连续实时高温下岩石的渗透率，围压传递误差很大，而且也只能施加假三轴应力，无法还原岩石真实的真三维应力。对比文件2：公开号为“CN106442264A”，名称为“一种高温高压渗透率测试装置”公开了采用经历高温淬火的0.3mm厚的铜套进行密封岩芯，铜套韧性较好，可承受500℃的高温。但铜套在高温、高应力时金属套会变形，密封效果不好，同样也只能施加假三轴应力，无法还原岩石真实的真三维应力。对比文件3：公开号为“CN107436279A”，名称为“高温三轴岩石渗透性评价装置”，公开了针对圆柱形试样，在岩芯和岩芯尺寸匹配的多个金属压块之间涂覆高温密封胶，压块挤压后使高温密封胶超细固体封料填满岩芯与金属压块的缝隙，从而起到密封作用。但是存在缺点：对试样尺寸、形状加工精度要求较高，不然不能与金属压块逐渐良好接触，很容易造成岩芯围压施加不均匀，同样地，也只能施加假三轴应力，无法还原岩石真实的真三维应力。

因此，如何开发一种可实时、连续测量高温真三轴状态下岩石渗透率的方法，还原岩石真实的真三维应力，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种渗流模拟装置、真三轴岩石渗透率实时测定系统及方法，可以实现真三轴应力状态下、温度高于200℃条件下岩石实时渗透率的测量。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种渗流模拟装置，包括：

岩石试样，所述岩石试样沿竖直方向预埋有盲孔；所述盲孔包括渗流入孔和渗流出孔；所述渗流入孔的盲端和所述渗流出孔的盲端通过所述试样内部的渗流通道相连通；