KR101361547B1 - 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 - Google Patents
흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101361547B1 KR101361547B1 KR1020130160114A KR20130160114A KR101361547B1 KR 101361547 B1 KR101361547 B1 KR 101361547B1 KR 1020130160114 A KR1020130160114 A KR 1020130160114A KR 20130160114 A KR20130160114 A KR 20130160114A KR 101361547 B1 KR101361547 B1 KR 101361547B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pipeline
- fluid
- sample
- container
- vessel
- Prior art date
Links
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 87
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 132
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 65
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 5
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 53
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 14
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/286—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q involving mechanical work, e.g. chopping, disintegrating, compacting, homogenising
- G01N2001/2866—Grinding or homogeneising
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
본 발명은 제5 파이프라인(P5)을 통해 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 암체의 분쇄시료(CS)가 장입되는 시료용기를 포함하여 구성되는 시료용기부; 제3 파이프라인(P3)을 통해 제1 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제3 파이프라인(P3)과 연결되는 제2 파이프라인(P2) 및 상기 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제5 파이프라인(P5)을 통해 상기 시료용기부에 제1 유체를 공급하도록 하는, 제1 유체가 저장되는 제1 기준용기를 포함하여 구성되는 제1 기준용기부; 제4 파이프라인(P4)을 통해 제2 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제4 파이프라인(P4)과 연결되는 제2 파이프라인(P2) 및 상기 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제5 파이프라인(P5)을 통해 상기 시료용기부에 제2 유체를 공급하도록 하는, 제2 유체가 저장되는 제2 기준용기를 포함하여 구성되는 제2 기준용기부; 및 상기 제5 파이프라인(P5)과 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제1 파이프라인(P1)의 일단에 설치되며, 상기 시료용기부, 제1 기준용기부 및 제2 기준용기부 내부에 존재하는 유체를 외부로 배출하도록 하는 벤트를 포함하여 구성되는 통기부;를 포함하여 구성되되, 상기 제1 기준용기부의 제1 유체와 제2 기준용기부의 제2 유체를 각각 상기 시료용기부의 암체 분쇄시료(CS)에 투과하도록 한 후, 측정되는 압력 변화(PD) 및 평형압력(Pe) 데이터를 이용하여 암체 분쇄시료(CS)의 투과도(k), 공극률(f), 가스흡착량(q)을 산출하도록 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 제공하도록 한다.
Description
본 발명은 암체 물성측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착성질을 가지고 있는 저투과도 암체의 공극률, 투과도 및 가스의 흡착량을 측정하는 장치에 관한 것이다.
셰일가스(shale gas)는 진흙이 쌓여 만들어진 퇴적암층인 셰일층에 존재하는 천연가스로, 고유가에 따른 장기적인 대안으로 최근 급부상하고 있다. 지금까지 확인된 매장량만 187.4조 m3에 이르며 이는 전 세계가 60년간 사용할 수 있는 양으로 잠재 매장량은 최대 635조 m3 로 추정된다. 이러한 셰일가스를 포함하는 저류층은 넓은 지역에 걸쳐 연속적인 형태로 분포하며 약 2~7%의 낮은 공극율과 약 0.001 md 이하의 저투과도 특성을 갖고 있다.
선진국과 다수의 메이저 회사들은 현재 셰일가스 개발을 위해 대규모 인프라 투자를 진행하고 있다. 중국의 경우 국영기업인 SINOPEC 은 약 22억 달러를 들여 2012년 수압 파쇄 기술 회사인 FracTech의 지분 30% 인수를 추진 중에 있으며, CNPC는 2010년 메이저 석유회사인 셸(Shell)과 향후 30년간 중국의 셰일가스를 공동 개발하는 제휴를 맺었다. 우리나라 또한 셰일가스 개발을 위한 연구를 진행 중에 있다.
한편, 셰일가스를 포함하고 있는 저류층 개발 계획을 행하기 위해서는 저류층의 가스생산 메커니즘, 생산거동 예측과 관련된 물성분석이 필요하다. 그러나, 셰일가스를 포함하고 있는 저류층의 낮은 공극률, 저투과도 특성 및 수압파쇄로 인해 발생되는 균열로 인하여 현재 사용되고 있는 통상적인 물성측정법을 사용하여서는 셰일가스를 포함하는 저류층의 물성분석이 용이하지 않다는 문제가 있다. 또한, 기존에 사용하고 있는 물성측정법을 이용하여 셰일의 투과도를 측정하는 경우 실험 시료내 유동가스가 암체 표면에 흡착되는 현상이 발생하기 때문에 실제보다 더 낮은 값이 산출된다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 출원인은 흡착성질을 가지고 있는 저투과도 암체의 물성을 보다 용이하게 측정할 수 있는 물성측정장치를 강구하게 되었다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해, 흡착성질을 가지고 있는 저투과도 암체의 공극률, 투과도 및 가스의 흡착량을 측정하여 랭뮤어흡착등온선을 도출할 수 있는 암체의 물성측정장치를 제공하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제5 파이프라인을 통해 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 암체의 분쇄시료(CS)가 장입되는 시료용기를 포함하여 구성되는 시료용기부; 제3 파이프라인을 통해 제1 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제3 파이프라인과 연결되는 제2 파이프라인 및 상기 제2 파이프라인과 연결되는 제5 파이프라인을 통해 상기 시료용기부에 제1 유체를 공급하도록 하는, 제1 유체가 저장되는 제1 기준용기를 포함하여 구성되는 제1 기준용기부; 제4 파이프라인을 통해 제2 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제4 파이프라인과 연결되는 제2 파이프라인 및 상기 제2 파이프라인과 연결되는 제5 파이프라인을 통해 상기 시료용기부에 제2 유체를 공급하도록 하는, 제2 유체가 저장되는 제2 기준용기를 포함하여 구성되는 제2 기준용기부; 및 상기 제5 파이프라인과 제2 파이프라인과 연결되는 제1 파이프라인의 일단에 설치되며, 상기 시료용기부, 제1 기준용기부 및 제2 기준용기부 내부에 존재하는 유체를 외부로 배출하도록 하는 벤트를 포함하여 구성되는 통기부;를 포함하여 구성되되, 상기 제1 기준용기부의 제1 유체와 제2 기준용기부의 제2 유체를 각각 상기 시료용기부의 암체 분쇄시료에 투과하도록 한 후, 측정되는 압력 변화(PD) 및 평형압력(Pe) 데이터를 이용하여 암체 분쇄시료(CS)의 투과도(k), 공극률(f), 가스흡착량(q)을 산출하도록 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 제공하도록 한다.
상기 시료용기부는 제5 파이프라인 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제1 밸브가 설치되며, 시료용기 내부의 온도변화를 측정하기 위한 온도센서가 설치될 수 있다.
상기 제1 기준용기부는 제3 파이프라인 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제2 밸브 및 제1 기준용기에서 발생하는 압력변화를 측정하기 위해 설치되는 제1 압력센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 기준용기부는 제4 파이프라인 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제2 솔레노이드밸브 및 제2 기준용기에서 발생하는 압력변화를 측정하기 위해 설치되는 제2 압력센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2 파이프라인 상에 상기 제1 기준용기부와 제2 기준용기부에 저장되는 유체를 시료용기부에 공급을 조절할 수 있는 제1 솔레노이드밸브가 설치될 수 있다.
상기 제2 파이프라인 상에 외부의 유체저장소로부터 상기 제1 기준용기부와 제2 기준용기부로 유체의 공급을 조절할 수 있는 제4 밸브가 설치될 수 있다.
상기 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 통해 측정한 가스흡착량(q)을 통해 랭뮤어흡착등온식을 산출하는 것이 가능하다.
상기 제1 기준용기부와 제2 기준용기부 및 시료용기부를 일정한 온도로 유지시키는 항온 인큐베이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 유체와 제2 유체는 메탄, 헬륨 중 선택될 수 있다. 또한, 상기 제1 기준용기와 상기 제2 기준용기의 부피를 조절하는 부피보정키트를 포함할 수 있다. 상기 암체는 셰일일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 암체의 물성측정장치는 보다 빠르고 정확하게 흡착성질을 갖는 저투과도 암체의 공극률, 투과도 및 가스의 흡착량을 측정할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 단일의 장치에서 저투과도 암체의 랭뮤어흡착등온선을 도출할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치의 개략도를 도시한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 시료용기부(100), 제1 기준용기부(200), 제2 기준용기부(300), 통기부(400) 및 연산부(500)를 포함하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 제공한다. 상기 시료용기부(100)와 통기부(400)는 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5)을 통해서 연결되고, 상기 제1 기준용기부(200)와 제2 기준용기부(300)는 제2 파이프라인(P2)과 제3 및 제4 파이프라인(P3, P4)을 통해서 상기 시료용기부(100)와 통기부(400)에 연결된다.
상기 시료용기부(100)는 물성 분석 대상이 되는 암체 분쇄시료(CS)를 장입하여, 상기 암체 분쇄시료(CS)로 유체가 투과하도록 한다. 상기 제1 기준용기부(200)와 제2 기준용기부(300)는 상기 시료용기부(100)로 공급될 유체를 저장하고, 상기 시료용기부(100)로 유체를 유동시켜 압력 변화(PD)를 발생시킨다.
상기 제1 기준용기부(200)의 제1 압력센서(230)는 상기 제1 기준용기(210) 내부의 시간에 따른 압력 변화(PD1), 물성 측정 전 제1 기준용기(210) 내부 유체의 평형 압력(Pr01) 및 유체 유동 안정화 후의 평형 압력(Pe1)을 측정한다. 상기 제2 기준용기부(300)의 제2 압력센서(330)는 상기 제2 기준용기(310) 내부의 시간에 따른 압력 변화(PD2), 물성 측정 전 제2 기준용기(310) 내부 유체의 평형 압력(Pr02) 및 유체 유동 안정화 후 상기 제2 기준용기(310) 내부의 평형 압력(Pe2)을 측정한다. 상기 연산부(500)는 상기 제1 기준용기부(200)와 상기 제2 기준용기부(300)에서 측정한 시간에 따른 압력 변화(PD1) 및 평형 압력(Pr01, Pr02, Pe1, Pe2) 데이터를 기반으로 상기 암체 분쇄시료(CS)의 물성을 분석한다. 또한, 상기 측정이 끝난 후, 상기 시료용기부(100)로 공급되었던 유체는 상기 통기부(400)를 통해 외부로 배출되도록 구성된다.
상기 시료용기부(100)는 물성 분석 대상이 되는 암체 분쇄시료(CS)를 저장하여 유체가 상기 암체 분쇄시료(CS)를 투과할 수 있도록 하는 구성으로서, 시료용기(110), 제1 밸브(120), 온도센서(130)를 포함한다. 상기 시료용기(110)에는 물성 분석 대상이 되는 암체 분쇄시료(CS)가 저장된다. 상기 물성 분석 대상이 되는 암체 분쇄시료(CS)는 셰일일 수 있다. 상기 시료용기부(100)에는 온도센서(130)가 설치되어 상기 시료용기(110) 내부의 온도 변화를 측정할 수 있다. 또한, 상기 시료용기부(100)에는 제1 밸브(120)가 시료용기(110)와 제5 파이프라인(P5) 사이에 설치되어 있다. 상기 시료용기부(100)의 제1 밸브(120)는 상기 시료용기(110)로 유입되거나 상기 시료용기(110)에서 유출되는 유체의 흐름을 개폐하는 것으로, 수동적인 조작을 통해 개폐가 가능하다. 또한, 상기 제1 밸브(120)를 개방하면 상기 제1 파이프라인(P1)과 제5 파이프라인(P5) 및 시료용기(110) 간에 유체가 자유롭게 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 밸브(120)를 개방하면, 상기 시료용기(110)와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 사이에서, 내부의 유체가 동적 평형을 이룰 때까지 자유롭게 이동하여 상기 시료용기(110)와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5)의 내부 압력이 평형 압력(Pe)에 도달하게 된다. 상술한 바와 같은 유체의 이동은 상기 시료용기(110)와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 내부의 유체가 동적 평형을 이루어 동일한 압력을 재형성할 때까지 지속된다.
상기 제1 기준용기부(200)는 상기 시료용기부(100)에 공급되는 유체를 저장하고, 상기 제1 기준용기(210)에서 발생하는 시간에 따른 압력 변화(PD1)를 측정하는 구성으로, 제1 기준용기(210), 제2 밸브(220) 및 제1 압력센서(230)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 기준용기(210)는 상기 시료용기부(100)에 공급되는 유체, 예를 들어 헬륨 가스(He) 또는 메탄 가스(CH4)를 저장한다. 상기 제1 기준용기(210)의 입구측에는 제2 밸브(220)가 설치되어 제3 파이프라인(P3)에 연결된다. 상기 제2 밸브(220)는 상기 제1 기준용기부(200)로 공급되는 또는 상기 제1 기준용기부(200)로부터 배출되는 유체의 흐름을 수동적으로 개폐할 수 있다. 상기 제1 기준용기(210)와 제2 밸브(220) 사이에는 제1 압력센서(230)가 설치되어 상기 제1 기준용기(210) 내부의 유체 유동 전 평형 압력(Pro1), 유체 유동 간 시간에 따른 압력 변화(PD1)와 유체 유동 안정화 후 평형 압력(Pe1)을 측정한다.
상기 제1 기준용기(210)는 투과도(k) 및 공극률(f)을 측정하기 위한 유체를 저장하는 구성이고, 상기 제2 밸브(220)는 상기 제1 기준용기(210)로 주입되거나 상기 제1 기준용기(210)에서 유출되는 유체의 흐름을 개폐하는 구성이다. 상기 제1 압력센서(230)는 물성 측정 전 상기 제1 기준용기(210) 내부의 평형 압력(Pr01), 유체의 이동으로 인해 시간에 따라 발생하는 상기 제1 기준용기(210) 내부의 압력 변화(PD) 및 유체 유동 안정화 후 제2 기준용기부(300)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 평형 압력(Pe1)을 측정하기 위한 구성이다. 또한, 상기 제3 파이프라인(P3)은 상기 제1 솔레노이드밸브(610)와 연결되어 상기 시료용기부(100)로 유체가 이동하는 제2 파이프라인(P2)과 상기 제1 기준용기부(200)를 연결하기 위한 구성이다.
예를 들어, 제1 솔레노이드밸브(610) 및 제2 솔레노이드밸브(320)를 폐쇄한 상태에서 제4 밸브(620)를 개방하면, 상기 제2 파이프라인(P2)을 거쳐 상기 제3 파이프라인(P3)을 통해 상기 제1 기준용기(210)에 유체가 주입되고, 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 동적 평형을 이룰 때까지 자유롭게 이동하여, 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 평형 압력(Pr01)에 도달하게 된다. 이러한 상황에서 상기 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4)과 연결되어 있는 상기 제2 파이프라인(P2)의 일 말단과 연결된 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 개방하면, 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부 간에 다시 압력 차이가 발생하게 되고, 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부로 유입된다. 상술한 바와 같은 유체의 유동은 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부의 유체가 다시 동적 평형을 이루어 동일한 압력(Pe1)을 재형성할 때까지 지속될 수 있으며, 제1 솔레노이드 밸브(610)를 폐쇄하여 유체 공급을 중단할 수 있다. 상기 제1 솔레노이드 밸브(610)가 개방되어 있는 동안, 상기 제1 기준용기(210), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부에서 유출되어 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부로 유체가 공급되면서 발생하는 압력 변화(PD1)와 유체 유동 안정화 후 평형 압력(Pe1)은 상기 제1 압력센서(230)를 통해 측정된다.
상기 제2 기준용기부(300)는 상기 시료용기부(100)에 공급할 유체를 저장하고, 상기 제2 기준용기(310) 내부의 평형 압력(Pe2)을 측정하는 구성으로, 제2 기준용기(310), 제2 솔레노이드밸브(320), 제2 압력센서(330)를 포함하여 구성된다. 상기 제2 기준용기(310)는 상기 시료용기부(100)에 공급될 유체, 예를 들어 헬륨 가스(He) 또는 메탄 가스(CH4)를 저장한다. 상기 제2 기준용기(310)의 입구에는 상기 제2 솔레노이드밸브(320)가 설치되어 상기 제4 파이프라인(P4)의 일 말단에 연결된다. 상기 제2 솔레노이드밸브(320)는 상기 제2 시료용기(310)로 유입되거나 상기 제2 시료용기(310)에서 유출되는 유체의 흐름을 개폐하는 것으로, 측정장치의 외부에서 전자동적인 방법으로 개폐할 수 있는 밸브이다. 상기 제2 기준용기(310)와 제2 솔레노이드밸브(320) 사이에는 제2 압력센서(330)가 설치되어 제2 기준용기(310) 내부의 유체 유동 전 평형 압력(Pro2) 및 유체 유동 안정화 후 평형 압력(Pe2)을 측정할 수 있다.
상기 제2 기준용기(310)는 가스흡착량(q)을 측정하기 위한 유체를 저장하는 구성이고, 상기 제2 솔레노이드밸브(320)는 상기 제2 기준용기(310)로 주입되거나 상기 제2 기준용기(310)에서 유출되는 유체의 흐름을 전자동적인 방법으로 개폐하는 구성이다. 또한, 상기 제2 압력센서(330)는 물성 측정 전 상기 제2 기준용기(310) 내부의 평형 압력(Pr02)과 유체 유동이 안정화되어 동적 평형에 도달한 상태에서 상기 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성측정장치 내부의 평형 압력(Pe2)을 측정하기 위한 구성이다. 또한, 상기 제4 파이프라인(P4)은 상기 제1 솔레노이드밸브(610)와 연결되어 상기 시료용기부(100)로 유체가 이동하는 제2 파이프라인(P2)과 상기 제2 기준용기부(300)를 연결하기 위한 구성이다.
예를 들어, 상기 제1 솔레노이드밸브(610) 및 제2 밸브(220)를 폐쇄한 상태에서 상기 제4 밸브(620)를 개방하면, 상기 제2 파이프라인(P2)을 거쳐 상기 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4), 상기 제2 기준용기(310)에 유체가 주입되고, 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 동적 평형을 이룰 때까지 자유롭게 이동하여, 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 평형 압력(Pro2)에 도달하게 된다. 이러한 상황에서 상기 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4)과 연결되어 있는 상기 제2 파이프라인(P2)의 일 말단과 연결된 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 개방하면, 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부 간에 다시 압력 차이가 발생하게 되고, 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부로 유입된다. 상술한 바와 같은 유체의 유동은 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부의 유체가 다시 동적 평형을 이루어 동일한 압력(Pe2)을 재형성할 때까지 지속될 수 있고, 상기 제1 솔레노이드 밸브(610)를 폐쇄하여 유체 공급을 중단할 수 있다. 상기 제1 솔레노이드 밸브(610)가 개방되어 있는 동안, 유체는 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부에서 유출되어 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부로 유체가 공급된 후 유체의 이동이 안정화되어 동적 평형에 도달한 상태를 나타내는 평형 압력(Pe2)은 상기 제2 기준용기부(300)의 제2 압력센서(330)를 통해 측정된다.
상기 통기부(400)는 상기 시료용기부(100)로 유체를 공급하기 전 또는 압력 변화(PD1) 및 평형 압력(Pr01, Pr02, Pe1, Pe2)의 측정이 끝난 후 상기 시료용기부(100)와 상기 제1 기준용기부(200) 및 제2 기준용기부(300) 내부에 존재하는 유체를 외부로 배출해내는 구성으로, 벤트(410) 및 제3 밸브(420)를 포함한다. 상기 벤트(410)는 상기 시료용기부(100), 제1 기준용기부(200), 제2 기준용기부(300) 및 여러 파이프라인(P1 내지 P5)이 외부와 소통되는 통로이다. 상기 벤트(410)의 입구에는 제3 밸브(420)가 설치되어 상기 제1 파이프라인(P1)과 연결되고, 상기 제1 파이프라인(P1)에서 상기 벤트(410)로 유입되는 유체의 흐름을 개폐한다. 즉, 상기 제3 밸브(420)는 상기 시료용기부(100), 제1 기준용기부(200), 제2 기준용기부(300) 및 여러 파이프라인(P1 내지 P5)에서 상기 벤트(410)를 통해 외부로 빠져나가는 유체의 흐름을 개폐하는 것이다.
상기 연산부(500)는 상기 제1 압력센서(230)와 상기 제2 압력센서(330)에서 측정된 압력 변화(PD1 , PD2) 및 평형 압력(Pr01, Pr02, Pe1, Pe2) 데이터를 기반으로 상기 암체 분쇄시료(CS)의 물성, 즉 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f)과 투과도(k) 및 가스흡착량(q)을 분석하는 구성이다.
먼저 분석 대상 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f)은 하기 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.
상기 수학식 1에서, Vb는 암체 분쇄시료(CS)의 총 부피로 상기 시료용기(110)에 저장되기 전에 측정자가 미리 알고 있는 데이터이다. Vr과 Vs는 각각 상기 제1 기준용기(210)와 상기 시료용기(110)의 부피로, 흡착성 저투과도 암체 물성측정 장치가 구비되는 경우 이미 정해지는 고정값이다. 또한, po/zo, pro/zro 및 pe/ze는 각각 물성 측정 전 상기 시료용기(110) 내부의 가스 밀도와 상기 제1 기준용기(210) 내부의 가스 밀도, 유체 유동 안정화 후 압력 평형 상태에서 상기 물성 측정 장치 내부의 가스 밀도를 의미하며, 모두 상기 수학식 2를 통해 계산될 수 있다. 상기 수학식 2에서 p는 압력, z는 가스압축인자, T는 온도를 나타낸다. R은 이상기체상수로서 측정자가 미리 알고 있는 데이터이다. 따라서, 상기 연산부(500)는 물성 측정 전 상기 시료용기(110) 내부의 가스 밀도(po/zo)와 상기 제1 기준용기(210) 내부의 가스 밀도(pro/zro), 유체 유동 안정화 후 압력 평형 상태에서 상기 물성 측정 장치 내부의 가스 밀도(pe/ze)를 상기 수학식 1에 대입하여 분석 대상 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f)을 산출할 수 있다.
다음으로 분석 대상 암체 분쇄시료(CS)의 투과도(k)는 가스팽창법(Gas Expansion Method)을 통해 산출할 수 있다. 특히, 상기 투과도(k)는 Cui와 Bustin 등(2009)에 의해 개발된 하기 수학식 3의 해를 이용하여 산출할 수 있다.
상기 수학식 3에서, Ra는 암체 분쇄시료(CS) 입자의 반경이고, φ는 공극률, Ka는 암체 분쇄시료(CS)의 부피를 제외한 물성 측정 장치 내 가스 밀도 변화율과 암체 분쇄시료(CS) 내부의 흡착가스량 변화율의 비, μ는 가스 점성도, cg는 가스 등온압축률을 의미한다. 상기 수학식 3에서 α1은 하기 수학식 4의 첫 번째 근을 의미하고, s1은 가스잔여율(FR)-시간의 Semi-log 그래프에서 가스잔여율 변화(FR)가 일정한 구간으로부터 구해지는 하기 수학식 5의 기울기를 의미한다. 여기서, FR은 유체 유동 안정화 후 암체 분쇄시료(CS) 부피를 제외한 물성 측정 장치 내부에 있는 가스잔여율로서 하기 수학식 6과 같이 표현되며, Ka는 가스흡착량(q)과 가스 밀도의(ρ) 비를 나타내는 인자로서 하기 수학식 9로 표현된다.
상기 수학식 5에서, f0는 가스잔여율 변화(FR)가 일정한 구간으로부터 구해지는 상기 수학식 5의 y절편을 의미한다.
상기 수학식 6에서, Kc는 암체 분쇄시료(CS)의 공극을 차지하는 가스와 암체 분쇄시료(CS) 부피, 제2 기준용기(310) 부피를 제외한 물성 측정 장치 내부를 차지하는 가스의 부피비, ρc0와 ρ0는 각각 물성 측정 전 제1 기준용기(210)와 시료용기(110) 내부의 가스 밀도, 는 유체 유동 간 물성 측정 장치 내부의 가스 밀도를 의미한다. 여기서 Kc와 ρc0는 각각 하기 수학식7, 8과 같이 표현된다.
상기 수학식 7에서, ρb는 암체 분쇄시료(CS)의 밀도, Vc는 암체 분쇄시료(CS) 및 제2 기준용기(310) 부피를 제외한 물성 측정 장치의 내부 부피, M은 암체 분쇄시료(CS)의 질량을 의미한다.
상기 수학식 8은 상기 수학식 1과 수학식 6에서 설명한 인자들을 바탕으로 구성된 수학식이다. 즉, 상기 수학식 8을 구성하는 인자들에 대한 설명은 상기 수학식 1과 수학식 6에서 언급한 바와 동일하다.
상기 수학식 9에서, q는 가스흡착량이고 ρ는 장치내 가스 밀도를 의미한다. 여기서, q는 하기 수학식 10으로 표현된다.
상기 수학식 10에서, ρs는 공극을 제외한 암체 분쇄시료(CS) 입자의 밀도이고, Vstd는 표준상태(1기압, 0)에서 가스의 몰부피로 이미 정해진 고정값이다. qa는 가스함유량으로서 하기 수학식 11로 표현된다.
상기 수학식 11에서, p는 압력이고, qL과 pL은 랭뮤어지수로서 각각 가스함유량(qa)-평형압력 그래프에서 측정된 최대함유량과 최대함유량의 1/2의 함유량을 만족할 때의 압력을 의미한다. 또한, 랭뮤어지수를 구하기 위한 랭뮤어흡착등온선(Langmuir adsorption isotherm) 도출에는 하기 수학식 12를 사용한다.
상기 수학식 12에서, Ntotal (p)는 유체 유동 안정화 후 제1 기준용기부(200)를 제외한 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 내부의 가스량이고, Nref (p)는 물성 측정 전 상기 제2 기준용기부(300) 내부의 가스량, Nvoid (p)는 유체 유동 안정화 후 상기 시료용기부(100)에서 암체 분쇄시료(CS)의 입자 부피를 제외한 나머지 공간을 차지하는 가스량을 의미한다.
이하, 상기 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 이용한 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f) 및 투과도(k) 측정방법을 예시적으로 설명한다.
먼저, 전처리 과정을 거친 암체 코어샘플의 밀도를 측정한다. 이후, 암체 코어샘플을 분쇄하여 얻은 암체 분쇄시료(CS)의 무게와 부피를 측정하고 시료용기(110)에 장입한다. 다음으로, 상기 물성 측정 장치에 부착된 모든 밸브(120, 220, 320, 420, 610, 620)를 개방하여 물성 측정 장치 내의 모든 잔류 유체가 벤트(410)를 통해 빠져나가도록 한다.
상기 물성 측정 장치 내 모든 잔류 유체가 빠져나가면, 암체 분쇄시료(CS)가 장입된 상기 물성 측정 장치에서 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 폐쇄시키고, 상기 통기부(400)의 벤트(410) 및 제3 밸브(420)를 개방하여 상기 시료용기(110), 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5)의 내부 압력이 대기압(Pa)이 같아질 때까지 충분한 시간을 기다린 후, 상기 시료용기부(100)와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 내부 압력이 대기압(Pa)으로 맞춰지면 상기 통기부(400)의 벤트(410)와 제3 밸브(420)를 폐쇄시킨다.
상기 제2 기준용기부(300)의 상기 제2 솔레노이드밸브(320)를 폐쇄시킨 상태에서, 상기 제4 밸브(620)를 열어 상기 제1 기준용기(210), 상기 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부에 유체를 주입하고, 유체가 동적 평형을 유지할 때까지 기다린 후, 상기 제4 밸브(620)를 폐쇄시킨 상태에서 상기 제1 압력센서(230)로부터 상기 제1 기준용기(210) 내부의 평형압력(Pr01)을 측정한다.
상기 제1 기준용기(210), 상기 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부의 유체가 평형 압력(Pr01)에 도달한 상태에서, 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 개방시키면, 상기 시료용기(110), 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 내부로 유체의 이동이 일어난다. 상기 유체의 이동은 상기 제2 기준용기부(300)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 유체가 평형 압력(Pe1)을 형성할 때까지 지속된다.
상기 유체의 이동에 의하여 상기 제1 기준용기(210), 상기 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부의 압력 변화(PD)가 발생할 때부터 평형 압력(Pe1)을 형성하여 상기 제2 기준용기부(300)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 유체가 동적 평형에 도달할 때까지, 상기 제1 압력센서(230)는 상기 제1 기준용기(210) 내부의 압력 변화(PD1)를 일정 시간 간격(예, 10 마이크로초 내지 1초)으로 기록하고, 물성 측정 장치 내부 유체가 동적 평형에 도달한 상태를 나타내는 평형 압력(Pe1)을 측정하여 상기 연산부(500)로 전송한다. 상기 측정이 완료되면, 상기 물성 측정 장치 내의 모든 밸브(120, 220, 320, 420, 610, 620)를 개방하여 물성 측정 장치 내부의 모든 잔류 유체가 벤트(410)를 통해 빠져나가도록 한다.
상기 제1 압력센서(230)에서 측정된 상기 제1 기준용기부(200)의 평형 압력(Pr01) 및 압력 변화(PD1), 유체 이동 안정화 후의 평형 압력(Pe1)에 관한 데이터를 기반으로 상기 연산부(500)는 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f) 및 투과도(k)를 분석한다. 헬륨 가스(He)를 이용하여 상기 물성측정이 완료되면, 메탄 가스(CH4)를 이용하여 상기 물성측정을 다시 반복한다.
다음으로, 상기 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 이용하여 암체 분쇄시료(CS)의 가스흡착량(q)을 측정하고 랭뮤어흡착등온선(Langmuir adsorption isotherm)을 도출하는 방법을 예시적으로 설명한다.
상기 과정을 통해 암체 분쇄시료(CS)의 공극률(f) 및 투과도(k) 분석을 완료하면, 상기 물성 측정 장치 내의 모든 밸브(120, 220, 320, 420, 610, 620)를 개방하여 상기 물성 측정 장치 내부의 모든 잔류 유체를 벤트(410)를 통해 배출하고, 상기 암체 분쇄시료(CS)가 장입된 상기 물성 측정 장치에서 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 폐쇄시키고, 상기 통기부(400)의 벤트(410)와 제3 밸브(420)를 개방시켜 놓고, 상기 시료용기(110), 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5)의 내부 압력이 대기압(Pa)과 같아질 때까지 충분한 시간을 기다린 후, 상기 시료용기(110)의 내부 압력이 대기압(Pa)으로 맞춰지면 상기 통기부(400)의 벤트(410)와 제3 밸브(420)를 폐쇄시킨다.
상기 제1 솔레노이드밸브(610)와 제2 밸브(220), 상기 통기부(400)의 벤트(410)와 제3 밸브(420)를 폐쇄시킨 상태에서, 상기 제4 밸브(620)를 열어 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4)에 유체를 주입하고, 유체가 동적 평형을 유지할 때까지 기다린 후, 상기 제4 밸브(620)를 폐쇄시킨 상태에서, 상기 제2 압력센서(330)로부터 상기 제2 기준용기(310) 내부의 평형 압력(Pr02)을 측정한다.
상기 제2 기준용기(310) 내부의 유체가 평형 압력(Pr02)에 도달한 상태에서, 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 개방시키면, 상기 시료용기(110), 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 내부로 유체의 이동이 일어난다. 상기 유체의 이동은 상기 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 유체가 평형 압력(Pe2)을 형성할 때까지 지속된다.
상기 유체의 이동에 의하여 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부와 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5), 상기 시료용기(110) 내부의 압력 변화(PD)가 발생하여, 상기 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 유체가 동적 평형에 도달하게 되면, 상기 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 평형 압력(Pe2)을 기록하여 상기 연산부(500)로 전송한다.
상기 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 유체가 동적 평형(Pe2)에 도달하게 되면, 상기 제1 솔레노이드밸브(610)를 폐쇄시키고, 상기 통기부(400)의 벤트(410)와 제3 밸브(420)를 개방하고 상기 시료용기(110), 상기 제1 파이프라인(P1) 및 제5 파이프라인(P5) 내부의 모든 잔류 유체가 벤트(410)를 통해 빠져나가도록 한다.
상기 제2 압력센서(330)에서 측정한 유체 유동 전 상기 제2 기준용기(310) 내부의 평형압력(Pr02)과 유체 유동 안정화 후 제1 기준용기부(200)를 제외한 물성 측정 장치 내부의 평형압력(Pe2)에 관한 데이터를 기반으로 상기 연산부(500)는 암체 분쇄시료(CS)의 가스흡착량(q)을 분석한다.
상기 과정을 통해 암체 분쇄시료(CS)의 가스흡착량(q) 분석을 완료하면, 상기 제2 기준용기(310), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3) 및 제4 파이프라인(P4) 내부에 이전보다 더 높은 압력으로 유체를 주입하고 유체 유동 안정화 후 평형 압력(Pe2)에 도달하는 상기의 과정을 다시 수행하며, 이와 같은 과정을 총 10회 수행한다. 상기와 같은 과정을 10회 완료하고 가스흡착량(q) 데이터를 취득하면, 취득한 가스흡착량(q) 데이터를 통해 랭뮤어흡착등온선(Langmuir adsorption isotherm)을 도출한다.
상술한 바와 같이 측정되는 암체의 투과도(k), 공극률(f), 가스흡착량(q)과 같은 물성은 상기 암체를 구성하는 입자 표면에 존재하는 유기물의 함량에 따라 달라진다. 즉, 상기 암체를 구성하는 유기물에 의해 가스가 흡착되는 현상은 암체의 물성을 분석하는데 중요한 요소이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치에 항온 인큐베이터(600)가 추가적으로 구비된 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 상기 도 1에 도시된 물성측정장치에 항온 인큐베이터(600)가 추가적으로 구비될 수 있다. 나머지 구성요소들은 상기 도 1에 도시된 바와 동일하다. 상기 항온 인큐베이터(600)는 상기 시스템 내부의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 구성이다. 상기 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치는 유체를 이용하기 때문에, 측정에 이용되는 유체의 부피가 대기온도의 영향으로 변화하는 경우 암체의 물성 분석에 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 물성 측정 장치를 항온 인큐베이터(600) 내에 하우징시킴으로써, 상기 물성측정장치 내부의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 항온 인큐베이터(600)는 상기 시료용기부(100), 제1 기준용기부(200), 제2 기준용기부(300), 제1 파이프라인(P1), 제2 파이프라인(P2), 제3 파이프라인(P3), 제4 파이프라인(P4), 제5 파이프라인(P5), 제1 솔레노이드밸브(610), 제4 밸브(620)를 하우징할 수 있다. 상기 항온 인큐베이터(600) 내에 하우징된 부분은 일정한 온도를 유지할 수 있기 때문에, 대기온도의 영향에 의한 오차를 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명을 간단한 실험예에 의하여 설명하도록 한다. 단, 하기 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 발명자들은 도 3과 같은 구성을 갖는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치를 이용하여 해남지방의 셰일 샘플의 투과도(k) 및 공극률(f)을 측정하여 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.
| Shale | (%) | k( md ) | V L ( scf / ton ) | p L ( psia ) |
| HN(Exp.) | 6 | 0.025 | 90.23 | 111 |
상기와 같이 물성 측정 장치를 이용하여 산출된 투과도(k) 및 공극률(f), 가스흡착량(q)은 물질평형 법칙에 의해 Cui와 Bustin 등(2009)이 제안한 상기 수학식 13과 같이 표현된다. 상기 수학식 13은 암체 분쇄시료(CS) 내 가스의 유동을 나타내는 비선형방정식으로 식을 단순화시키기 위해 이동 계수(transport coefficient) 개념을 도입하고 시간에 따른 압력 변화(PD)에 대해 식을 표현함으로써 하기 수학식 14와 같이 정리할 수 있다.
상기와 같은 결과로부터 본 발명의 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치는 매우 정확하면서도 빠르게 흡착성 저투과도 암체의 물성을 측정할 수 있음을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 시료용기부 110: 시료용기
120: 제1 밸브 130: 온도센서
200: 제1 기준용기부 210: 제1 기준용기
220: 제2 밸브 230: 제1 압력센서
300: 제2 기준용기부 310: 제2 기준용기
320: 제2 솔레노이드밸브 330: 제2 압력센서
400: 통기부 410: 벤트
420: 제3 밸브 500: 연산부
600: 항온 인큐베이터 610: 제1 솔레노이드밸브
620: 제4 밸브 700: 부피보정키트
P1: 제1 파이프라인 P2: 제2 파이프라인
P3: 제3 파이프라인 P4: 제4 파이프라인
P5: 제5 파이프라인
120: 제1 밸브 130: 온도센서
200: 제1 기준용기부 210: 제1 기준용기
220: 제2 밸브 230: 제1 압력센서
300: 제2 기준용기부 310: 제2 기준용기
320: 제2 솔레노이드밸브 330: 제2 압력센서
400: 통기부 410: 벤트
420: 제3 밸브 500: 연산부
600: 항온 인큐베이터 610: 제1 솔레노이드밸브
620: 제4 밸브 700: 부피보정키트
P1: 제1 파이프라인 P2: 제2 파이프라인
P3: 제3 파이프라인 P4: 제4 파이프라인
P5: 제5 파이프라인
Claims (11)
- 제5 파이프라인(P5)을 통해 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 암체의 분쇄시료(CS)가 장입되는 시료용기(110)를 포함하여 구성되는 시료용기부(100);
제3 파이프라인(P3)을 통해 제1 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제3 파이프라인(P3)과 연결되는 제2 파이프라인(P2) 및 상기 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제5 파이프라인(P5)을 통해 상기 시료용기부(100)에 제1 유체를 공급하도록 하는, 제1 유체가 저장되는 제1 기준용기(210)를 포함하여 구성되는 제1 기준용기부(200);
제4 파이프라인(P4)을 통해 제2 유체의 유입 및 유출이 행해지며, 상기 제4 파이프라인(P4)과 연결되는 제2 파이프라인(P2) 및 상기 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제5 파이프라인(P5)을 통해 상기 시료용기부(100)에 제2 유체를 공급하도록 하는, 제2 유체가 저장되는 제2 기준용기(310)를 포함하여 구성되는 제2 기준용기부(300); 및
상기 제5 파이프라인(P5)과 제2 파이프라인(P2)과 연결되는 제1 파이프라인(P1)의 일단에 설치되며, 상기 시료용기부(100), 제1 기준용기부(200) 및 제2 기준용기부(300) 내부에 존재하는 유체를 외부로 배출하도록 하는 벤트(410)를 포함하여 구성되는 통기부(400);를 포함하여 구성되되,
상기 제1 기준용기부(200)의 제1 유체와 제2 기준용기부(300)의 제2 유체를 각각 상기 시료용기부(100)의 암체 분쇄시료(CS)에 투과하도록 한 후, 측정되는 압력 변화(PD) 및 평형압력(Pe) 데이터를 이용하여 암체 분쇄시료(CS)의 투과도(k), 공극률(f), 가스흡착량(q)을 산출하도록 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시료용기부(100)는 제5 파이프라인(P5) 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제1 밸브(120)가 설치되며, 시료용기(110) 내부의 온도변화를 측정하기 위한 온도센서(130)가 설치되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 기준용기부(200)는 제3 파이프라인(P3) 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제2 밸브(220) 및 제1 기준용기(210)에서 발생하는 압력변화를 측정하기 위해 설치되는 제1 압력센서(230)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 기준용기부(300)는 제4 파이프라인(P4) 상에 유체의 유입 및 유출을 조정하는 제2 솔레노이드밸브(320) 및 제2 기준용기(310)에서 발생하는 압력변화를 측정하기 위해 설치되는 제2 압력센서(330)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 파이프라인(P2) 상에 상기 제1 기준용기부(200)와 제2 기준용기부(300)에 저장되는 유체를 시료용기부(100)에 공급을 조절할 수 있는 제1 솔레노이드밸브(610)가 설치되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 파이프라인(P2) 상에 외부의 유체저장소로부터 상기 제1 기준용기부(200)와 제2 기준용기부(300)로 유체의 공급을 조절할 수 있는 제4 밸브(620)가 설치되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 암체 물성측정장치를 통해 측정한 가스흡착량(q)을 통해 랭뮤어흡착등온식을 산출하는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 기준용기부(200)와 제2 기준용기부(300) 및 시료용기부(100)를 일정한 온도로 유지시키는 항온 인큐베이터(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 유체와 제2 유체는 메탄, 헬륨 중 선택되는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 기준용기(210)와 상기 제2 기준용기(310)의 부피를 조절하는 부피보정키트(700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 암체는 셰일인 것을 특징으로 하는 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130160114A KR101361547B1 (ko) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130160114A KR101361547B1 (ko) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101361547B1 true KR101361547B1 (ko) | 2014-02-13 |
Family
ID=50270608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130160114A KR101361547B1 (ko) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101361547B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109100482A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-28 | 山东省水利科学研究院 | 一种可根据监测结果多方位调节的土壤研究装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211648A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-08-06 | Hitachi Ltd | 半固体状物質の物性測定方法及び物性測定装置 |
| JPH11337631A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 強磁場低温物性測定装置 |
| JP2004012149A (ja) | 2002-06-03 | 2004-01-15 | Seiko Epson Corp | 液体物性測定装置 |
| US20100250215A1 (en) | 2009-03-30 | 2010-09-30 | Object Reservoir, Inc. | Methods of modeling flow of gas within a reservoir |
-
2013
- 2013-12-20 KR KR1020130160114A patent/KR101361547B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11211648A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-08-06 | Hitachi Ltd | 半固体状物質の物性測定方法及び物性測定装置 |
| JPH11337631A (ja) * | 1998-05-22 | 1999-12-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 強磁場低温物性測定装置 |
| JP2004012149A (ja) | 2002-06-03 | 2004-01-15 | Seiko Epson Corp | 液体物性測定装置 |
| US20100250215A1 (en) | 2009-03-30 | 2010-09-30 | Object Reservoir, Inc. | Methods of modeling flow of gas within a reservoir |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109100482A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-28 | 山东省水利科学研究院 | 一种可根据监测结果多方位调节的土壤研究装置 |
| CN109100482B (zh) * | 2018-07-13 | 2023-09-22 | 山东省水利科学研究院 | 一种可根据监测结果多方位调节的土壤研究装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103994943B (zh) | 一种煤/页岩等温吸附实验装置 | |
| CA2897679C (en) | Apparatus and methodology for measuring properties of microporous material at multiple scales | |
| CN103994960B (zh) | 一种煤/页岩等温吸附实验方法 | |
| CN103616322B (zh) | 低渗透岩石渗透率非稳态测定方法 | |
| US11530971B2 (en) | Device and method for measuring horizontal/vertical permeability of hydrate reservoir | |
| KR101384386B1 (ko) | 저 투과성 암체의 물성 측정 시스템 | |
| CN102607991B (zh) | 煤/页岩吸附量测定装置 | |
| CN107271340B (zh) | 用于模拟油气藏轻烃垂向微渗漏的实验装置 | |
| CN106442044B (zh) | 一种非常规致密砂岩油定量模拟实验样品的制作方法 | |
| CN110566195A (zh) | 地层条件下考虑束缚水的气藏应力敏感性评价实验方法 | |
| KR101446172B1 (ko) | 석탄 코어에 포함된 석탄가스의 함유량을 측정하는 석탄가스 측정장치 | |
| WO2022161137A1 (zh) | 岩石动态物性测量系统 | |
| CN104914122A (zh) | 模拟储层条件的核磁共振岩心测量装置 | |
| CN107014698A (zh) | 一种岩石高温压缩系数和渗透率的测量装置及测量方法 | |
| CN203908915U (zh) | 一种煤/页岩等温吸附实验装置 | |
| CN109709017A (zh) | 一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器及其测试方法 | |
| CN115046897A (zh) | 基质-裂缝间非稳态传质效率及形状因子确定方法及装置 | |
| KR101361547B1 (ko) | 흡착성 저투과도 암체 물성측정장치 | |
| CN110927359B (zh) | 一种低渗透多孔介质取心过程中损失气含量实验测试装置及方法 | |
| CN104568674A (zh) | 压力控制装置及其气体扩散系数测量装置 | |
| CN108872529A (zh) | 用于测量页岩破裂甲烷散失的模拟实验装置及其方法 | |
| CN113670768B (zh) | 海相页岩原位气量恢复的确定方法、装置及系统 | |
| CN202442934U (zh) | 煤/页岩吸附量测定装置 | |
| CN111693676B (zh) | 一种多孔介质中原油泡点压力测定系统及方法 | |
| CN209513540U (zh) | 一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161228 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180102 Year of fee payment: 5 |