專利名稱：一種測(cè)量二氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量ニ氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法，屬于石油化工的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
ニ氧化碳作為主要的溫室氣體，其減排問題已經(jīng)是當(dāng)今世界的熱點(diǎn)問題?？茖W(xué)家們研究表明，實(shí)現(xiàn)ニ氧化碳減排的有效方法是地質(zhì)埋存，然而在進(jìn)行ニ氧化碳地質(zhì)埋存吋，其地質(zhì)埋存場(chǎng)所的選擇顯得尤為重要。這是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)、環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及公眾都希望在進(jìn)行ニ氧化碳地質(zhì)埋存時(shí)能確保其埋存安全性，確保ニ氧化碳在地下不會(huì)超越預(yù)定的邊界，不會(huì)再次滲漏到大氣中。因此，在進(jìn)行ニ氧化碳地質(zhì)埋存之前對(duì)其埋存場(chǎng)所進(jìn)行安全性評(píng)估顯得尤為重要。ニ氧化碳在地下埋存吋，時(shí)刻處于動(dòng)態(tài)的擴(kuò)散狀態(tài)，直至達(dá)到平衡。為了評(píng)估埋存·場(chǎng)所安全性需要測(cè)定ニ氧化碳在巖石中的擴(kuò)散系數(shù)。目前常見的測(cè)定氣體在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的裝置，其原理大多基于測(cè)定氣體在巖石樣品兩端濃度的變化進(jìn)而計(jì)算出氣體在巖石中的擴(kuò)散系數(shù)。這類方法需要通過對(duì)巖石兩端氣室進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣，然后對(duì)各時(shí)間點(diǎn)氣體樣品進(jìn)行氣相色譜分析，從而計(jì)算出巖石兩端氣體濃度的變化，這樣就會(huì)在取樣瞬間對(duì)巖石兩端氣室壓力帯來影響，從而影響測(cè)量精度。并且由于需要在巖石兩端設(shè)置兩個(gè)氣室，導(dǎo)致需要測(cè)定氣體在飽和地層流體的巖石中擴(kuò)散系數(shù)時(shí)，將會(huì)使飽和的地層流體在抽真空過程中損失，影響了實(shí)驗(yàn)與地層真實(shí)條件的同一性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述針對(duì)以上的技術(shù)不足，本發(fā)明公開ー種測(cè)量ニ氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法。本發(fā)明不再通過測(cè)量ニ氧化碳的濃度來測(cè)量ニ氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)，而是通過測(cè)定ニ氧化碳?xì)怏w壓力的變化獲取ニ氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)通過校正的ニ氧化碳?xì)怏w狀態(tài)方程換算出其濃度的變化，進(jìn)而測(cè)定出ニ氧化碳?xì)怏w在巖石中的擴(kuò)散系數(shù)。本發(fā)明從根本上取消了氣室，消除了取樣對(duì)氣體壓カ造成的影響，并且將抽真空、飽和地層流體及氣體擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定一體化，從而徹底消除了抽真空過程中對(duì)巖石中飽和流體的影響。術(shù)語解釋飽和流體處理是指通過抽真空將擴(kuò)散筒中裝填樣品巖石內(nèi)部細(xì)小孔隙中的空氣全部吸出，然后利用平流泵將實(shí)驗(yàn)流體驅(qū)替入擴(kuò)散筒中，繼續(xù)注入實(shí)驗(yàn)流體會(huì)產(chǎn)生ー個(gè)憋壓，通當(dāng)壓カ憋到IOMPa時(shí)，使得擴(kuò)散筒中的實(shí)驗(yàn)流體在高壓下被壓入裝填樣品巖石的孔隙中，實(shí)現(xiàn)了裝填樣品巖石的孔隙中全部飽和上實(shí)驗(yàn)流體。發(fā)明詳述本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種測(cè)量ニ氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法，包括步驟如下
(I)對(duì)擴(kuò)散筒進(jìn)行烘干；(2)將取樣圓柱巖心或人造圓柱巖心作為裝填樣品巖石，將所述的裝填樣品巖石烘干，用密封膠將裝填樣品巖石上下兩端面密封后裝入擴(kuò)散筒中；(3)將擴(kuò)散筒抽真空；(4)利用加熱器對(duì)擴(kuò)散筒進(jìn)行加熱，恒溫至要模擬地層壓力，待用；(5)向擴(kuò)散筒中泵入實(shí)驗(yàn)流體，并加壓至lOMPa，對(duì)填裝巖石樣品進(jìn)行飽和流體處理；所述的實(shí)驗(yàn)流體為地層孔隙流體或模擬地層流體，所述模擬地層流體是與地層孔隙流體性質(zhì)相同的模擬流體；(6)繼續(xù)對(duì)擴(kuò)散筒內(nèi)部實(shí)驗(yàn)流體進(jìn)行加壓操作，加壓至要模擬地層壓カ；(7)在所述擴(kuò)散筒的底部設(shè)置有回壓閥，調(diào)整回壓閥的設(shè)定壓力，所述的設(shè)定壓カ較擴(kuò)散筒內(nèi)部壓カ小O. IMPa ；(8)向擴(kuò)散筒泵入ニ氧化碳，所述ニ氧化碳的壓力與要模擬地層壓カ相同，由于回壓閥的作用，排空擴(kuò)散筒中的實(shí)驗(yàn)流體；(9)封閉擴(kuò)散筒，利用壓カ傳感器采集擴(kuò)散筒內(nèi)的初始?jí)亥玃O、采集η個(gè)時(shí)間點(diǎn)tl tn的壓カPl Pn, (η大于等于2)；(10) Λ P為η個(gè)時(shí)間點(diǎn)的壓カPl-Pn分別與初始?jí)亥玃O的壓カ差，如，Λ PI=PI-PO、Λ P2=P2-P0、APn=Pn-PO ;將計(jì)算得到的壓降Λ Pl Λ Pn與分別與時(shí)間點(diǎn)tl
tn對(duì)應(yīng)作圖，得到AF 士的曲線圖，計(jì)算所述曲線圖中直線段部分的斜率k ；(11)將步驟(10)中的k帶入式①，
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量二氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法，其特征在于，其包括步驟如下 (1)對(duì)擴(kuò)散筒進(jìn)行烘干； (2)將取樣圓柱巖心或人造圓柱巖心作為裝填樣品巖石，將所述的裝填樣品巖石烘干，用密封膠將裝填樣品巖石上下兩端面密封后裝入擴(kuò)散筒中； (3)將擴(kuò)散筒抽真空； (4)利用加熱器對(duì)擴(kuò)散筒進(jìn)行加熱，恒溫至要模擬地層壓力，待用； (5)向擴(kuò)散筒中泵入實(shí)驗(yàn)流體，并加壓至lOMPa，對(duì)填裝巖石樣品進(jìn)行飽和流體處理；所述的實(shí)驗(yàn)流體為地層孔隙流體或模擬地層流體，所述模擬地層流體是與地層孔隙流體性質(zhì)相同的模擬流體； (6)繼續(xù)對(duì)擴(kuò)散筒內(nèi)部實(shí)驗(yàn)流體進(jìn)行加壓操作，加壓至要模擬地層壓力； (7)在所述擴(kuò)散筒的底部設(shè)置有回壓閥，調(diào)整回壓閥的設(shè)定壓力，所述的設(shè)定壓力較擴(kuò)散筒內(nèi)部壓力小O. IMPa ； (8)向擴(kuò)散筒泵入二氧化碳，所述二氧化碳的壓力與要模擬地層壓力相同，由于回壓閥的作用，排空擴(kuò)散筒中的實(shí)驗(yàn)流體； (9)封閉擴(kuò)散筒，利用壓力傳感器采集擴(kuò)散筒內(nèi)的初始?jí)毫O、采集η個(gè)時(shí)間點(diǎn)tl tn的壓力Pl Pn, η大于等于2 ； (10)ΛΡ為η個(gè)時(shí)間點(diǎn)的壓力Pl-Pn分別與初始?jí)毫O的壓力差，如，APl=Pl-PO,ΛΡ2=Ρ2-Ρ0、ΔPn=Pn-PO ;將計(jì)算得到的壓降ΛΡ1 ΛΡη與分別與時(shí)間點(diǎn)tl tn對(duì)應(yīng)作圖，得到Λ P與·^的曲線圖，計(jì)算所述曲線圖中直線段部分的斜率k ； (11)將步驟(10)中的k帶入式①，
全文摘要
本發(fā)明公開一種測(cè)量二氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)的方法。本發(fā)明不再通過測(cè)量二氧化碳的濃度來測(cè)量二氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)，而是通過測(cè)定二氧化碳?xì)怏w壓力的變化獲取二氧化碳在巖石中擴(kuò)散系數(shù)通過校正的二氧化碳?xì)怏w狀態(tài)方程換算出其濃度的變化，進(jìn)而測(cè)定出二氧化碳?xì)怏w在巖石中的擴(kuò)散系數(shù)。本發(fā)明從根本上取消了氣室，消除了取樣對(duì)氣體壓力造成的影響，并且將抽真空、飽和地層流體及氣體擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)定一體化，從而徹底消除了抽真空過程中對(duì)巖石中飽和流體的影響。
文檔編號(hào)G01N7/10GK102706779SQ20121022219
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者劉葳, 張超, 李兆敏, 李賓飛, 李松巖, 王舒華 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(華東)