CN107202875A - 确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式提供了一种确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法，其中，该系统包括：岩心夹持器、压力罐、待测气体罐、盐水罐、温度控制箱、气液分离器、气体收集瓶、液体收集瓶，岩心夹持器包括夹持筒和套筒，其中，在夹持的筒的纵向两端分别设有第一开口和第二开口，在夹持筒的筒壁对称设有第三开口和第四开口；在套筒的纵向两端分别设有第一端盖和第二端盖，且在第一端盖和第二端盖上分别设有第一气孔和第二气孔，在套筒的筒壁上与第三开口和第四开口对应的位置处分别设有第三气孔和第四气孔。由于该系统通过利用上述结构的岩心夹持器确定气体对地层岩石的影响，因而解决了现有方法中存在的确定结果误差大，操作繁琐、费时的技术问题。

Description

确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法

技术领域

本申请涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法。

背景技术

在油气开采中，为了提高油气的采收率，可以将二氧化碳等气体作为一种驱油剂注入地层中，以助于油气的开采。尤其是在开发低渗透、难动用储量的油气时，这种利用二氧化碳等气体作为驱油剂的方法比水驱效果更好、效率更高。这是因为，二氧化碳等相关气体是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀、黏度下降，并可降低油水界面张力，从而可以提高油气的采收率。

但是，将二氧化碳等气体作为驱油剂注入地层后，对地层岩石的具体影响一直得不到很好地确定。例如，注入的二氧化碳在地层中流动过程中如何影响地层岩石(对岩石力学性能、渗透率、微观结构、化学成分的影响)，影响后的地层岩石性质有何改变，进而对地层中油气产生怎样的影响等问题一直是人们关注内容。

目前，确定待测气体(例如二氧化碳)对地层岩石影响的方法通常是将岩心样品放入反应釜中，充入待测气体进行简单的模拟反应，以确定待测气体对地层岩石的具体影响。但是，具体实施时，现有方法所使用的系统装置相对简单，无法很好地模拟地层中的真实的地质环境，例如，地层中的水气环境；也很难模拟出待测水气流过地层岩石的具体过程；而且利用现有系统装置确定待测气体对地层岩石影响时操作繁琐，费时。因此，现有的确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法具体实施时往往存在确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施方式提供了一种确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法，以解决现有的确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法中存在的确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题。

本申请实施方式提供了一种确定待测气体对地层岩石影响的系统，包括：岩心夹持器、压力罐、待测气体罐、盐水罐、温度控制箱、气液分离器、气体收集瓶、液体收集瓶，其中：

所述岩心夹持器包括：夹持筒和套筒，所述夹持筒为中空圆柱体，在所述夹持筒的纵向两端分别设有第一开口和第二开口，在所述夹持筒的筒壁上对称设有第三开口和第四开口；所述夹持筒套设于所述套筒内，在所述套筒的纵向两端分别设有第一端盖和第二端盖，且在所述第一端盖和所述第二端盖上分别设有第一气孔和第二气孔，在所述套筒的筒壁上与所述第三开口和所述第四开口对应的位置处分别设有第三气孔和第四气孔；

所述压力罐通过运输管与所述岩心夹持器相连，所述盐水罐通过输液管与所述岩心夹持器相连，所述待测气体罐通过输气管与所述岩心夹持器相连；

所述气液分离器与所述岩心夹持器相连，所述气体收集瓶通过集气管与所述气液分离器相连，所述液体收集瓶通过集液管与所述气液分离器相连，且在所述集气管上设有收集气流量计，在所述集液管上设有收集液流量计；

所述岩心夹持器置于所述温度控制箱内，且所述温度控制箱内设有加热部件。

在一个实施方式中，所述压力罐通过运输管与所述岩心夹持器相连，包括：所述压力罐通过四条运输管分别连接所述岩心夹持器中的第一气孔、第二气孔、第三气孔、第四气孔相连。

在一个实施方式中，在所述四条运输管中的各条运输管上分别设有气控阀门，和/或，压力控制器。

在一个实施方式中，所述盐水罐通过输液管与所述岩心夹持器相连，所述待测气体罐通过输气管与所述岩心夹持器相连，包括：所述盐水罐和所述待测气体罐分别通过所述输液管和所述输气管连接至水气管，所述水气管与所述岩心夹持器相连。

在一个实施方式中，所述水气管与所述岩心夹持器相连包括：所述水气管分为两条支管：第一支管和第二支管，其中，

所述第一支管与所述第一气孔或所述第二气孔相连，所述第二支管与所述第三气孔或所述第四气孔相连；

或，

所述第一支管与所述第三气孔或所述第四气孔相连，所述第二支管与所述第一气孔或所述第二气孔相连。

在一个实施方式中，在所述输液管上设有以下至少之一：盐水流量计、盐水调节器和盐水控制阀门。

在一个实施方式中，在所述输气管上设有以下至少之一：待测气体流量计、待测气体调节器和待测气体控制阀门。

在一个实施方式中，所述压力罐为氮气罐。

在一个实施方式中，所述夹持筒为可开合的两部分。

在一个实施方式中，所述夹持筒的纵向两端分别套设有第一环套和第二环套。

在一个实施方式中，所述待测气体为二氧化碳；相应的，所述待测气体罐为二氧化碳罐。

基于相同的发明构思，本申请实施方式还提供了一种确定待测气体对地层岩石影响的方法，包括：

将待测岩心样品放入岩心夹持器，将水气管通过第三气孔连接点与岩心夹持器的第三气孔相连，将气液分离器通过第四气孔连接点与岩心夹持器的第四气孔相连；

通过压力罐对所述岩心夹持器进行加压；

通过温度控制箱中的加热部件对所述岩心夹持器进行加热至预设温度；

通过所述待测气体罐和所述盐水罐向所述岩心夹持器中充入预设体积的待测气体和盐水；

通过收集气流量计测定收集气的流量，和/或，通过收集液流量计测定收集液的流量；

根据所述收集气的流量，确定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，根据所述收集液的流量，确定所述岩心样品的横向液测渗透率。

在一个实施方式中，在测定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，所述岩心样品的横向液测渗透率后，所述方法还包括：

根据所述岩心样品的横向气测渗透率和/或所述岩心样品的横向液测渗透率，结合以下数据中至少之一确定所述待测气体对所述待测岩心样品的影响：离子分析结果、抗拉强度数据和抗压强度数据。

在一个实施方式中，所述离子分析结果通过以下方式获取：通过液体收集瓶获得反应后的液体结果物，并对所述液体结果物进行离子分析，得到所述离子分析结果；

所述抗拉强度数据和抗压强度数据通过以下方式获取：从所述岩心夹持器中获得反应后的固体结果物，并对所述固体结果物进行力学实验，得到固体结果物的所述抗拉强度数据和抗压强度数据。

在本申请实施方式中，通过在岩心夹持器的侧壁和两端设置气孔，并设计与该岩心夹持筒相应的系统装置，用以更好地模拟地层中的地质环境(例如水气环境、温度环境等)和水气流动过程(包括水气的纵向流动和横向流动)，确定待测气体对地层岩石影响，解决了现有的确定待测气体对地层岩石影响方法中存在的确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统的组成结构图；

图2是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中岩心夹持器的组成结构图；

图3是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的岩心夹持器的连接示意图；

图4是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的待测气体罐和盐水罐的连接示意图；

图5是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的温度控制箱的结构示意图；

图6是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的压力罐的连接示意图；

图7是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的气体收集瓶和液体收集瓶的连接示意图；

图8是根据本申请实施方式的确定待测气体对地层岩石影响的方法的流程示意图；

图9是应用本申请实施方式提供的确定待测气体对地层岩石影响的系统确定二氧化碳对地层岩石影响的流程示意图；

图10是应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过串联测定纵向渗透率的示意图；

图11是应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过并联测定纵向渗透率的示意图；

图12是应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过串联测定横向渗透率的示意图；

图13是应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过并联测定横向渗透率的示意图。

附图说明：11、岩心夹持器，101、压力罐(氮气罐)，201、待测气体罐(二氧化碳罐)，202、盐水罐，301、压力控制器，302、待测气体调节器(二氧化碳调节器)，303、盐水调节器，304、温度调节器，401、温度控制箱，501、503气体收集瓶，502、504液体收集瓶，601、602气液分离器，701、第一气孔连接点，702、第三气孔连接点，703、第二气孔连接点，704第四气孔连接点，801、803收集气体流量计，802、804收集液体流量计，805、待测气体流量计(二氧化碳流量计)，806、盐水流量计，901、902、903、904气控阀门，905、待测气体控制阀门(二氧化碳控制阀门)，906、盐水控制阀门，907、908水气控制阀门，909、910收集气液控制阀门；1、夹持筒，2、第一环套，3、第二环套，4、套筒，5、第一端盖，6、第二端盖，7、第一气孔，8、第二气孔，9、第三气孔，10、第四气孔；12、14收集气液控制阀门，13、气液收集单元，15、18水气控制阀门，16、压力供应单元，17、水气供应单元，19、温度控制单元；203、待测气体增加泵(二氧化碳增压泵)，204、盐水增压泵；402、温度控制箱下端开口处，403、温度控制箱上端开口处，404、置物台，405、加热部件(加热片)，406、电源；102、压力罐增压泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

考虑到现有的确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法，通常只是利用简单的装置，将岩心样品放入反应釜中充入待测气体(例如二氧化碳)，进行简单模拟反应，以确定待测气体对地层岩石的影响。现有的方法和设备由于设计比较简单，不能够很好地模拟地层中复杂的地质环境，例如，水气环境等；也很难模拟出待测气体、液体流过地层岩石的具体过程。尤其是当超临界二氧化碳注入地层时，对地层岩石各方面的影响更加复。因此，利用现有方法或系统装置确定待测气体对地层岩石影响时往往存在确定结果误差大，操作过程繁琐、费时的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑对岩心夹持器进行针对性地改进，使其能够和其他设备协助模拟待测气体流动的过程，再设计完整的与上述岩心夹持器相应的系统，用以更好地模拟地层环境(水气环境、温度环境等)和收集反应后的结果物，从而解决了现有的系统方法中存在的确定结果误差大，操作过程繁琐、费时的技术问题，达到更加全面、真实地模拟地质环境，提高确定结果，简化操作、方便收集反应后的结果物的技术效果。

基于上述思考思路，本申请实施方式提供了一种确定待测气体对地层岩石影响的系统。请参阅图1确定待测气体对地层岩石影响的系统的组成结构图和图2确定待测气体对地层岩石影响的系统中的岩心夹持器的结构组成图。该装置具体可以包括：岩心夹持器11、压力罐101、待测气体罐201、盐水罐202、温度控制箱401、气液分离器601和602、气体收集瓶501和503、液体收集瓶502和504，下面对该系统结构进行具体说明。

所述岩心夹持器11包括：夹持筒1和套筒4，所述夹持筒1为中空圆柱体，在所述夹持筒1的纵向两端分别设有第一开口和第二开口，在所述夹持筒的筒壁上对称设有第三开口和第四开口；所述夹持筒套1设于所述套筒4内，在所述套筒4的纵向两端分别设有第一端盖5和第二端盖6，且在所述第一端盖5和所述第二端盖6上分别设有第一气孔7和第二气孔8，在所述套筒4的筒壁上与所述第三开口和所述第四开口对应的位置处分别设有第三气孔9和第四气孔10；

所述压力罐101通过运输管与所述岩心夹持器11相连，所述盐水罐202通过输液管与所述岩心夹持器11相连，所述待测气体罐201通过输气管与所述岩心夹持器11相连；

所述气液分离器601和602与所述岩心夹持器11相连，所述气体收集瓶501和503分别通过集气管与所述气液分离器601和602相连，所述液体收集瓶502和504分别通过集液管与所述气液分离器601和602相连，且在所述集气管上设有收集气流量计801和803，在所述集液管上设有收集液流量计802和804；

所述岩心夹持器11置于所述温度控制箱401内，且所述温度控制箱401内设有加热部件。

在本实施方式中，为了准确、方便地模拟气液纵向流过岩心样品和横向流过岩心样品的具体过程，因此对岩心夹持器进行了相应的改进。即在所述岩心夹持器11在纵向两端和侧壁各设有四个气孔，在纵向上设有第一气孔7和第二气孔8，在侧壁上对称设有第三气孔9和第四气孔10。因此，在确定岩心样品的横向渗透率时，可以通过第一气孔7或第二气孔8向岩心夹持器11中充入待测气体；相应的，从第二气孔8或第一气孔7排出气体，从而可以较准确地模拟出气液纵向流过岩心样品的过程，进而可以较为准确地确定纵向气测渗透率或者横向液测渗透率。利用上述岩心夹持器11还可以方便、准确地测出横向渗透率。具体实施时，只要改变待测气体流入和流出的气孔即可。即具体实施时，可以通过第三气孔9或第四气孔10向岩心夹持器11中充入待测气体；相应的，从第四气孔10或第三气孔9排出气体，从而可以较准确地模拟出气液横向流过岩心样品的过程，进而可以较为准确地确定横向气测渗透率或者纵向液测渗透率。

在本实施方式中，上述确定待测气体对岩心岩石影响系统的主要连接，可以参阅图3的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的岩心夹持器的连接示意图。其中，各个功能单元是本申请实施方式中各个具体功能部件的组合。具体的，气液收集单元包括：气液分离器601、602，气体收集瓶501、503，以及液体收集瓶502、504等。其中收集气液控制阀门12、14等同于收集气液控制阀门909、910。水气供应单元包括：待测气体罐201、盐水罐202等。其中水气控制阀门15、18等同于水气控制阀门907、908。温度控制单元19包括温度控制箱401。压力供应单元16包括压力罐101和压力控制器301。该系统中各个功能单元与岩心夹持器11的连接方式可以参阅图3提供的一种连接方式，当然也可以采用不同与图3提供的其他合适的连接方式。

在本实施方式中，为了便于放置、取出岩心样品，可以参阅图2。上述夹持筒1可以设计为可开合的两部分：第一半筒和第二半筒，以形成易于开合的岩心腔。具体实施时，通过将第一半筒和第二半筒打开，即可方便地放置或取出岩心样品。闭合时，为了固定第一半筒和第二半筒，可以在第一半筒和第二半筒组成的夹持筒1的两端分别套设有第一环套2和第二环套3。具体的，第一环套2和第二环套3内壁设有螺纹，夹持筒1两端的外壁设有与之对应的螺纹。如此，第一环套2和第二环套3可以通过相应的螺纹旋入套设于夹持筒1的两端，用以夹持固定。再将上述结构套设于套筒4内，并在套筒4的两端分别设置第一端盖5和第二端盖6。

在本实施方式中，为了使得该系统可以模拟气体或液体纵向通过岩心样品的情况，可以在第一端盖5和第二端盖6的中心位置开设第一气孔7和第二气孔8。如此，气体可以通过第一气孔7和第二气孔8在岩心夹持器内流通。

在本实施方式中，为了使得该套系统可以同时模拟气体或液体横向通过岩心样品的情况，可以分别在第一半筒和第二半筒筒壁的对称位置处开设有第三开口和第四开口。其中，第三开口和第四开口的具体形状可以是长方形，也可以是圆形。当然也可以是气体合适的形状。对此，本申请不作限定。

在本实施方式中，为了模拟真实的地质环境，控制好夹持筒1内部的气体，可以在第一半筒和第二半筒的内壁分别设置密封层，用以密封夹持筒1的侧壁。

在本实施方式中，为了真实地模拟岩心所在的地层中的水气环境，可以参阅图4的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的待测气体罐和盐水罐的连接示意图。在上述系统中设计使用了待测气体罐201和盐水罐202，其中待测气体罐201内充有需要测定的待测气体，盐水罐202内充有按照预设比例配比的盐水。需要说明的是，上述待测气体可以是二氧化碳，也可以是其他需要测定对地层岩心有影响的气体。如果，所需要模拟确定的待测气体是二氧化碳，相应的上述待测气体罐201就可以是二氧化碳罐。上述按照预设比例配比的盐水可以用于模拟地层环境中的地层水，其主要成分包括NaCl，同时也可以根据所需要模拟的具体环境，添加适量的CaCl₂、MgCl等成分。其中，该盐水成分的具体比例，可以按照待模拟的地质环境中地层水的具体情况进行设置。

在本实施方式中，为了更真实地模拟地层中实际的水气环境，可以先分别用输气管和输液管的一端连接待测气体罐201和盐水罐202，再将输气管和输液管的另一端与水气管相连，最后将水气管与岩心夹持器11相连。如此，待测气体和盐水可以在水气管中混合，进而通过水气管流经岩心夹持器11中的岩心样品，以模拟真实的地质环境中待测气体溶于地层水流过地层岩心的情况。

在本实施方式中，为了准确地控制流入的待测气体和盐水，具体实施时可以在输气管上设置待测气体控制阀门905、待测气体增压泵203、待测气体调节器302、待测气体流量计805，以协调控制流入的待测气体。可以在输液管上设置盐水控制阀门906、盐水增加泵204、盐水调节器303、盐水流量计806，以协调控制流入的盐水。

在本实施方式中，为了配合岩心夹持器11，以模拟水气横向和纵向流过岩心样品的过程。水气管可以分为两条支管：第一支管和第二支管。其中，第一支管通过第一气孔连接点701或第二气孔连接点703分别与第一气孔7或第二气孔8相连。如此，通过第一支管可以使得水气纵向流过岩心样品。第二支管通过第三气孔连接点702或第四气孔连接点704分别与第三气孔9或第四气孔10相连。如此，通过第二支管可以是水气横向流过岩心样品。

在本实施方式中，为了准确地控制流入的水气，可以在水气管的第一支管上设置水气控制阀门908，在水气管第二支管上设置水气控制阀门907，以控制流入的水气。具体实施时，当要模拟水气纵向流经岩心样品时，可以打开水气控制阀门908，关闭水气控制阀门907。当要模拟水气横向流经岩心样品时，可以打开水气控制阀门907，关闭水气控制阀门908。

在本实施方式中，为了模拟地质环境中的温度情况，可以参阅图5的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的温度控制箱的结构示意图。具体可以在温度控制箱401内设置加热部件405。其中，上述加热部件405具体可以是加热片。如此，温度控制箱401可以将岩心夹持器11加热至预设的温度后进行保温，以模拟准确模拟地层环境中温度。

在本实施方式中，为了准确地模拟出地质环境中的温度，温度控制箱还包括电源406、温度调节器304、测温部件305。上述电源406、温度调节器304、测温部件305与加热部件405相连。具体实施时，可以根据测温部件305测试温度控制箱401内的温度，如果测得的温度未达到预设温度，可以通过温度调机器304启动电源406，进而可以启动加热部件405进行加热升温。如果测得温度超过了预设温度，同样也可以通过上述电源406、温度调节器304、测温部件305与加热部件405协调对温度控制箱内的温度进行调节。对此，本申请不作赘述。

在本实施方式中，为了便于将岩心夹持器11放置与温度控制箱401内，可以在温度控制箱401内设置置物台404，用于放置和固定岩心夹持器11。

在本实施方式中，为了便于穿过温度控制箱401连接岩心夹持器11，可以在温度控制箱401的上端位置处设置温度控制箱上端开口处，在温度控制箱401的下端位置处设置温度控制箱下端开口处402。如此，温度控制箱401外部的器件可以通过上述温度控制箱上端开口处403，和/或，温度控制箱下端开口处402与置于温度控制箱401内的岩心夹持器11相连。

在本实施方式中，为了准确地模拟地层中的气压环境，可以参阅图6的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的压力罐的连接示意图。具体实施时，可以将压力罐101通过四条运输管分别经过第一气孔连接点701、第二气孔连接点703、第三气孔连接点702、第四气孔连接点704与岩心夹持器11连接，并对岩心夹持器11输入气体加压，以在岩心夹持器11的周围形成围压。需要说明的是，在本实施方式中，使用的压力罐101为氮气罐，相应的通过压力罐101向岩心夹持器11充入的气体是氮气。因为，氮气相对比较稳定，可以作为本实施方式中用于加压的气体。当然，具体实施时，也可以使用其他合适的气体代替氮气对岩心夹持器11进行加压。对此，本申请实施方式不作限定。

在本实施方式中，为了进一步地有效控制岩心夹持器11的围压，具体实施时，可以在运输管上设置压力控制器301，并在四条运输管中的各条运输管分别设置气控阀门901、气控阀门902、气控阀门903、气控阀门904，以控制通过压力罐101向岩心夹持器11充入合适量的气体，使得岩心夹持器11所处的压力环境满足要求。

在本实施方式中，为了控制压力罐101内的气体充入岩心夹持器11中，还可以在在运输管上设置压力罐泵102，用于调节气体压力，使得压力罐101内的气体更容易充入岩心夹持器11中。当使用的是压力罐11是氮气罐时，对应的压力罐泵102具体就可以是氮气泵。

在本实施方式中，为了方便地收集两种情况下反应后的气体和液体，可以参阅图7的确定待测气体对地层岩石影响的系统中的气体收集瓶和液体收集瓶的连接示意图。具体可以设计两组气液分离器601、602，两组气体收集瓶501、503，两组液体收集瓶502、504。具体实施时，可以将气液分离器601通过第四气孔连接点704或第三气孔连接点702与第四气孔10或第三气孔9相连，继而分别与气体收集瓶501、液体收集瓶502相连。如此，可以收集到水气横向通过岩心样品情况下的反应后的气体和液体。类似的，可以将气液分离器602通过第一气孔连接点701或第二气孔连接点703与第一气孔7或第二气孔8相连，继而分别与气体收集瓶503、液体收集瓶5024相连。如此，可以收集到水气纵向通过岩心样品情况下的反应后的气体和液体。当然，可以将气液分离器602通过第四气孔连接点704或第三气孔连接点702与第四气孔10或第三气孔9相连，继而分别与气体收集瓶501、液体收集瓶502相连；将气液分离器601通过第一气孔连接点701或第二气孔连接点703与第一气孔7或第二气孔8相连，继而分别与气体收集瓶503、液体收集瓶504相连。

在本实施方式中，为了控制反应后的气体和液体的收集，可以分别在气体分离器601、602靠近岩心夹持器11的一端分别设置收集气液控制阀门909、910。通过收集气液控制阀门909、910的打开或关闭以控制收集或不收集反应后的其他和液体。

在本实施方式中，为了准确地测定反应后的气体的流量和反应后的液体的流量，可以分别在气体收集瓶501、503的开口端分别设置收集气体流量计801、803；分别在液体收集瓶502、504的开口端分别设置收集液体流量计802、804。以测定两种情况下，反应后的气体和反应后的液体的具体流量。

根据本实施方式提供的确定待测气体对地层岩石影响的系统的工作原理具体可以是加岩心样品置于上述岩心夹持器11中。打开气控阀门901、902、903、904中的一个或多个，利用压力控制器301控制压力罐101向岩心夹持器11中输入一定量的氮气，形成围压，以模拟地层内的压力环境。通过启动温度控制箱401内的加热部件405对岩心夹持器进行加热。打开待测气体控制阀门905，利用待测气体调节器302和待测气体流量计805，控制待测气体罐201通过输气管输入预设量的待测气体。同样，打开盐水控制阀门906，利用盐水调节器303和盐水流量计806，控制盐水罐202通过输液管输入预设量的盐水。将输液管和输气管连接到水气管上，使得预设量的待测气体和预设量的盐水可以按照预设比例混合。再通过控制水气管上的水气控制阀门907或908，使得混合后的气液可以按照预设要求横向或纵向流过岩心夹持器11中的岩心样品。具体实施时，为了模拟气液横向流过岩心样品的情形，可以打开水气控制阀门907，关闭水气控制阀门908。如此，混合后的气液可以通过第三气孔连接点702，经过第三气孔9进入岩心夹持器11。横向流经岩心样品后，再经过第四气孔10，通过第四气孔连接点704流出岩心夹持器11。通过气液分离器601分离气液。利用气体收集瓶501收集反应后的气体，利用液体收集瓶502收集反应后的液体。期间，利用收集气体流量计801测得收集气体的流量，利用收集液体流量计802测得收集液体的流量。根据收集气体的流量可以确定横向气测渗透率，根据收集液体的流量可以确定横向液测渗透率。类似的，为了模拟气液纵向流过岩心样品的情形，可以打开水气控制阀门908，关闭水气控制阀门907。如此，混合后的气液可以通过第三一孔连接点701，经过第一气孔7进入岩心夹持器11。纵向流经岩心样品后，再经过第二气孔8，通过第二气孔连接点703流出岩心夹持器11。通过气液分离器602分离气液。利用气体收集瓶503收集反应后的气体，利用液体收集瓶504收集反应后的液体。期间，利用收集气体流量计803测得收集气体的流量，利用收集液体流量计804测得收集液体的流量。根据收集气体的流量可以确定纵向气测渗透率，根据收集液体的流量可以确定纵向液测渗透率。由上可知，应用本申请实施方式提供的确定待测气体对地层岩心影响的系统可以达到确定横向渗透率(包括横向气测渗透率和横向液测渗透率)和确定纵向渗透率(包括纵向气测渗透率和纵向液测渗透率)的技术效果。确定待测气体通过地层岩心后的渗透率后，可以从气体收集瓶501或503中获取反应后的气体，针对反应后的气体进行进一步的分析研究，以确定待测气体对地层岩心的影响。具体的，例如，分析确定反应后气体的物质组成等。也可以从液体收集瓶502或504中获取反应后的液体，针对反应后的液体进行进一步的分析研究，以确定待测气体对地层岩心的影响。具体的，例如，对所述液体结果物进行离子分析，得到离子分析结果等。还可以从岩心夹持器11中获取反应后的固体结果物，针对反应后的固体进行进一步的分析研究，以确定待测气体对地层岩心的影响。具体的，例如，对所述固体结果物进行力学实验，得到固体结果物的抗拉强度数据和抗压强度数据等。

在本申请实施方式中，相较于现有技术，通过在岩心夹持器的侧壁和两端分别设置气孔，并设计与上述岩心夹持器相应的实验系统，用以更好地模拟地质环境和水气具体流动(水气横向流动和水气纵向流动)过程，因此解决了现有的确定待测气体对地层岩石影响的方法中存在的确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题。

在一个实施方式中，为了通过压力罐101控制并调整岩心夹持器11的围压。压力罐101通过运输管与所述岩心夹持器11相连，具体可以按照以下方式相连：所述压力罐101通过四条运输管分别连接所述岩心夹持器11中的第一气孔7、第二气孔8、第三气孔9、第四气孔相连10。

在一个实施方式中，为了有效地通过压力罐101调整输入岩心夹持器11中的气体，具体实施时可以在所述多条运输管中的各条运输管上分别设置气控阀门901、902、903、904，和/或，压力控制器301。如此，可以通过压力控制器301控制输入气体的压强，通过控制气控阀门901、902、903、904中一个或多个的打开，控制压力罐101通过与打开的气控阀门所在的支路向岩心夹持器11充入气体，以调整岩心夹持器11的气压。需要说明的是，上述的压力罐101具体可以是氮气罐，相应的通过上述压力罐101向岩心夹持器11充入的用于调整围压的气体可以是氮气。当然，具体实施时，可以根据具体情况，选择其他气体罐作为上述压力罐101。

在一个实施方式中，为了模拟真实的地质环境中的水气环境，上述盐水罐202和上述待测气体罐201具体可以按照以下方式与岩心夹持器11相连：上述盐水罐202和上述待测气体罐201分别通过输液管和输气管连接至水气管，水气管与再岩心夹持器11相连。如此，待测气体和盐水可以分别通过输气管和输液管在水气管中混合后，再通过水气管输入至岩心夹持器11中。从而，可以更加真实地模拟出地质环境中，溶解有待测气体的地层水流经岩心的过程。需要说明的是，上述盐水可以是按照一定比例配比的盐水。其中，除含有氯化钠外，还可以根据所要模拟的地质环境的具体情况还包含有适量的氯化镁、氯化钙等物质。上述待测气体可以是所要研究对地层岩心产生影响的气体。具体的，待测气体可以是二氧化碳，对应的，上述待测气体罐201就可以是二氧化碳罐。当然，也可以根据具体情况，选择其他的气体作为待测气体。例如，研究二氧化硫对地层岩心的影响时，待测气体就可以是二氧化硫。对应的，待测气体罐就可以是二氧化硫罐。

在一个实施方式中，为了控制上述流入的待测气体、盐水、混合后的水气。具体实施时，还可以在输液管上设置盐水流量计806、盐水调节器303、盐水控制阀门906中的一个或多个，通过盐水流量计806、盐水调节器303、盐水控制阀门906中的一个或多个控制输液管中的盐水的流入，以及控制流入盐水的具体流量。相应的，还可以在输气管上设置待测气体流量计805、待测气体调节器302、待测气体控制阀门905中的一个或多个，通过待测气体流量计805、待测气体调节器302、待测气体控制阀门905中的一个或多个控制输气管中待测气体的流入，以及控制待测气体的具体流量。此外，还可以在水气管上设置类似的水气控制阀门907、908，通过控制水气控制阀门907、908，控制混合后的水气通过水气管流入岩心夹持器11中。

在本实施方式中，当待测气体为二氧化碳时，待测气体调节器302具体可以是二氧化碳调节器302。通过该调节器可以待测气体调节器可以根据具体的施工要求，模拟出不同相态下的二氧化碳对岩心样品的影响。上述不同相态可以包括：气态、液态、和超临界状态。具体的，例如，当要模拟液态二氧化碳对岩心样品的影响时，可以通过二氧化碳调节器302将二氧化碳的相态调整为液态，从而可以获取液态二氧化碳通过岩心样品时对对岩心样品的影响。

在一个实施方式中，为了能够模拟出混合后的水气横向通过岩心样品和纵向通过岩心样品两种情况，上述水气具体可以按照以下方式与岩心夹持器11相连：

将水气管分为两条支管：第一支管和第二支管，其中，

具体可以是上述第一支管与第一气孔7或第二气孔8相连，第二支管与第三气孔9或第四气孔10相连。如此，当第一支管导通，第二支管不导通时，可以模拟出混合后的水气纵向经过岩心样品的情况。

也可以是第一支管与第三气孔9或第四气孔10相连，第二支管与所述第一气孔7或第二气孔8相连。如此，当第二支管导通，第一支管不导通时，可以模拟出混合后的水气横向通过岩心样品的情况。

在一个实施方式中，在一个实施方式中，为了方便向岩心夹持器11内放置岩心样品和方便从岩心夹持器11内取出反应后的固体结果物。上述夹持筒1具体可以为可开合的两部分：第一半筒和第二半筒。如此，可以通过打开第一半筒和第二半筒，向上述夹持筒1内加入岩心样品或者取出反应后的固体结果物。

在一个实施方式中，为了固定夹持上述的夹持筒1，可以在上述夹持筒1的纵向两端分别套设有第一环套2和第二环套3，用以夹持固定，以防施工时夹持筒1的可开合两部分自行打开。

在一个实施方式中，为了根据不同的情况，方便地利用岩心夹持器模拟待测气体横向或纵向通过岩心样品，上述岩心夹持器可以包括多个岩心夹持器。其中，所述多个岩心夹持器之间通过并联或串联的方式连接。具体实施时，可以根据具体的实施情况和实施要求按照以下方式将多个岩心夹持器进行连接。

具体实施时，为了模拟并测定二氧化碳等待测气体依次纵向通过各段岩心样品时的纵向气测渗透率的变化，可以将多个岩心夹持器串联，即相邻两个岩心夹持器间通过纵向上的第一气孔或第二气孔相连。如此，可以模拟待测气体依次纵向通过岩心样品的情况。其中，上述使用的岩心样品具体可选取为地下不同层段的或是同层段不同位置的岩心样品。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，通过依次测取每一组岩心样品的纵向气测渗透率，得到经过不同组岩心样品后纵向气测渗透率的变化情况。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。

为了模拟并测定同样的二氧化碳等待测气体以同样的条件同时纵向经过不同组岩心样品的纵向气测渗透率，以确定不同组岩心样品对纵向气测渗透率的影响，可以将多个岩心夹持器并联，即相邻两个岩心夹持器间通过侧向上的第三气孔或第四气孔相连。如此，可以模拟同样的待测气体在同样的条件下同时纵向经过不同组岩心样品的情况。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，同时测取不同组岩心样品的纵向气测渗透率。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。

为了模拟并测定二氧化碳等待测气体依次横向通过各段岩心样品时的横向气测渗透率的变化，可以将多个岩心夹持器串联，即相邻两个岩心夹持器间通过侧向上的第三气孔或第四气孔相连。如此，可以模拟待测气体依次横向通过岩心样品的情况。其中，上述岩心样品具体可选取为地下不同层段的或是同层段不同位置的岩心样品。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，通过依次测取每一组岩心样品的横向气测渗透率，得到经过不同组岩心样品后横向气测渗透率的变化情况。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。

为了模拟并测定同样的二氧化碳等待测气体在同样的条件下同时横向经过不同组岩心样品的横向气测渗透率，以确定不同组岩心样品对横向气测渗透率的影响，可以将多个岩心夹持器并联，即相邻两个岩心夹持器间通过纵向上的第一气孔或第二气孔相连。如此，可以模拟同样的待测气体在同样的条件下同时横向经过不同组岩心样品的情况。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，同时测取不同组岩心样品的横向气测渗透率。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。

对于上述的确定待测气体对地层岩石影响的系统，具体可以参阅图8的确定待测气体对地层岩石影响的方法的流程示意图，并结合图1的确定待测气体对地层岩石影响的系统结构图，具体可以按照以下步骤(包括步骤S801至S806)利用上述系统确定待测气体对地层岩石的影响。

步骤S801：将待测岩心样品放入岩心夹持器11，将水气管通过第三气孔连接点702与岩心夹持器11的第三气孔9相连，将气液分离器通过第四气孔连接点704与岩心夹持器11的第四气孔10相连；

步骤S802：通过压力罐101对所述岩心夹持器11进行加压；

步骤S803：通过温度控制箱401中的加热部件405对所述岩心夹持器11进行加热至预设温度；

步骤S804：通过所述待测气体罐201和所述盐水罐202向所述岩心夹持器11中充入预设体积的待测气体和盐水；

步骤S805：通过收集气流量计801和/或803测定收集气的流量，和/或，通过收集液流量计802和/或804测定收集液的流量；

步骤S806：根据所述收集气的流量，确定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，根据所述收集液的流量，确定所述岩心样品的横向液测渗透率。

在一个实施方式中，还可以通过改变连接方式，应用上述装置确定岩心样品的纵向液测渗透率和岩心样品的纵向气测渗透率。具体实施时，可以将上述步骤S801修改为：将待测岩心样品放入岩心夹持器11，将水气管通过第一气孔连接点701与岩心夹持器11的第一气孔7相连，将气液分离器通过第二气孔连接点703与岩心夹持器11的第二气孔8相连。其他步骤可以保持不变。如此可以确定得到岩心样品的纵向气测渗透率和岩心样品的纵向液测渗透率。

在一个实施方式中，为了保证所使用的岩心样品可以放置进岩心夹持器11中，在执行步骤S801之前，需要对岩心样品进行预处理。其中，上述预处理具体可以包括对岩心样品的形状的处理、重量的处理等，以使得处理后的岩心样品的尺寸满足岩心夹持器11的使用规格。例如，在一个实施方式中，要求岩心样品的尺寸规格Φ25.4×100mm。需要说明的是，上述岩心样品，具体可以在施工现场通过取芯钻头获取得到的。

在一个实施方式中，在得到预处理后的岩心样品之后，在执行步骤S801之前还需要对所使用的确定待测气体对地层岩石影响的系统进行一些准备工作。具体可以包括：

S1：打开夹持筒1，把上述预处理后的岩心样品放入夹持筒1内，并用环氧树脂充填密封岩心样品，进行密封。再用第一环套和第二环套分别连接固定夹持筒1的纵向两端。

S2：把连接固定好的夹持筒1放入套筒4中，利用第一环套和第二环套外壁上的突起或螺纹卡入或旋入套筒4的卡槽或螺纹内，防止夹持筒1转动。再把放入夹持筒1的套筒4的纵向两端用第一端盖5和第二端盖6进行连接固定，得到上述完整的岩心夹持器11。

S3：将装好岩心样品的岩心夹持器11放入温度控制箱401内，并将岩心夹持器11分别与压力罐101、待测气体罐201、盐水罐202、气液分离器601、602、气体收集瓶、液体收集瓶等连接完整。同时，在相应的位置处设置好对应的阀门、流量计等部件。需要说明的是，上述岩心夹持器11可以立起放置在温度控制箱内。如此，可以消除重力对确定过程的影响，相对于横向放置岩心夹持器11，得到的最后结果会更加准确一点。

S4：检测连接好的系统的气密性，确定系统的气密性没有问题后，可以利用该系统具体确定某待测气体对地层岩石的影响。

在本实施方式中，需要说明的是通过上述的气体收集瓶、液体收集瓶可以对实验后的气体和液体进行回收。具体的，对于有利用价值的气体或液体，可以从气体收集瓶或液体收集瓶中回收剩余的气体或液体进行重复利用；对于有毒有害的气体或液体，可以通过气体收集瓶或液体收集瓶收集对应的气体或液体，达到避免直接排出、污染环境的技术效果。

在一个实施方式中，可以打开压力罐101，通过压力控制器301、气控阀门901、902、903、904对岩心夹持器11进行充气加压。从而可以通过对岩心样品施加轴向围压以模拟真实的地层环境中的压力环境。在本实施方式中，可以加岩心夹持器中的压强控制在20MPa。当然，也可以根据具体的地质环境，将压强控制在气体的数值。需要说明的是，在本实施方式中，上述压力罐具101体可以是氮气罐。上述压力罐101具体可以通过四只运输管，从四个方向对岩心夹持器11进行充气加压。从而可以更好地模拟出岩心的轴向围压，使得最后得到的结果更加准确。

在一个实施方式中，可以打开温度控制箱401的电源406，通过内置的加热部件405对岩心夹持器11进行升温加热，以模拟真实的地质环境中温度。待达到预设温度后进行保温处理，将岩心夹持器维持在预设温度范围内。

在一个实施方式中，为了模拟地质环境中的水气环境，可以打开待测气体罐201和盐水罐202向岩心夹持器11中充入一定量的盐水和待测气体的混合后的水气，以模拟真实的水气环境。其中，上述待测气体罐201具体可以是二氧化碳罐。上述盐水主要用于模拟地层环境中的地层水，其成分可以包括氯化钠，也可以根据具体的地质环境加入氯化钙、氯化镁等物质。具体实施时，可以通过待测气体增压泵203、盐水增压泵204、待测气体控制阀门905、盐水控制阀门906、待测气体调节器302、盐水调节器303、待测气体流量计805、盐水流量计806控制待测气体的流量和盐水的流量。以使得待测气体可以和盐水按照预设比例混合，从而可以更好地模拟真实的地质环境中的地层水。需要说明的是，将待测气体和盐水混合后在输入岩心夹持器可以更好的模拟真实的水气环境。例如，如果待测气体是二氧化碳，由于干的二氧化碳是没有腐蚀性的，只有将二氧化碳和盐水混合后再通过地层岩石才会引起化学反应，才能模拟地下反应情况。当然也可提前用盐水浸泡岩心样品，但这样岩心样品所含的盐水一般会很少，再考虑到实验时间一般较长，可能在施工过程中会出现盐水不足的现象。因此，在本实施方式中将待测气体与盐水混合后再通过岩心夹持器11内。具体的，盐水与待测气体的比例可以是1：1。当然具体实施时，也可以根据具体的地质情况选择其他合适的比例，例如1：2等。

在一个实施方式中，为了模拟水气横向通过岩心样品，可以通过打开水气控制阀门907，使得第二支管导通，第一支管关闭。如此，混合后的水气可以横向流过岩心样品，从而可以确定横向气测渗透率和横向液测渗透率中的一个或两个。为了模拟水气纵向通过岩心样品，可以通过打开水气控制阀门908，使得第二支管关闭，第一支管导通。如此，混合后的水气可以纵向流过岩心样品，从而可以确定纵向气测渗透率和纵向液测渗透率中的一个或两个。

在一个实施方式中，为了准确地确定渗透率，具体实施时，可以按照以下步骤执行：

S1：实验一段时间后，停止注入水气，在保持压力温度不变的情况下，注入待测气体30s以清除岩心样品里的液体。需要说明的是，在本实施方式中，注入待测气体用于出去样品中液体的时间设置为30s，具体实施时可以根据具体情况设置合适的时间长度。对此，本申请不作限定。

S2：调节待测气体增压泵压力到5MPa，持续注入待测气体1min后停止注气，通过收集气体流量计801、803，测得该段时间的气体流量。

S3：利用测得的气体流量数据，根据达西公式可计算得到岩心样品的横向气测渗透率。

需要说明的是也可以选择停止注入待测气体，在保持压力温度不变的情况下，调节盐水增压泵压力到5MPa，持续注人盐水1min后停止注液。再通过收集液体流量计测得该段时间的液体流量，利用测得的液体流量数据，根据达西公式可计算得到岩心样品的横向液测渗透率。关于确定岩心样品的纵向气测渗透率和岩心样品纵向液测渗透率的过程与确定岩心样品的横向气测渗透率和岩心样品横向液测渗透率的过程相似，可以参照上述确定岩心样品的纵向气测渗透率和岩心样品纵向液测渗透率的过程执行。对此，本申请不作赘述。

在本实施方式中，为了保证测得的渗透率准确，可以多次重复上述的确定渗透率的过程，以减少测试误差，得到准确横向渗透率或纵向渗透率。

在一个实施方式中，在测定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，所述岩心样品的横向液测渗透率后，为了进一步确定待测气体对地测岩石的影响，可以对反应后的气体、液体、固体结果物分别进行进一步的分析。因此，上述方法具体还可以包括以下几个步骤。

根据所述岩心样品的横向气测渗透率和/或所述岩心样品的横向液测渗透率，结合以下数据中至少之一确定所述待测气体对所述待测岩心样品的影响：所述离子分析结果、所述抗拉强度数据和所述抗压强度数据。

其中，所述离子分析结果通过以下方式获取：通过液体收集瓶获得反应后的液体结果物，并对所述液体结果物进行离子分析，得到所述离子分析结果；

所述抗拉强度数据和抗压强度数据通过以下方式获取：从所述岩心夹持器中获得反应后的固体结果物，并对所述固体结果物进行力学实验，得到固体结果物的所述抗拉强度数据和抗压强度数据。

在一个实施方式中，可以从岩心夹持器11中取出反应后的固体结果物，根据具体情况，可以进行常规力学实验，例如，岩石抗拉强度试验和抗压强度试验，以获得抗压强度值和抗压强度值。也可以通过超声波和高倍显微镜检测岩心样品的微观结构，以获取岩石微观晶体形状及内部孔隙的变化等数据。

在一个实施方式中，可以对液体结果物进行离子分析。通过离子分析可以确定是否有新生成物的成分生成。类似的，也可以对气体结果物进行组分分析。通过组分分析可以确定是否有新生气体产生。

需要说明的是，上述只列举了在水气横向流经岩心样品的情况下进一步分析的具体过程。水气纵向流经岩心样品的情况下进一步分析的具体过程与此类似，本申请不再追溯。

在本申请实施方式中，通过使用改进的岩心夹持器，并设计与该岩心夹持筒相应的系统装置，用以更好地模拟地层中的地质环境(例如水气环境、温度环境等)和水气流动过程，确定待测气体对地层岩石影响，解决了现有的确定待测气体对地层岩石影响方法中存在的确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，在本说明书中，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

此外，在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施方式提供的确定待测气体对地层岩石影响的系统和方法，通过在岩心夹持器的侧壁和两端设置气孔，并设计与该岩心夹持器相应的系统装置，用以更好地模拟地层中的地质环境(例如水气环境、温度环境等)和水气流动(水气横向流动和水气纵向流动)过程，确定待测气体对地层岩石影响，解决了现有的确定待测气体对地层岩石影响方法中存在的确定结果不准确，操作繁琐、费时的技术问题；又通过在岩心夹持器的两端和侧壁分别设置对应的四个气孔，进而可以通过改变使用不同的气孔输送水气，用以模拟水气的横向流过，和/或，纵向流过地层岩石的具体过程，达到了利用一套系统，简单、准确地确定横向渗透率，和/或，纵向渗透率的技术效果；还通过先将待测气体与盐水混合后再输入岩心夹持器，更加真实地模拟了相应的水气环境，提高了确定结果的准确性。

在一个具体实施场景中，应用本申请实施方式提供确定待测气体对地层岩石影响的系统/方法确定二氧化碳对地层岩心样品的影响。具体可以参阅图9的应用确定待测气体对地层岩石影响的系统确定二氧化碳对地层岩石影响的流程示意图。其中，二氧化碳对地层岩石的影响包括：二氧化碳驱油油田地层岩石在通入二氧化碳下横纵向渗透率的变化情况，以及对地层微观结构的变化影响。

准备过程：

S1：分析目标区域的地质环境包括：该区为温度76℃；油层压力平均19MPa；地层水矿化度为10536.2mg/L；对岩心样品测得平均气测纵向渗透率0.82mD，横向气测渗透率1.13mD，孔隙度15.2％。

S2：获取岩心样品：通过常规取芯工具获得目标区域的岩心样品。并对岩心样品进行预处理，以更好匹配实验装置。具体的，岩心样品的尺寸为Φ25.4×100mm。

S3：设置两组实验，一组测量岩心样品横向渗透率随时间的变化，一组测量纵向渗透率随时间的而变化，测试时间为16天。并根据具体的实验环境，设置要使用的盐水、二氧化碳和环境条件：根据地层水矿物成分及含量室内配置形同矿化度盐水，与CO₂按气液摩尔比1:1混合后通入岩心样品；根据现场温度压力，确定二氧化碳对地层岩石影响的过程中需要满足的环境条件为：温度76℃，压力19MPa。

具体实验流程：

一、组装连接确定二氧化碳对地测岩石影响的系统

制作一个可以让气体横向通过岩心夹持器11，该部件可以与其他功能单元协助模拟的不同地层环境条件；将该岩心夹持器夹11分别与气液收集单元13，压力供应单元16，水气供应单元17，温度控制单元19相连接，并在相关位置设置相应的流量计、增压泵、调节器、控制阀门等装置。具体可以包括以下步骤：

S1：准备岩心样品，对岩心样品进行编号预处理，整理好实验装备；

S2：打开夹持筒1，把整理好的岩心样品放入夹持筒1内，并使用环氧树脂充填缝隙处，以增加密封性，保证夹持器各个部分都不连通。具体实施时，当模拟二氧化碳流动横向通过岩心样品测试时，可以在夹持筒1的锥型空间和岩心样品表面充填环氧树脂；当模拟二氧化碳流动纵向通过岩心样品测试时，可以在夹持筒1的方槽空间和岩心样品表面要充填环氧树脂。如此，可以使得压力罐101使用的N₂不通过岩心样品。在本场景示例中，使用的压力罐101为氮气罐，使用的N₂用来模拟底层围压19MPa；

S3：用第一环套2连接夹持筒1的进口端，第二环套3连接夹持筒1的出口端。把连接好的夹持筒1放入套筒4中，具体的，第一环套2上有突起可以卡入套筒4的卡槽内，以防止夹持筒转动。第二环套3类似，也可以卡入套筒4的卡槽内；

S4：把放入夹持筒1的套筒4与第一端盖5和第二端盖6分别通过螺纹和螺母连接得到完整的岩心夹持筒11；

S5：将该岩心夹持器夹11分别与气液收集单元13，压力供应单元16，水气供应单元17，温度控制单元19相连接，并在相关位置设置相应的流量计、增压泵、调节器、控制阀门等装置。

在本场景示例中，将组装好有岩心样品夹持器11放入温度控制箱401的置物台404上。置物台404用于放置岩心样品夹持器，管线可通过温度控制箱上端开口处402和下端开口处403进入温度控制箱401内部。氮气罐101用于提供氮气，氮气在实验中可对岩心样品施加围压。氮气罐101设有氮气罐增压泵102和压力控制器301，用于调节和控制氮气压力。氮气罐提供的氮气分为四条支管，经过四个并列的阀门分别从不同的连接口流入岩心样品夹持器。具体的是：氮气通过运输管经过气控阀门901，之后通过第四气孔连接点704流入岩心样品夹持器11；氮气通过运输管经过气控阀门902，之后通过第二气孔连接点703流入岩心样品夹持器11；氮气通过运输管经过气控阀门903，之后通过第三气孔连接点702流入岩心样品夹持器11；氮气通运输管经过气控阀门904，之后通过第一气孔连接点701流入岩心样品夹持器11。二氧化碳气罐201提供待测气源，其上设有二氧化碳增压泵203，可调节气罐压力，二氧化碳通过输气管经过待测气体控制阀门905，之后经过二氧化碳调节器302(用于调节气体流速)、二氧化碳流量计805(用于计量气体流量大小)进入水气管。盐水罐202提供盐水，其上设有盐水增压泵204，可调节盐水压力，盐水通过输液管经过盐水控制阀门906，之后经过盐水调节器302(用于调节盐水流速)、盐水流量计805(用于计量盐水流量大小)进入水气管。在水气管中二氧化碳和盐水混合后，混合后的水气分成两只支管，其中一只支管通过水气管经过水气控制阀门907，之后通过第二气孔连接点702流入岩心样品；另一只支管经过水气控制阀门908，之后通过第一气孔连接点701流入岩心样品。反应后的气液从岩心样品夹持器11经过第四气孔连接点704流出，经过收集气液控制阀门909后，经气液分离器601中分离，并通过收集气流量计801计量收集气的气体流量，通过收集液流量计802计量收集液体的液体流量，最后流到气体收集瓶501和液体收集瓶502；反应后的气液也可以从岩心样品夹持器11经过第二气孔连接点703流出，经过收集气液控制阀门910后，在气液分离器602中分离，并通过收集气流量计803计量收集气的气体流量，通过收集液流量计804计量收集液的液体流量，最后流到气体收集瓶503和液体收集收集瓶504。

二、实验测试

第一组：模拟二氧化碳流动横向通过岩心样品测试

(1)检测装置气密性后，各阀门均关闭；

(2)首先，打开电源406，通过加热片405加热，温度控制器304调节温度到76℃，然后通过温度控制箱401保温；

(3)打开气控阀门902和气控阀门904，让N₂充填岩心夹持器11的环形空间内，给岩心样品施加轴向围压，通过压力调节器301调节压力到19MPa后保持压力；

(4)然后打开阀门909和阀门907，再打开阀门905和阀门906，开始调节二氧化碳调节器302和盐水调节器303，使得输出的二氧化碳和盐水比例满足摩尔气液比1:1，然后开始注入二氧化碳和盐水，在实验过程中可通过流量计805和流量计806来计算气液各自流量。

(5)实验48h后，关闭阀门906停止注入盐水，在保持围压温度不变的情况下，注气30s，目的是清除岩心样品里的液体；调节增压泵203压力到19MPa，持续注入二氧化碳1min后停止注气，通过流量计801可测得该段时间的气体流量，由以上数据根据达西公式可计算的此时岩心样品的横向气测渗透率。或选择关闭阀门905停止注入二氧化碳，在保持压力温度不变的情况下，调节增压泵204压力到19MPa，持续注液1min后停止注入盐水，通过流量计802可测得该段时间的液体流量，由以上数据根据达西公式可计算的此时岩心样品的横向液测渗透率。

(6)测定渗透率后，调回增压泵203或204，并打开阀门906或905，继续进行流动实验。

(7)每隔两天，可再次重复步骤(5)和(6)，继续测试，得到多组数据。

第二组：模拟二氧化碳流动纵向通过岩心样品测试

(1)检测装置气密性后，各阀门均关闭；

(2)首先，打开电源406，通过温度控制调节器304调节温度到76℃，然后通过温度控制箱401保温；

(3)打开阀门901和阀门904，让N₂充填岩心夹持器11的环形空间，给岩心样品施加径向围压19MPa，通过压力调节器301调节压力，达到19MPa后保持压力；

(4)然后打开阀门910和阀门908，再打开阀门905和阀门906，开始调节二氧化碳调节器302和盐水调节器303，以使得满足摩尔气液比1:1，然后开始注二氧化碳和盐水，在实验过程中可通过流量计805和流量计806来计算气液各自流量。

(5)实验后，关闭阀门906停止注液，在保持围压温度不变的情况下，注气30s，目的是清除岩心样品里的液体；调节增压泵203压力到19MPa，持续注气1min后停止注气，通过流量计803可测得该段时间的气体流量，由以上数据根据达西公式可计算的此时岩心样品的横向气测渗透率。或选择关闭905停止注气，在保持压力温度不变的情况下，调节增压泵204压力到5MPa，持续注液1min后停止注液，通过流量计804可测得该段时间的液体流量，由以上数据根据达西公式可计算的此时岩心样品的纵向液测渗透率。

(6)测定渗透率后，调回增压泵203或204，并打开阀门906或905，继续进行流动实验。

(7)每隔两天，可再次重复步骤(5)和(6)，继续测试，得到多数数据。

三、实验后处理分析

(1)关闭电源和压力供应单元，待冷却后拆卸实验装置，回收气体，取出试验后岩心样品。

(2)提取试验后液体，进行离子液分析；结果发现两组实验的岩心样品的离子液中Ca离子浓度大幅度增加，而Mg离子变化不大；在离子液分析过程中发现特殊离子Fe离子，说明岩心样品中有含Fe矿物；

(3)整理汇总实验所得渗透率，发现岩心样品横纵向渗透率随二氧化碳通入时间增加而增加，在16天的时间内，纵向渗透率和横向渗透率均增加；

(4)对实验后岩心样品(即实验后的固体结果物)进行抗压强度试验，测得第一组实验岩心样品前后强度损失率为18.36％；第二组实验岩心样品强度损失率达到10.27％；

(5)使用扫描电镜扫描试验后岩心样品，与实验前对比，观察岩心样品微观结构变化。被腐蚀部分的内部结构的电镜照片表明，二氧化碳注入后岩心孔隙半径都增大了，在岩心样品内部产生了更大的孔隙，第一组实验岩心样品的粒间孔隙由实验前30μm增加到70μm，第二组实验岩心样品的粒间孔隙由实验前30μm增加到50μm。

经过室内实验研究，测取了目标油田地层岩石在通入二氧化碳下横纵向渗透率的变化情况，发现在通入二氧化碳会使岩心样品渗透率增加，从地层微观结构的变化来看体现为试验后岩心样品产生了较大的孔隙。

在本场景示例中，通过具体的实施过程中进一步发现使用改进后的岩心夹持器可以上述岩芯夹持器夹持岩心样品，进行渗透率测试时，过程中不需重复取出岩心样品；且由于岩心样品在反应过程中未被取出，其位置不会发生变化，继而在计算完渗透率后，可继续进行流动实验，从而可以完成连续取值；此外应用该系统还可以达到实验时间短，节省岩心样品，并且能更为真实模拟二氧化碳在地层岩石中的流动的效果。

在另一个具体实施场景中，应用本申请实施方式提供的岩心夹持器可以方便地测定得到不同情况下的纵向渗透率或者横向渗透率。

具体的，为了模拟并测定二氧化碳等待测气体依次纵向通过各段岩心样品时的纵向气测渗透率的变化，可以参阅图10的应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过串联测定纵向渗透率的示意图。将多个岩心夹持器串联，即相邻两个岩心夹持器间通过纵向上的第一气孔或第二气孔相连。如此，可以模拟待测气体依次纵向通过岩心样品的情况。其中，上述岩心样品具体可选取为地下不同层段的或是同层段不同位置的岩心样品。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，通过依次测取每一组岩心样品的纵向气测渗透率，得到经过不同组岩心样品后纵向气测渗透率的变化情况。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。当然，在本实施方式中，以测定纵向气测渗透率为例进行说明，具体实施时，也可以应用上述连接方式测定上述情况下的纵向液测渗透率。

为了模拟并测定同样的二氧化碳等待测气体以同样的条件同时纵向经过不同组岩心样品的纵向气测渗透率，以确定不同组岩心样品对纵向气测渗透率的影响，可以参阅图11的应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过并联测定纵向渗透率的示意图。将多个岩心夹持器并联，即相邻两个岩心夹持器间通过侧向上的第三气孔或第四气孔相连。如此，可以模拟同样的待测气体在同样的条件下同时纵向经过不同组岩心样品的情况。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，同时测取不同组岩心样品的纵向气测渗透率。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。当然，在本实施方式中，以测定纵向气测渗透率为例进行说明，具体实施时，也可以应用上述连接方式测定上述情况下的纵向液测渗透率。

为了模拟并测定二氧化碳等待测气体依次横向通过各段岩心样品时的横向气测渗透率的变化，可以参阅图12的应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过串联测定横向渗透率的示意图。将多个岩心夹持器串联，即相邻两个岩心夹持器间通过侧向上的第三气孔或第四气孔相连。如此，可以模拟待测气体依次横向通过岩心样品的情况。其中，上述岩心样品具体可选取为地下不同层段的或是同层段不同位置的岩心样品。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，通过依次测取每一组岩心样品的横向气测渗透率，得到经过不同组岩心样品后横向气测渗透率的变化情况。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。当然，在本实施方式中，以测定横向气测渗透率为例进行说明，具体实施时，也可以应用上述连接方式测定上述情况下的横向液测渗透率。

为了模拟并测定同样的二氧化碳等待测气体在同样的条件下同时横向经过不同组岩心样品的横向气测渗透率，以确定不同组岩心样品对横向气测渗透率的影响，可以参阅图13的应用本申请实施方式提供的岩心夹持器通过并联测定横向渗透率的示意图。将多个岩心夹持器并联，即相邻两个岩心夹持器间通过纵向上的第一气孔或第二气孔相连。如此，可以模拟同样的待测气体在同样的条件下同时横向经过不同组岩心样品的情况。通过上述连接方式，可以在不变动装置的情况下，同时测取不同组岩心样品的横向气测渗透率。相较于使用普通的岩心夹持器，连接使用更加方便，可以有效地节约施工时间。当然，在本实施方式中，以测定横向气测渗透率为例进行说明，具体实施时，也可以应用上述连接方式测定上述情况下的横向液测渗透率。

通过上述的场景示例，验证了应用本申请实施方式提供的改进后的岩心夹持器确实可以解决原有岩心夹持器使用不便，功能有限的技术问题。而且可以根据施工要求，灵活地应用到各种对应的场景，达到方便操作、节约施工时间的技术效果。

尽管本申请内容中提到不同的确定待测气体对地层岩石影响的系统或方法，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (14)

1.一种确定待测气体对地层岩石影响的系统，其特征在于，包括：岩心夹持器、压力罐、待测气体罐、盐水罐、温度控制箱、气液分离器、气体收集瓶、液体收集瓶，其中：

所述岩心夹持器包括：夹持筒和套筒，所述夹持筒为中空圆柱体，在所述夹持筒的纵向两端分别设有第一开口和第二开口，在所述夹持筒的筒壁上对称设有第三开口和第四开口；所述夹持筒套设于所述套筒内，在所述套筒的纵向两端分别设有第一端盖和第二端盖，且在所述第一端盖和所述第二端盖上分别设有第一气孔和第二气孔，在所述套筒的筒壁上与所述第三开口和所述第四开口对应的位置处分别设有第三气孔和第四气孔；

所述压力罐通过运输管与所述岩心夹持器相连，所述盐水罐通过输液管与所述岩心夹持器相连，所述待测气体罐通过输气管与所述岩心夹持器相连；

所述气液分离器与所述岩心夹持器相连，所述气体收集瓶通过集气管与所述气液分离器相连，所述液体收集瓶通过集液管与所述气液分离器相连，且在所述集气管上设有收集气流量计，在所述集液管上设有收集液流量计；

所述岩心夹持器置于所述温度控制箱内，且所述温度控制箱内设有加热部件。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力罐通过运输管与所述岩心夹持器相连，包括：所述压力罐通过四条运输管分别连接所述岩心夹持器中的第一气孔、第二气孔、第三气孔、第四气孔相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述四条运输管中的各条运输管上分别设有气控阀门，和/或，压力控制器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述盐水罐通过输液管与所述岩心夹持器相连，所述待测气体罐通过输气管与所述岩心夹持器相连，包括：所述盐水罐和所述待测气体罐分别通过所述输液管和所述输气管连接至水气管，所述水气管与所述岩心夹持器相连。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述水气管与所述岩心夹持器相连包括：所述水气管分为两条支管：第一支管和第二支管，其中，

所述第一支管与所述第一气孔或所述第二气孔相连，所述第二支管与所述第三气孔或所述第四气孔相连；

或，

所述第一支管与所述第三气孔或所述第四气孔相连，所述第二支管与所述第一气孔或所述第二气孔相连。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述输液管上设有以下至少之一：盐水流量计、盐水调节器和盐水控制阀门。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述输气管上设有以下至少之一：待测气体流量计、待测气体调节器和待测气体控制阀门。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力罐为氮气罐。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述夹持筒为可开合的两部分。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述夹持筒的纵向两端分别套设有第一环套和第二环套。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测气体为二氧化碳；相应的，所述待测气体罐为二氧化碳罐。

12.一种通过权利要求1至11中任一项所述的确定待测气体对地层岩石影响的系统确定待测气体对地层岩石影响的方法，其特征在于，包括：

将待测岩心样品放入岩心夹持器，将水气管通过第三气孔连接点与岩心夹持器的第三气孔相连，将气液分离器通过第四气孔连接点与岩心夹持器的第四气孔相连；

通过压力罐对所述岩心夹持器进行加压；

通过温度控制箱中的加热部件对所述岩心夹持器进行加热至预设温度；

通过所述待测气体罐和所述盐水罐向所述岩心夹持器中充入预设体积的待测气体和盐水；

通过收集气流量计测定收集气的流量，和/或，通过收集液流量计测定收集液的流量；

根据所述收集气的流量，确定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，根据所述收集液的流量，确定所述岩心样品的横向液测渗透率。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在测定所述岩心样品的横向气测渗透率，和/或，所述岩心样品的横向液测渗透率后，所述方法还包括：

根据所述岩心样品的横向气测渗透率和/或所述岩心样品的横向液测渗透率，结合以下数据中至少之一确定所述待测气体对所述待测岩心样品的影响：离子分析结果、抗拉强度数据和抗压强度数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述离子分析结果通过以下方式获取：通过液体收集瓶获得反应后的液体结果物，并对所述液体结果物进行离子分析，得到所述离子分析结果；

所述抗拉强度数据和抗压强度数据通过以下方式获取：从所述岩心夹持器中获得反应后的固体结果物，并对所述固体结果物进行力学实验，得到固体结果物的所述抗拉强度数据和抗压强度数据。