一種巖石擴散係數的測量裝置的製作方法

2023-06-30 05:39:46

專利名稱：一種巖石擴散係數的測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於測量巖石物性參數－－擴散係數的測量裝置。
擴散是油氣運移中普遍存在的過程，擴散作用的強弱對油氣運移、油氣藏的保存及破壞都起著極其重要的作用。準確地測定天然氣烴類在巖石中的擴散係數，能更好地確定天然氣藏的散失與保存情況，從而能夠大致恢復天然氣藏的原始聚集量，為正確地評價及尋找油氣藏提供可靠的依據。目前，國外測定巖石的擴散係數主要採用改進的時滯法(克魯斯等)，這種方法只能在常壓下測定，難以滿足模擬地層高溫高壓條件的要求。石油大學在「天然氣運移與封閉條件界研究」(郝石生等，石油大學研究生部，1989.10)一書中公開了採用密閉擴散室法測定巖石的擴散係數的技術，首次應用在巖心兩端設立密閉擴散室以儲存高壓氣體，在實驗始末分別在兩室中取樣的方法確定擴散係數。由於採用人工取樣，且只取兩個數據點，準確度低，難以滿足實際需要。
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，根據非穩態擴散原理研製了一種自動取樣的巖石擴散係數測定裝置，在兩個密閉擴散室中，使用取樣閥定量取樣，色譜柱直接與取樣閥相連，樣品由取樣閥直接送入氣相色譜儀的色譜柱中，因此在試驗中可以取得任意多個數據點，能夠更加準確地測定巖石的擴散係數。
本實用新型的目的是這樣實現的巖石擴散係數的測量裝置主要由巖心夾持器、取樣閥、恆溫箱、氣相色譜儀及氣路裝置組成，恆溫箱內裝有巖心夾持器和取樣閥，取樣閥與巖心夾持器相連接，氣路裝置通過取樣閥與巖心夾持器相連；氣相色譜儀直接與取樣閥相接；巖心夾持器的兩端分別設有堵頭，其堵頭內設有密閉的擴散室，其擴散室分別位於巖心兩側並直接開口於巖心；巖心的兩側與巖心夾持器堵頭之間還設有長度不等的調整塊，可對長度不等的巖心進行調整，其調整塊長度變化範圍在0.2－1釐米。取樣閥由手柄、旋轉軸、閥體、旋轉閥組件、閥中體、分流環、底盤及接管孔組成，取樣閥的旋轉閥組件上設有可使取樣閥在兩個擴散室中能定量取樣的定量管d；氣路裝置中還設有可使擴散室中具有相等壓力的差壓傳感器。
本實用新型的優點是(1)能實時、準確地反映氣體擴散的全過程；(2)可以測定高於一個大氣壓力條件下巖石的擴散係數；(3)實現取樣自動化。
本實用新型依據的原理是在柱狀巖心兩側的兩密閉擴散室中充以不同組分濃度的兩種氣體，並使兩擴散室內氣體壓力相等。在恆溫條件下，各組分氣體依靠濃度梯度的作用，通過巖心自由擴散，則兩擴散室中各組分氣體的濃度將隨時間變化。不同時刻分別從兩擴散室中採集微量的氣體樣品，分析其各組分濃度，一定時間後，由兩擴散室中各組分濃度的變化，根據非穩態擴散模型即可求解巖心的擴散係數。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述

圖1是擴散係數測定裝置的總體結構示意圖；圖2是巖心夾持器的結構圖；圖3是取樣閥結構圖；圖4是取樣閥原理圖。
圖1為巖石擴散係數測定裝置的總體結構示意圖，巖心夾持器5和取樣閥1放在恆溫箱7內，被測巖心3放於巖心夾持器5中，在巖心夾持器5中巖心3的兩側的兩個堵頭上設有兩個擴散室2和6，為使兩擴散室充以純淨的源氣，需設計一套抽空、充氣、放空的氣路裝置9。氣路裝置9主要由氣瓶、真空泵、壓力表、差壓傳感器等組成，由真空泵對擴散室抽空，由氣瓶提供的烴氣和氮氣可以分別通過閥8和10進入兩擴散室2和6中，壓力從壓力表中讀出，氣路裝置9中由差壓傳感器平衡兩擴散室中的壓力，使擴散室2和6中壓力相等。取樣閥1可以分別從兩個擴散室2和6中取樣，樣品由載氣直接帶入氣相色譜儀4的色譜柱進入分析系統檢測氣體組分濃圖2為巖心夾持器結構圖，巖心3放於夾持器5中，巖心3兩側的兩個堵頭14和11中各有一個具有一定容積的擴散室2和6，在橡皮膠套12外加圍壓進行側密封，防止氣體在巖心側面滲漏。為防止安裝巖心時將巖心擠破，在巖心3的兩側與夾持器堵頭11和14之間設計了長度不等的調整塊13，其調整塊長度變化範圍在0.2－1釐米。
圖3為取樣閥結構圖，為了在兩擴散室中定量取樣，使採集的樣品能實時、準確地反映氣體擴散情況，提高分析效果，採用取樣閥1定量取樣，並將所取得的樣品直接送入氣相色譜儀4的色譜柱中。取樣閥1由手柄15、旋轉軸16、閥體17、旋轉閥組件18、閥中體19、分流環20和底盤21及接管孔22組成。
如圖3和圖4所示，旋轉閥組件18上開一直槽d做為取樣定量管，與其相對應，在分流環20上開三個月牙槽a、b和c和相應的接管孔22，通過孔23和24與色譜載氣和氣相色譜儀4相連，通過孔25和26與擴散室2或6及氣路裝置9相連。樣品經孔25及月牙槽b進入定量管d，旋轉閥組件18可由手柄15、旋轉軸16帶動繞軸轉動，將手柄15順時針旋轉60度，載氣由孔23經c將定量管d中的樣品經月牙槽a及孔24帶入色譜儀4中進行分析。為取得較小體積的氣體樣品，應儘量縮小定量管d的體積，故將其設計為直通槽式，體積約為1－2微升，從而保證了(1)進入色譜柱的樣品量不使色譜柱超載；(2)擴散室2及6中壓力的穩定性。
以上介紹了測定巖石擴散係數的一種實施方法，根據原理要求，在保證耐壓和具有一定容積的密閉擴散室的前提下，巖心夾持器5可由哈斯勒夾持器或其它類型的夾持器改制而成，還可以設計成自加熱式或其它形式；取樣閥1可以採用十通閥或其它類型的取樣閥代替。
權利要求1.一種巖石擴散係數的測量裝置，由巖心夾持器、取樣閥、恆溫箱、氣相色譜儀及氣路裝置組成，其特徵在於恆溫箱(7)內設有取樣閥(1)和巖心夾持器(5)，巖心夾持器(5)與取樣閥(1)相連，氣路裝置(9)通過取樣閥(1)與巖心夾持器(5)相連，巖心夾持器(5)的兩個堵頭(14)和(11)內設有兩個密閉的擴散室(2)和(6)，擴散室(2)和(6)分別位於巖心(3)的兩側並直接開口於巖心(3)；氣相色譜儀(4)直接與取樣閥(1)相連。
2.根據權利要求1所述的巖石擴散係數的測量裝置，其特徵在於巖心夾持器(5)中巖心(3)的兩側與巖心夾持器堵頭(11)和(14)之間設有長度不等的調整塊(13)，其長度變化範圍在0.2－1釐米。
3.根據權利要求1或2所述的巖石擴散係數的測量裝置，其特徵在於取樣閥(1)的旋轉閥組件(18)上設有使取樣閥(1)在擴散室(2)或(6)中可定量取樣的定量管d。
4.根據權利要求1所述的巖石擴散係數的測量裝置，其特徵在於氣路裝置(9)中設有使擴散室(2)和(6)中具有相等壓力的差壓傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種巖石擴散係數的測量裝置，恆溫箱內設有取樣閥和巖心夾持器，巖心夾持器與取樣閥相連，氣路裝置通過取樣閥與巖心夾持器相連，氣相色譜儀直接與取樣閥相連，巖心夾持器的兩個堵頭上設有兩個密閉的擴散室，擴散室分別位於巖心的兩側，並直接開口於巖心。不同時刻由取樣閥在擴散室中取得氣體樣品，並進行組分分析，一定時間後通過濃度隨時間的變化由非穩態擴散模型求得巖石的擴散係數。
文檔編號G01N30/00GK2204421SQ9422455
公開日1995年8月2日 申請日期1994年7月30日 優先權日1994年7月30日
發明者萬玉金, 郎馥, 嚴啟團 申請人:中國石油天然氣總公司石油勘探開發科學研究院廊坊分院