CN2204421Y - 一种岩石扩散系数的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种岩石扩散系数的测量装置， 恒温箱内设有取样阀和岩心夹持器，岩心夹持器与取 样阀相连，气路装置通过取样阀与岩心夹持器相连， 气相色谱仪直接与取样阀相连，岩心夹持器的两个堵 头上设有两个密闭的扩散室，扩散室分别位于岩心的 两侧，并直接开口于岩心。不同时刻由取样阀在扩散 室中取得气体样品，并进行组分分析，一定时间后通 过浓度随时间的变化由非稳态扩散模型求得岩石的 扩散系数。

Description

本实用新型涉及一种用于测量岩石物性参数－－扩散系数的测量装置。
扩散是油气运移中普遍存在的过程，扩散作用的强弱对油气运移、油气藏的保存及破坏都起着极其重要的作用。准确地测定天然气烃类在岩石中的扩散系数，能更好地确定天然气藏的散失与保存情况，从而能够大致恢复天然气藏的原始聚集量，为正确地评价及寻找油气藏提供可靠的依据。目前，国外测定岩石的扩散系数主要采用改进的时滞法（克鲁斯等），这种方法只能在常压下测定，难以满足模拟地层高温高压条件的要求。石油大学在“天然气运移与封闭条件界研究”（郝石生等，石油大学研究生部，1989.10）一书中公开了采用密闭扩散室法测定岩石的扩散系数的技术，首次应用在岩心两端设立密闭扩散室以储存高压气体，在实验始末分别在两室中取样的方法确定扩散系数。由于采用人工取样，且只取两个数据点，准确度低，难以满足实际需要。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，根据非稳态扩散原理研制了一种自动取样的岩石扩散系数测定装置，在两个密闭扩散室中，使用取样阀定量取样，色谱柱直接与取样阀相连，样品由取样阀直接送入气相色谱仪的色谱柱中，因此在试验中可以取得任意多个数据点，能够更加准确地测定岩石的扩散系数。
本实用新型的目的是这样实现的：岩石扩散系数的测量装置主要由岩心夹持器、取样阀、恒温箱、气相色谱仪及气路装置组成，恒温箱内装有岩心夹持器和取样阀，取样阀与岩心夹持器相连接，气路装置通过取样阀与岩心夹持器相连；气相色谱仪直接与取样阀相接；岩心夹持器的两端分别设有堵头，其堵头内设有密闭的扩散室，其扩散室分别位于岩心两侧并直接开口于岩心；岩心的两侧与岩心夹持器堵头之间还设有长度不等的调整块，可对长度不等的岩心进行调整，其调整块长度变化范围在0.2－1厘米。取样阀由手柄、旋转轴、阀体、旋转阀组件、阀中体、分流环、底盘及接管孔组成，取样阀的旋转阀组件上设有可使取样阀在两个扩散室中能定量取样的定量管d；气路装置中还设有可使扩散室中具有相等压力的差压传感器。
本实用新型的优点是：（1）能实时、准确地反映气体扩散的全过程；（2）可以测定高于一个大气压力条件下岩石的扩散系数；（3）实现取样自动化。
本实用新型依据的原理是：在柱状岩心两侧的两密闭扩散室中充以不同组分浓度的两种气体，并使两扩散室内气体压力相等。在恒温条件下，各组分气体依靠浓度梯度的作用，通过岩心自由扩散，则两扩散室中各组分气体的浓度将随时间变化。不同时刻分别从两扩散室中采集微量的气体样品，分析其各组分浓度，一定时间后，由两扩散室中各组分浓度的变化，根据非稳态扩散模型即可求解岩心的扩散系数。
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：
图1是扩散系数测定装置的总体结构示意图；
图2是岩心夹持器的结构图；
图3是取样阀结构图；
图4是取样阀原理图。
图1为岩石扩散系数测定装置的总体结构示意图，岩心夹持器5和取样阀1放在恒温箱7内，被测岩心3放于岩心夹持器5中，在岩心夹持器5中岩心3的两侧的两个堵头上设有两个扩散室2和6，为使两扩散室充以纯净的源气，需设计一套抽空、充气、放空的气路装置9。气路装置9主要由气瓶、真空泵、压力表、差压传感器等组成，由真空泵对扩散室抽空，由气瓶提供的烃气和氮气可以分别通过阀8和10进入两扩散室2和6中，压力从压力表中读出，气路装置9中由差压传感器平衡两扩散室中的压力，使扩散室2和6中压力相等。取样阀1可以分别从两个扩散室2和6中取样，样品由载气直接带入气相色谱仪4的色谱柱进入分析系统检测气体组分浓
图2为岩心夹持器结构图，岩心3放于夹持器5中，岩心3两侧的两个堵头14和11中各有一个具有一定容积的扩散室2和6，在橡皮胶套12外加围压进行侧密封，防止气体在岩心侧面渗漏。为防止安装岩心时将岩心挤破，在岩心3的两侧与夹持器堵头11和14之间设计了长度不等的调整块13，其调整块长度变化范围在0.2－1厘米。
图3为取样阀结构图，为了在两扩散室中定量取样，使采集的样品能实时、准确地反映气体扩散情况，提高分析效果，采用取样阀1定量取样，并将所取得的样品直接送入气相色谱仪4的色谱柱中。取样阀1由手柄15、旋转轴16、阀体17、旋转阀组件18、阀中体19、分流环20和底盘21及接管孔22组成。
如图3和图4所示，旋转阀组件18上开一直槽d做为取样定量管，与其相对应，在分流环20上开三个月牙槽a、b和c和相应的接管孔22，通过孔23和24与色谱载气和气相色谱仪4相连，通过孔25和26与扩散室2或6及气路装置9相连。样品经孔25及月牙槽b进入定量管d，旋转阀组件18可由手柄15、旋转轴16带动绕轴转动，将手柄15顺时针旋转60度，载气由孔23经c将定量管d中的样品经月牙槽a及孔24带入色谱仪4中进行分析。为取得较小体积的气体样品，应尽量缩小定量管d的体积，故将其设计为直通槽式，体积约为1－2微升，从而保证了：
（1）进入色谱柱的样品量不使色谱柱超载；
（2）扩散室2及6中压力的稳定性。
以上介绍了测定岩石扩散系数的一种实施方法，根据原理要求，在保证耐压和具有一定容积的密闭扩散室的前提下，岩心夹持器5可由哈斯勒夹持器或其它类型的夹持器改制而成，还可以设计成自加热式或其它形式；取样阀1可以采用十通阀或其它类型的取样阀代替。

Claims (4)

1、一种岩石扩散系数的测量装置，由岩心夹持器、取样阀、恒温箱、气相色谱仪及气路装置组成，其特征在于：恒温箱(7)内设有取样阀(1)和岩心夹持器(5)，岩心夹持器(5)与取样阀(1)相连，气路装置(9)通过取样阀(1)与岩心夹持器(5)相连，岩心夹持器(5)的两个堵头(14)和(11)内设有两个密闭的扩散室(2)和(6)，扩散室(2)和(6)分别位于岩心(3)的两侧并直接开口于岩心(3)；气相色谱仪(4)直接与取样阀(1)相连。
2、根据权利要求1所述的岩石扩散系数的测量装置，其特征在于：岩心夹持器（5）中岩心（3）的两侧与岩心夹持器堵头（11）和（14）之间设有长度不等的调整块（13），其长度变化范围在0.2－1厘米。
3、根据权利要求1或2所述的岩石扩散系数的测量装置，其特征在于：取样阀（1）的旋转阀组件（18）上设有使取样阀（1）在扩散室（2）或（6）中可定量取样的定量管d。
4、根据权利要求1所述的岩石扩散系数的测量装置，其特征在于：气路装置（9）中设有使扩散室（2）和（6）中具有相等压力的差压传感器。
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