CN210720084U - 泥页岩参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泥页岩参数测量装置，属于油气田开发技术领域。所述装置包括：位于恒温箱内的岩心夹持器、分别与上游泵和岩心夹持器相连的上游流体储罐、分别与上游泵和岩心夹持器相连的测试液储罐、分别与下游泵和岩心夹持器相连的下游流体储罐、与岩心夹持器内部的围压空腔连通的围压泵、与岩心夹持器内部的围压空腔连通的围压储罐以及与岩心夹持器内部的轴压空腔连通的轴压泵。通过本实用新型提供的装置可在泥页岩岩心上游端、下游端进行的相互独立的液体循环，提高了泥页岩参数测量的准确性。

Description

泥页岩参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种泥页岩参数测量装置。

背景技术

随着油气田开发的逐渐深入，对于非常规油气储层的开采也日益增多，泥页岩储层作为非常规油气储层的一种，近年来受到广泛关注。其中，泥页岩储层的井壁稳定性是影响泥页岩储层的开采速度及开采成本的主要因素，因此，需要对泥页岩储层的井壁稳定性进行评价。

目前，相关技术主要将泥页岩的渗透率及膜效率作为评价指标，对泥页岩储层的井壁稳定性进行评价。为此，有必要提供一种泥页岩参数测量装置，对泥页岩的渗透率及膜效率等参数进行准确测量。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种泥页岩参数测量装置，以对泥页岩的渗透率及膜效率等参数进行准确测量。所述技术方案如下：

提供了一种泥页岩参数测量装置，所述装置包括：岩心夹持器、控温箱、上游流体储罐、测试液储罐、上游泵、下游流体储罐、下游泵、围压泵、围压储罐和轴压泵；

其中，所述岩心夹持器位于所述控温箱内，所述上游流体储罐的入口端、所述测试液储罐的入口端和所述上游泵的出口端通过入口三通阀相连；所述上游流体储罐的出口端、所述测试液储罐的出口端与所述岩心夹持器的上入口端通过出口三通阀相连，且所述出口三通阀与所述岩心夹持器的上入口端之间有上游压力变送器；所述岩心夹持器的上出口端与所述控温箱外部连通；所述下游流体储罐的入口端与所述下游泵的出口端相连，所述下游流体储罐的出口端与所述岩心夹持器的下入口端相连，且所述下游流体储罐与所述岩心夹持器的下入口端之间有下游压力变送器，所述岩心夹持器的下出口端与所述控温箱外部连通；

所述围压泵、所述围压储罐均与所述岩心夹持器内部的围压空腔连通，所述围压泵与所述围压空腔之间有围压压力变送器；所述轴压泵的出口端与所述岩心夹持器内部的轴压空腔连通，所述轴压泵与所述轴压空腔之间有轴压压力变送器。

可选地，所述岩心夹持器包括：外筒、下堵头、下流体管、上堵头、上流体管和橡胶筒；

其中，所述外筒包括顶盖和侧壁，所述下堵头从下至上依次包括相连的底座、滑动座和第二凸台，所述侧壁与所述底座相连，所述侧壁的内壁、所述底座的上端面、所述滑动座的外壁、所述橡胶筒的外壁及所述上堵头的下端面围成所述围压空腔；

所述底座的内部为所述轴压空腔，所述底座上有贯穿所述底座的上端面的连接孔，所述连接孔的直径与所述滑动座的外径相等；

所述滑动座可沿所述连接孔上下移动，所述滑动座有贯穿所述滑动座的下入口通道和下出口通道，所述下入口通道和所述下出口通道分别与一个贯穿所述底座的下流体管相连，所述第二凸台位于所述滑动座的上端面；

所述上堵头的外径与所述侧壁的内径相等，所述上堵头的下端面有第一凸台，所述上堵头有贯穿所述上堵头的上入口通道和上出口通道，所述上入口通道和所述上出口通道分别与一个贯穿所述底座的上流体管相连；

所述橡胶筒轴向的两端分别套装于所述第一凸台和所述第二凸台。

可选地，所述控温箱包括：箱体、加热电线和鼓风机；

所述箱体上有贯穿所述箱体的通风口，所述加热电线位于所述箱体内，所述加热电线与所述通风口的距离不大于参考距离，所述加热电线的两端均与所述箱体的外部连通；

所述鼓风机位于所述箱体的外部，所述鼓风机的出风口正对所述通风口。

可选地，所述控温箱还包括：连接件；

所述连接件的一端与所述外筒的顶盖相连，所述连接件的另一端穿过所述箱体与电机相连，所述电机用于通过所述连接件带动所述外筒上下移动。

可选地，所述连接件为钢丝绳或者不锈钢杆中的一种。

可选地，所述控温箱还包括：辅助件；

所述辅助件的一端与所述箱体的内壁相连，所述辅助件的另一端为挂钩；

所述外筒的顶盖上有吊环，所述吊环与所述挂钩活动连接。

可选地，所述控温箱还包括开关门、转轴、把手及玻璃；

所述箱体上有与所述开关门的尺寸相匹配的开口，所述开关门通过所述转轴与所述开口连接；所述把手位于所述开关门远离所述转轴的一端，所述玻璃位于所述开关门上。

可选地，所述装置还包括：第一外壳；

所述上游流体储罐、所述测试液储罐、所述下游泵、所述下游流体储罐、所述下游泵、所述围压泵、所述轴压泵、所述上游压力变送器、所述下游压力变送器、所述围压压力变送器及所述轴压压力变送器均位于所述第一外壳内；

所述恒温箱位于所述第一外壳的上部。

可选地，所述装置还包括：第二外壳、数据采集卡、控制面板及控制器；

所述数据采集卡及所述控制器均位于所述第二外壳内，所述控制面板位于所述第二外壳的外壁，所述第二外壳位于所述第一外壳的上部；

所述上游压力变送器、所述下游压力变送器、所述轴压压力变送器及所述围压压力变送器均与所述数据采集卡电连接，所述控制面板包括显示屏和控制按钮，所述显示屏与所述控制按钮电连接，所述控制按钮、所述数据采集卡、所述上游泵、所述下游泵、所述围压泵及所述轴压泵均与所述控制器电连接；所述控制器还与计算机电连接，所述控制器用于接收所述计算机的指令信号。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型实施例提供的岩心夹持器具有上入口端、上出口端、下入口端和下出口端，因而可使用上游流体储罐(或测试液储罐)及上游泵，通过上入口端及上出口端在岩心的上游端进行液体循环。相应地，可使用下游流体储罐及下游泵，通过下入口端及下出口端在岩心的下游端进行液体循环。可以看出，岩心上游端、下游端进行的液体循环各自独立，互不干扰，因此提高了泥页岩参数测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的泥页岩参数测量装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的岩心夹持器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的控温箱的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的控温箱的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的控温箱的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的控温箱的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的泥页岩参数测量装置的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的泥页岩参数测量装置的剖视图。

其中，对附图中的各标号说明如下：

1岩心夹持器，101外筒，102下堵头，103下流体管，104上堵头，105上流体管，106橡胶筒，2控温箱，201箱体，202加热电线，203鼓风机，204连接件，205辅助件，206开关门，207转轴，208把手，209玻璃，3上游流体储罐，4测试液储罐，5上游泵，6下游流体储罐，7下游泵，8围压泵，9围压储罐，10轴压泵，11第一外壳，12第二外壳，13控制面板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种泥页岩参数测量装置，如图1所示，该装置包括：岩心夹持器1、恒温箱2、上游流体储罐3、测试液储罐4、上游泵5、下游流体储罐6、下游泵7、围压泵8、围压储罐9和轴压泵10；

岩心夹持器1位于恒温箱2内，上游流体储罐3的入口端、测试液储罐4的入口端和上游泵5的出口端通过入口三通阀相连，上游流体储罐3的出口端、测试液储罐的出口端与上堵头12内部的上入口通道通过出口三通阀相连，且出口三通阀与上堵头12之间的管路上有上游压力变送器，岩心夹持器1的上出口端与恒温箱2外部连通；下游流体储罐6的入口端与下游泵7的出口端相连，下游流体储罐6的出口端与下堵头13内部的下入口通道相连，且下游流体储罐6与下堵头13之间的管路上有下游压力变送器，岩心夹持器1的下出口端与恒温箱2外部连通；

围压泵8、围压储罐9均与围压空腔连通，围压泵8与围压空腔之间的管路上有围压压力变送器，围压储罐9上有注气管路；轴压泵10的出口端与轴压空腔连通，轴压泵10与轴压空腔之间的管路上有轴压压力变送器。

本实施例中，可选地，岩心夹持器适用于直径为25mm(单位：毫米)，轴向长度为25-80mm的岩心。

可选地，上游压力变送器、下游压力变送器、围压压力变送器和轴压压力变送器均选用DBY-300型压力变送器，该压力变送器量程为150MPa(单位：兆帕)，精度为0.25％F·S(Full Scale，满量程)。

可选地，如图2所示，岩心夹持器1包括：外筒101、下堵头102、下流体管103、上堵头104、上流体管105和橡胶筒106。其中，外筒101包括顶盖和侧壁，下堵头102从下至上依次包括相连的底座、滑动座和第二凸台，侧壁与底座相连，侧壁的内壁、底座的上端面、滑动座的外壁、橡胶筒106的外壁及上堵头104的下端面围成围压空腔；

底座的内部为轴压空腔，底座上有贯穿底座的上端面的连接孔，连接孔的直径与滑动座的外径相等；滑动座可沿连接孔上下移动，滑动座有贯穿滑动座的下入口通道和下出口通道，下入口通道和下出口通道分别与一个贯穿底座的下流体管103相连，第二凸台位于滑动座的上端面。

上堵头104的外径与侧壁的内径相等，上堵头104的下端面有第一凸台，上堵头104有贯穿上堵头104的上入口通道和上出口通道，上入口通道和上出口通道分别与一个贯穿底座的上流体管105相连。橡胶筒106轴向的两端分别套装于第一凸台和第二凸台。

需要说明的是，下堵头102所包括的底座与外筒101可通过螺纹连接，例如底座的外壁具有外螺纹，而外筒101的内壁具有与该外螺纹相啮合的内螺纹。下堵头102与外筒101的连接处还可包括密封件，以提高岩心夹持器1的密封性。而上堵头104与外筒101的内壁相接触，上堵头104与外筒101的连接方式为可拆卸的活动连接。

另外，对于与上入口通道和上出口通道相连的上流体管105，除了可以贯穿底座，还可以既贯穿底座又贯穿滑动座，本实施例对此不加以限定。

在该实施方式中，岩心夹持器1还可以包括位移变送器，该位移变送器与滑动座相连，以对滑动座的位移距离进行测量。例如，可以选用型号为THGA-10型的LVDT(LinearVariable Differential Transformer，线性可变差动变压器)，即直线位移传感器，耐压40MPa，耐温150℃，测量范围0～10mm。

在一种可选的实施方式中，如图3所示，控温箱2包括：箱体201、加热电线202和鼓风机203；箱体201上有贯穿箱体201的通风口，加热电线202位于箱体201内，加热电线202与通风口的距离不大于参考距离，加热电线202的两端均与箱体201的外部连通；鼓风机203位于箱体201的外部，鼓风机203的出风口正对通风口。

需要说明的是，开启鼓风机203之后，鼓风机203的出风口产生的风从通风口进入箱体201。因此，在箱体201内，与通风口的距离越近则风力越大，与通风口的距离越远则风力越小，因而加热电线202与通风口的距离需不大于参考距离，从而保证加热电线202处的风力足够大，进而保证加热电线202产生的热量能分布于整个箱体201中。其中，本实施例不对参考距离进行限定，可根据箱体201的体积来进行调节。

需要加热时，将加热电线202的两端接入电源，并开启鼓风机203。从鼓风机203的出风口产生的风从通风口进入箱体201，使得加热电线202产生的热量在箱体201中均匀分布。本实施例可以通过调节加热电线202功率的方式来对箱体201内的温度进行调节，例如，需要降温时，可将加热电线202的功率调小，从而使得加热电线202产生的热量减少，进而实现箱体201内的降温。

进一步地，如图4所示，控温箱2还包括：连接件204；连接件204的一端与外筒101的顶盖相连，连接件204的另一端穿过箱体201与电机相连，电机用于通过连接件204带动外筒101上下移动。

由于岩心夹持器1的外筒101的质量较大，若直接手动移动外筒101，不仅工作强度较大，而且危险性较高，因此，可以通过电机及连接件204来移动外筒101，从而使得该装置的使用简单方便。可选地连接件204可以为钢丝绳或者不锈钢杆中的一种。

另外，如图5所示，本实施例提供的控温箱2还包括：辅助件205；辅助件205的一端与箱体201的内壁相连，辅助件205的另一端为挂钩；外筒101的顶盖上有吊环，吊环与挂钩活动连接。

其中，吊环与挂钩活动连接是指：吊环与挂钩之间为可拆卸的、非固定的连接。因此，当电机通过连接件204带动外筒101向上移动参考距离后，可将辅助件205的挂钩挂在外筒101的顶盖的吊环上，以起到加固外筒101与箱体201之间的连接关系的作用，从而避免外筒101坠落。若需要通过电机带动外筒101向下移动，则可以将挂钩从吊环上取下，之后，便可以启动电机，使得电机带动外筒101向下移动。

在一种可选的实施方式中，辅助件205的数量为两个。当然，本实施例对辅助件205的数量不加以限定，例如可根据需要将辅助件205的数量调整为一个、三个以及四个等数量。

可选地，如图6所示，控温箱2还包括开关门206、转轴207、把手208及玻璃209；箱体201上有与开关门206的尺寸相匹配的开口，开关门206通过转轴207与开口连接；把手208位于开关门206远离转轴207的一端，玻璃209位于开关门206上。

其中，把手208的作用在于，便于控制开关门206绕转轴207发生转动。玻璃209的作用在于，便于透过开关门206观察控温箱2内的岩心夹持器1的工作过程，以便及时对岩心夹持器1进行调节，从而保证了泥页岩参数的准确测量。

在一种可选的实施方式中，本实施例提供的泥页岩参数装置还包括第一外壳11；上游流体储罐3、测试液储罐4、上游泵5、下游流体储罐6、下游泵7、围压泵8、轴压泵10、上游压力变送器、下游压力变送器、围压压力变送器及轴压压力变送器均位于第一外壳11内；控温箱2位于第一外壳11的上部。

通过将上述各组件集成于第一外壳11中，将第一外壳11与恒温箱进行组合，使得该装置便于整体移动，适用性强。需要说明的是，控温箱2中的岩心夹持器1与第一外壳11中的各组件之间的连接管线可贯穿控温箱2及第一外壳11，从而实现泥页岩参数的测量。

可选地，该装置还包括：第二外壳12、数据采集卡、控制面板13及控制器；数据采集卡、控制面板13及控制器均位于第二外壳12内，第二外壳12位于第一外壳11的上部；

上游压力变送器、下游压力变送器、轴压压力变送器及围压压力变送器均与数据采集卡电连接，控制面板13包括显示屏和控制按钮，显示屏与控制按钮电连接，控制按钮、数据采集卡、上游泵、下游泵、围压泵及轴压泵均与控制器电连接；控制器还与计算机电连接，控制器用于接收计算机的指令信号。

其中，如图7所示，第二外壳12与控温箱2可以并排固定于第一外壳11的上部，使得控温箱2、第一外壳11与第二外壳12形成稳定的箱体结构。在该箱体结构下，本实施例提供的各组件可参照如图8所示的方式相连。另外，上游压力变送器、下游压力变送器、轴压压力变送器及围压压力变送器与数据采集卡电连接，则数据采集卡可以采集上述四个压力变送器测量的压力数据，并在接收到控制器的指令时将采集的压力数据发送给控制器。

显示屏与控制按钮电连接，则当检测到控制按钮被选中时，显示屏可显示该控制按钮所代表的内容。例如，检测到控制按钮1和控制按钮0被依次选中时，则显示屏可显示10。另外，由于控制按钮、上游泵5、下游泵7、围压泵8及轴压泵10均与控制器电连接，则当检测到控制按钮被选中时，控制器可以根据该控制按钮所代表的内容控制上述四个泵中的任意一个。例如，检测到代表上游泵5的控制按钮、控制按钮1和控制按钮0被依次选中时，控制器可对上游泵5进行调节，使得上游泵5出口端的液体压力为10MPa。

接下来，对使用本实施例提供的装置测量泥页岩渗透率的实验过程进行说明：

首先，向上游流体储罐3、下游流体储罐6中装入模拟孔隙流体，向围压储罐9中装入油液，完成实验液体的准备；将岩心样本装入橡胶筒106内，将橡胶筒106套装于下堵头102的凸台上，调节上堵头104与下堵头102之间的间距，使岩心样本与上堵头104接触，则完成岩心夹持器1对岩心样本的夹持固定；

其次，开启恒温箱2，通过加热电线202和鼓风机203将岩心样本加热至参考温度并保持该参考温度；通过注气管路向围压储罐9中注气，使围压储罐9中的油液进入围压空腔，开启围压泵8，提高围压空腔内的压力后(如提高至6MPa)，开启上游泵5，对上游流体储罐3中的模拟孔隙流体进行加压(如加压至5MPa)，上游流体储罐3中的模拟孔隙流体通过依次通过与上入口通道相连的上流体管105以及上堵头104内部的上入口通道进入岩心样本，再依次通过上堵头104内部的上出口通道以及与上出口通道相连的上流体管105流出岩心样本；相应地，开启下游泵7，对下游流体储罐6中的模拟孔隙流体进行加压(如加压至5MPa)，下游流体储罐6中的模拟孔隙流体依次通过与下入口通道相连的下流体管103以及下堵头102内部的下入口通道进入岩心样本，再通过下堵头102内部的下出口通道以及与下出口通道相连的下流体管103流出岩心样本。

其中，通过恒温箱2对岩心样本进行加热是为了模拟地层深处的高温环境；上游泵5加压的模拟孔隙流体进入岩心样本，排出岩心样本孔隙中的空气，使得岩心样本的上游端压力等于模拟孔隙流体的压力5MPa；相应地，岩心样本的下游端压力也为5MPa，从而将岩心样本恢复至地层中的原始状态。

需要说明的是，地层深处的岩心内部的孔隙中常常充满流体(地层水)，虽然在岩心的取样过程中，会对取出的岩心样本进行蜡封，以避免空气进入岩心样本的孔隙中，但在岩心样本的转移、使用过程中，空气还是会不可避免地进入岩心样本，因而需要利用模拟孔隙流体对岩心样本进行排气，使得该岩心样本尽量接近孔隙中充满流体的原始状态。

然后，调节围压泵8，继续提高围压空腔内的压力(如提高至20MPa)；调节上游泵5，提高上游流体储罐3中的模拟孔隙流体的压力(如提高至15MPa)，加压后的模拟孔隙流体依次通过与上入口通道相连的上流体管105以及上堵头104内部的上入口通道进入岩心样本，再通过上堵头104内部的上出口通道以及与上出口通道相连的上流体管105流出岩心样本，记录此时上游压力变送器的示数Pm；关闭下游泵7以及下游管路上的阀门，使岩心样本的下游端封闭，即使得模拟孔隙流体不再通过下堵头102内部的下出口通道以及与下出口通道相连的下流体管103流出岩心样本，记录此时下游变送器的示数Po。

其中，提高上游流体储罐3中的模拟孔隙流体的压力是为了模拟钻井过程中钻井液液柱的压力；提高围压空腔内的压力是为了保证模拟孔隙流体仅从岩心样本轴向的端面进出，而不从岩心样本径向的侧壁进出，因此围压空腔内的压力应大于加压后的模拟孔隙流体的压力。

岩心样本的下游端封闭后，岩心样本的下游端的初始压力为Po(即上述排气过程中的5MPa)，而岩心样本的上游端压力始终保持为Pm(即上游泵5调节后的15MPa)，则岩心样本孔隙中的模拟流体会由上游端向下游端流动，使得岩心样本的下游端压力不断提高，通过下游压力变送器测量该过程中不同时刻的岩心样本的下游端压力，用于对岩心样本的渗透率进行计算。

最后，当通过上游压力变送器测量的上游端压力、通过下游压力变送器测量的下游端压力平衡后(如将上游端压力与下游端压力的差值小于5％视为平衡)，关闭上游泵5、围压泵8，完成实验数据的获取，并按照下式对获取的实验数据进行计算，得到岩心样本的渗透率：

式中：K—渗透率，单位：L/m3(升/立方米)；

μ—钻井液流体粘度，单位：mm2/s(平方毫米/秒)；

β——流体静态压缩率，单位：％(百分率)；

V——下游封闭体积，单位：m³(立方米)；

L—岩样长度，单位：m(米)；

A—岩样横截面积，单位：m²(平方米)；

Pm—岩心样本上游端的压力，单位：MPa；

Po—岩心样本下游端的初始压力，单位：MPa；

P_t2—岩心样本下游端在t₂时刻的压力，单位：MPa；

P_t1—岩心样本下游端在t₁时刻的压力，单位：MPa。

除了测量泥页岩渗透率以外，通过本实施例提供的装置还可以对泥页岩的膜效率进行测量，实验过程如下：

首先，向测试液储罐4中装入低活度溶液，向上游流体储罐3、下游流体储罐6中装入模拟孔隙流体，向围压储罐9中装入油液，完成实验液体的准备；将岩心样本装入橡胶筒106内，将橡胶筒106套装于下堵头102的凸台上，在岩心样本靠近上堵头104的一端的端面上放置参考厚度的垫环，调节上堵头104与下堵头102之间的间距，使该垫环与上堵头104接触，则完成岩心夹持器1对岩心样本的夹持固定。

需要说明的是，上述低活度溶液可以是模拟钻井液的泥浆滤液，则低活度溶液与岩心样本接触的过程就是钻井过程中钻井液液柱冲刷泥页岩井壁的模拟过程。在该过程中，泥浆滤液不断冲刷岩心样本，岩心样本的端面上形成一定厚度的泥饼，因此需要在岩心样本的端面上放置参考厚度的垫环，防止泥饼堵塞上堵头104内部的上入口通道和上出口通道，影响实验的正常进行。

其次，开启恒温箱2，将岩心样本加热至参考温度并保持该参考温度；开启围压泵8提高围压空腔内的压力、开启上游泵5对上游流体储罐3中的模拟孔隙流体进行加压，提高岩心样本上游端的压力、开启下游泵7提高岩心样本下游端的压力，并使岩心样本上下游端的压力相等(如使上、下游端压力均为5MPa)，记录此时上、下游压力变送器的示数Ps。该过程与测量泥页岩渗透率的实验的过程相同，因此不再加以赘述。

然后，将进入上堵头104内部的模拟孔隙流体更换为低活度溶液，且在更换过程中维持岩心样本的上下游端的压力不变；更换完毕后，关闭下游泵7以及下游管路上的阀门，使岩心样本的下游端封闭。

岩心样本的下游端封闭后，岩心样本的上、下游端的初始压力均为Ps，其中，岩心样本的上游端的内部孔隙中的流体为低活度溶液，而岩心样本的下游端的内部孔隙中的流体为活度高于低活度溶液的模拟孔隙流体，因而在活度差的作用下，模拟孔隙流体中的水分子会向低活度溶液中转移，使得岩心样本的下游端的压力逐渐降低，通过下游压力变送器测量该过程中不同时刻的岩心样本的下游端压力，通过压差变送器测量该过程上下游端的压力差值，用于对岩心样本的膜效率进行计算。

最后，当通过上游压力变送器测量的上游端压力、通过下游压力变送器测量的下游端压力平衡后(如将如将上游端压力与下游端压力的差值小于5％视为平衡)，关闭上游泵5、围压泵8，完成实验数据的获取，并按照下式对获取的实验数据进行计算，得到岩心样本的膜效率：

式中，σ—膜效率；

ΔPnd—实验过程中，通过压差变送器测得的岩心样本的上游端与下游端的最大压差，单位：MPa；

Pn理论—理论上岩心样本的上游端与下游端的最大压差，单位：MPa；

需要说明的是，对于测量泥页岩渗透率的实验，其本质是测量无化学势差作用(上、下游端内部孔隙中的流体均为模拟孔隙流体，因此无化学势差)、只有水力压差作用时，流体在岩心样本中的流动规律；相应地，对于测量泥页岩膜效率的实验，其本质是测量无水力压差作用(上、下游端内部孔隙中的流体压力相同，因此无水力压差)、只有化学势差作用时，流体在岩心样本中的流动规律。综合来看，上述两个实验分别从力学、化学的角度对泥页岩储层进行了研究，并且，实验得到的泥页岩渗透率及膜效率可进一步用于建立力学—化学耦合分析模型，以便于对泥页岩井壁稳定性做出更为真实的评价。

另外，需要说明的是，上述两个实验过程中使用的岩心样本均为天然岩心样本，本实施例提供的实验装置还可以使用人造岩心样本对泥页岩渗透率及膜效率进行测量。其中，为保证人造岩心样本强度接近于天然岩心样本，使用人造岩心样本进行实验前，需要对人造岩心样本进行压实，具体过程如下：

与上述实验过程相同，通过岩心夹持器1对待压实的人造岩心样本进行夹持固定；开启围压泵8，提高围压空腔内的压力(如提高至20MPa)，开启轴压泵10，提高轴压空腔内的压力(如提高至20MPa)，则滑动座受到轴压空腔内的压力向靠近上堵头104的方向发生位移，从而使得人造岩心样本受到上堵头104、滑动座之间的挤压力而被压实。

在人造岩心样本被压实的过程中，其强度逐渐增大，轴向上的可压缩性也相应减小，具体表现为，滑动座在同样的压力作用下，单位时间内向靠近上堵头104的方向的位移量减小。通过位移变送器可测量滑动座的位移距离，当滑动座的位移量小于10μm/h(单位：微米/小时)，可认为人造岩心样本已被压实，被压实的人造岩心样本可用于上述测量泥页岩渗透率、测量泥页岩膜效率的实验中。

综上所述，本实用新型实施例提供的岩心夹持器具有上入口端、上出口端、下入口端和下出口端，因而可使用上游流体储罐(或测试液储罐)及上游泵，通过上入口端及上出口端在岩心的上游端进行液体循环。相应地，可使用下游流体储罐及下游泵，通过下入口端及下出口端在岩心的下游端进行液体循环。可以看出，岩心上游端、下游端进行的液体循环各自独立，互不干扰，因此提高了泥页岩参数测量的准确性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泥页岩参数测量装置，其特征在于，所述装置包括：岩心夹持器(1)、控温箱(2)、上游流体储罐(3)、测试液储罐(4)、上游泵(5)、下游流体储罐(6)、下游泵(7)、围压泵(8)、围压储罐(9)和轴压泵(10)；

其中，所述岩心夹持器(1)位于所述控温箱(2)内，所述上游流体储罐(3)的入口端、所述测试液储罐(4)的入口端和所述上游泵(5)的出口端通过入口三通阀相连；所述上游流体储罐(3)的出口端、所述测试液储罐(4)的出口端与所述岩心夹持器(1)的上入口端通过出口三通阀相连，且所述出口三通阀与所述岩心夹持器(1)的上入口端之间有上游压力变送器；所述岩心夹持器(1)的上出口端与所述控温箱(2)外部连通；所述下游流体储罐(6)的入口端与所述下游泵(7)的出口端相连，所述下游流体储罐(6)的出口端与所述岩心夹持器(1)的下入口端相连，且所述下游流体储罐(6)与所述岩心夹持器(1)的下入口端之间有下游压力变送器，所述岩心夹持器(1)的下出口端与所述控温箱(2)外部连通；

所述围压泵(8)、所述围压储罐(9)均与所述岩心夹持器(1)内部的围压空腔连通，所述围压泵(8)与所述围压空腔之间有围压压力变送器；所述轴压泵(10)的出口端与所述岩心夹持器(1)内部的轴压空腔连通，所述轴压泵(10)与所述轴压空腔之间有轴压压力变送器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述岩心夹持器(1)包括：外筒(101)、下堵头(102)、下流体管(103)、上堵头(104)、上流体管(105)和橡胶筒(106)；

其中，所述外筒(101)包括顶盖和侧壁，所述下堵头(102)从下至上依次包括相连的底座、滑动座和第二凸台，所述侧壁与所述底座相连，所述侧壁的内壁、所述底座的上端面、所述滑动座的外壁、所述橡胶筒(106)的外壁及所述上堵头(104)的下端面围成所述围压空腔；

所述底座的内部为所述轴压空腔，所述底座上有贯穿所述底座的上端面的连接孔，所述连接孔的直径与所述滑动座的外径相等；

所述滑动座可沿所述连接孔上下移动，所述滑动座有贯穿所述滑动座的下入口通道和下出口通道，所述下入口通道和所述下出口通道分别与一个贯穿所述底座的下流体管(103)相连，所述第二凸台位于所述滑动座的上端面；

所述上堵头(104)的外径与所述侧壁的内径相等，所述上堵头(104)的下端面有第一凸台，所述上堵头(104)有贯穿所述上堵头(104)的上入口通道和上出口通道，所述上入口通道和所述上出口通道分别与一个贯穿所述底座的上流体管(105)相连；

所述橡胶筒(106)轴向的两端分别套装于所述第一凸台和所述第二凸台。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控温箱(2)包括：箱体(201)、加热电线(202)和鼓风机(203)；

所述箱体(201)上有贯穿所述箱体(201)的通风口，所述加热电线(202)位于所述箱体(201)内，所述加热电线(202)与所述通风口的距离不大于参考距离，所述加热电线(202)的两端均与所述箱体(201)的外部连通；

所述鼓风机(203)位于所述箱体(201)的外部，所述鼓风机(203)的出风口正对所述通风口。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控温箱(2)还包括：连接件(204)；

所述连接件(204)的一端与所述外筒(101)的顶盖相连，所述连接件(204)的另一端穿过所述箱体(201)与电机相连，所述电机用于通过所述连接件(204)带动所述外筒(101)上下移动。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连接件(204)为钢丝绳或者不锈钢杆中的一种。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控温箱(2)还包括：辅助件(205)；

所述辅助件(205)的一端与所述箱体(201)的内壁相连，所述辅助件(205)的另一端为挂钩；

所述外筒(101)的顶盖上有吊环，所述吊环与所述挂钩活动连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述辅助件(205)的数量为两个。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控温箱(2)还包括开关门(206)、转轴(207)、把手(208)及玻璃(209)；

所述箱体(201)上有与所述开关门(206)的尺寸相匹配的开口，所述开关门(206)通过所述转轴(207)与所述开口连接；所述把手(208)位于所述开关门(206)远离所述转轴(207)的一端，所述玻璃(209)位于所述开关门(206)上。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一外壳(11)；

所述上游流体储罐(3)、所述测试液储罐(4)、所述上游泵(5)、所述下游流体储罐(6)、所述下游泵(7)、所述围压泵(8)、所述轴压泵(10)、所述上游压力变送器、所述下游压力变送器、所述围压压力变送器及所述轴压压力变送器均位于所述第一外壳(11)内；

所述控温箱(2)位于所述第一外壳(11)的上部。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第二外壳(12)、数据采集卡、控制面板(13)及控制器；

所述数据采集卡及所述控制器均位于所述第二外壳(12)内，所述控制面板(13)位于所述第二外壳(12)的外壁，所述第二外壳(12)位于所述第一外壳(11)的上部；

所述上游压力变送器、所述下游压力变送器、所述轴压压力变送器及所述围压压力变送器均与所述数据采集卡电连接，所述控制面板(13)包括显示屏和控制按钮，所述显示屏与所述控制按钮电连接，所述控制按钮、所述数据采集卡、所述上游泵(5)、所述下游泵(7)、所述围压泵(8)及所述轴压泵(10)均与所述控制器电连接；所述控制器还与计算机电连接，所述控制器用于接收所述计算机的指令信号。

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