一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)及氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)及氣體滲透監(jiān)測(cè)方法。系統(tǒng)包括：氣源、參比室、巖樣室、壓力傳感器、閥門A、閥門B和閥門C，將閥門B、參比室、壓力傳感器、閥門C和巖樣室設(shè)置在封閉機(jī)箱內(nèi)，靠近巖樣室的一側(cè)機(jī)箱設(shè)置有門；機(jī)箱內(nèi)或者機(jī)箱外設(shè)置有示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置；機(jī)箱外設(shè)置有計(jì)算機(jī)，分別與壓力傳感器和示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置連接。方法包括：在巖樣體積測(cè)試過程中，通過示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)機(jī)箱內(nèi)系統(tǒng)是否發(fā)生滲漏；當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警。本發(fā)明可以使系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏，提高工作效率，保證測(cè)試精度。
【專利說明】一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)及氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)領(lǐng)域，進(jìn)一步地說，是涉及一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)及氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖樣孔隙度測(cè)定過程中，氣體法是測(cè)定巖樣實(shí)體(骨架)體積的一種較為成熟的方法。其原理是:根據(jù)波義耳定律，一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的情況下，它的壓力與體積成反比。將參比室與巖樣室通過管線連結(jié)，管線上裝有氣體壓力傳感器(或壓力表)和閥門，當(dāng)在參比室中裝入一定壓力(P1)的氣體(空氣或氮?dú)獾?，在等溫條件下，將氣體輸送到巖樣室中，氣體壓力將下降，直至平衡，此時(shí)的壓力稱為平衡壓力(P2)。
[0003]此時(shí)，下列公式成立:
[0004]P1^1=P2* (V^V1)-------------------------------------------(I)
[0005]其中=V1為參比室和參比室到閥門之間管線體積之和；
[0006]V2為巖樣室和巖樣室到閥門之間管線體積之和；
[0007]當(dāng)將實(shí)體體積為V3的巖樣放入巖樣室中時(shí)，重復(fù)上述過程，下列公式成立:
[0008]PfV1=P2* (V^V1 — V3)
[0009]V3=V2+V1-P1*V1/P2------------------------------------------(2)
[0010]由此可見，由于V2、V1和P1均為已知，只要測(cè)得裝入巖樣后的平衡壓力P2，用公式
(2)可以計(jì)算巖樣實(shí)體體積，平衡壓力P2是準(zhǔn)確計(jì)算巖樣實(shí)體體積的關(guān)鍵參數(shù)。
[0011]操作過程(參見附圖)是:
[0012](I)在閥門A關(guān)閉、閥門B、C打開的狀態(tài)下，取下巖樣室頂蓋，將巖樣放入巖樣室，安裝并加緊頂蓋；
[0013](2)關(guān)閉閥門C，打開閥門A、閥門B，使氣體進(jìn)入?yún)⒈仁遥⑦_(dá)到一定的壓力；
[0014](3)關(guān)閉閥門B，打開閥門C，此時(shí)氣體不斷進(jìn)入到巖樣室以及巖樣的孔隙中，氣體壓力下降，在沒有氣體滲漏的條件下，經(jīng)過一段時(shí)間之后壓力達(dá)到平衡，此時(shí)測(cè)得的壓力為平衡壓力；
[0015]從原理和操作過程來看，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。但也存在一定的缺陷和風(fēng)險(xiǎn)。
[0016]①參比室與巖樣室由管線連結(jié),管線上附有壓力傳感器(或壓力表)、閥門，巖樣室附有活動(dòng)的頂蓋，在操作過程中，存在氣體滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生滲漏，將影響平衡壓力的準(zhǔn)確檢測(cè)；
[0017]②在操作過程(3)，因巖樣而異，壓力達(dá)到平衡所需要的時(shí)間有很大的差異，有的僅幾分鐘，有的需幾十分鐘才能達(dá)到平衡。在此過程中，是氣體發(fā)生了滲漏？還是正常的平衡過程？操作人員難以判斷，致使工作效率、甚至測(cè)試質(zhì)量受到影響。
[0018]為此，非常需要一種氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法，使儀器的關(guān)鍵部件及其連結(jié)點(diǎn)的密封性能處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，以保證工作效率和測(cè)試質(zhì)量。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)及氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法?？梢允瓜到y(tǒng)處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏，提高工作效率，保證測(cè)試精度。
[0020]本發(fā)明的目的之一是提供一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)。
[0021]包括:氣源、參比室、巖樣室、壓力傳感器、閥門A、閥門B和閥門C，氣源依次連接參比室和巖樣室，壓力傳感器和閥門C設(shè)置在參比室和巖樣室之間的管線上，閥門A和閥門B設(shè)置在氣源和參比室之間的管線上，
[0022]將閥門B、參比室、壓力傳感器、閥門C和巖樣室設(shè)置在封閉機(jī)箱內(nèi)，靠近巖樣室的一側(cè)機(jī)箱設(shè)置有門，可取放巖樣；
[0023]所述機(jī)箱內(nèi)或者機(jī)箱外設(shè)置有示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置；
[0024]所述機(jī)箱外設(shè)置有計(jì)算機(jī)，分別與壓力傳感器和示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置連接。
[0025]本發(fā)明的目的之二是提供一種巖樣體積測(cè)試過程中氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法。
[0026]包括:
[0027]在巖樣體積測(cè)試過程中，通過示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)機(jī)箱內(nèi)系統(tǒng)是否發(fā)生滲漏；
[0028]當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體的含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警。
[0029]具體包括以下步驟:
[0030](I)打開機(jī)箱的門,將巖樣放進(jìn)巖樣室后蓋緊頂蓋；
[0031](2)關(guān)閉閥門C，打開閥門A、閥門B，含示蹤氣體的氣體進(jìn)入?yún)⒈仁?；?dāng)壓力達(dá)到
0.1-0.5MPa時(shí)，關(guān)閉閥門B、打開閥門C，關(guān)閉機(jī)箱門，使機(jī)箱密封；示蹤氣體和測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入巖樣室和巖樣孔隙中；
[0032](3)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度沒有超過空氣中示蹤氣體的含量時(shí)，表明系統(tǒng)內(nèi)沒有滲漏，壓力逐漸達(dá)到平衡，采集平衡壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果；
[0033](4)當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度變化量超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警，說明系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生氣體滲漏。
[0034]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0035]一是將參比室、巖樣室、氣體密閉所涉及的管線和閥門等放置于一個(gè)相對(duì)密封的箱體中，這個(gè)箱體可以是相對(duì)密封的機(jī)箱，正面有門，方便放入取出巖樣；二是在測(cè)量氣體介質(zhì)中混入一定量的示蹤氣體，這種示蹤氣體在大氣中含量低，易于檢測(cè)，通常為氦氣、六氟化硫(SF6),在以空氣為測(cè)量介質(zhì)時(shí)，選擇氦氣；在以氦氣做為測(cè)量介質(zhì)時(shí)可選擇SF6 ;三是在箱體內(nèi)部或外部安裝示蹤氣體檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、顯示箱體中示蹤氣體的濃度變化；四是設(shè)置示蹤氣體濃度變化量報(bào)警值，一旦示蹤氣體濃度變化量達(dá)到報(bào)警值的下限，表明氣體發(fā)生滲漏，計(jì)算機(jī)即報(bào)警提示，則應(yīng)停止巖樣測(cè)試，檢查管線、確定滲漏位置，進(jìn)行密封處理。當(dāng)氣體壓力下降而計(jì)算機(jī)不報(bào)警，說明氣體正緩慢進(jìn)入巖樣的微小孔隙之中，儀器工作狀態(tài)正常，可以安心觀察壓力變化情況，直到壓力平衡。
[0036]具體可采用以下步驟:
[0037]①打開機(jī)箱的門；[0038]②取下巖樣室頂蓋將巖樣放進(jìn)巖樣室后蓋緊頂蓋；
[0039]③關(guān)閉閥門C，打開閥門A、閥門B，含示蹤氣體的氣體進(jìn)入?yún)⒈仁?；?dāng)壓力達(dá)到
0.1-0.5MPa，關(guān)閉閥門B、打開閥門C，關(guān)閉機(jī)箱的門；
[0040]④示蹤氣體和測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入巖樣室和巖樣孔隙中。
[0041]⑤當(dāng)管線及其與閥門、壓力傳感器、參比室、巖樣室連接處密封良好，壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度沒有異常變化，表明系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，一段時(shí)間后壓力將達(dá)到平衡，采集平衡壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果。
[0042]⑥打開機(jī)箱的門，取出巖樣，至此，完成了一個(gè)巖樣實(shí)體體積測(cè)定。
[0043]⑦當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警，說明系統(tǒng)發(fā)生氣體(測(cè)量介質(zhì))滲漏，則應(yīng)停止當(dāng)前巖樣檢測(cè)，檢查管線及其與各部件連接處，查找滲漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)。
[0044]參照?qǐng)D1進(jìn)彳丁進(jìn)一步說明:
[0045]閥門A為含示蹤氣體氣源的閥門，閥門B為參比室進(jìn)氣閥門，參比室為具有固定體積的腔體，壓力傳感器用于檢測(cè)參比室氣體壓力以及氣體進(jìn)入巖樣室后的平衡壓力，閥門C為巖樣室進(jìn)氣閥門，巖樣室用于放置巖樣，其頂部附有頂蓋，用于放置巖樣后蓋緊密封，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置用于示蹤氣體的監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)用于壓力參數(shù)、示蹤氣體監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集、處
理、顯示等。
[0046]將閥門B、參比室、壓力傳感器、閥門C、巖樣室及其頂蓋都放置于相對(duì)封閉的箱體中。在測(cè)試過程中，當(dāng)管線及其與閥門、壓力傳感器、參比室、巖樣室連接處密封良好，壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度沒有異常變化，表明系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，一段時(shí)間后壓力將達(dá)到平衡；當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)報(bào)警提示，說明系統(tǒng)發(fā)生氣體(測(cè)量介質(zhì))滲漏，則應(yīng)停止當(dāng)前巖樣檢測(cè)，檢查管線及其與各部件連接處，查找滲漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)。
[0047]本發(fā)明的技術(shù)方案設(shè)計(jì)合理，充分利用氣體法測(cè)定巖樣實(shí)體體積的原有資源，適當(dāng)擴(kuò)展增加硬件和軟件即可實(shí)施。本發(fā)明實(shí)施后，可以使氣體法測(cè)定巖樣體積的關(guān)鍵部件的密封性能，處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，確保關(guān)鍵參數(shù)一平衡壓力準(zhǔn)確可靠，對(duì)于提高孔隙度測(cè)試精度和工作效率具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1本發(fā)明的巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)示意圖
[0049]附圖標(biāo)記說明:
[0050]1-閥門A ；2-閥門B ；3-壓力傳感器；4~參比室;5_閥門C
[0051]6-巖樣室；7_頂蓋；8_機(jī)箱；9_示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置；10_計(jì)算機(jī)；11_氣源；
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0053]實(shí)施例:
[0054]如圖1所不,一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng),包括:氣源11、參比室4、巖樣室6、壓力傳感器3、閥門Al、閥門B2和閥門C5，氣源11依次連接參比室4和巖樣室7，壓力傳感器3和閥門C5設(shè)置在參比室4和巖樣室6之間的管線上，閥門Al和閥門B2設(shè)置在氣源11和參比室4之間的管線上，
[0055]將閥門B2、參比室4、壓力傳感器3、閥門C5和巖樣室6設(shè)置在封閉機(jī)箱8內(nèi)，靠近巖樣室6的一側(cè)機(jī)箱設(shè)置有門，可取放巖樣；
[0056]所述機(jī)箱內(nèi)或者機(jī)箱外設(shè)置有示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置9 ；
[0057]所述機(jī)箱外設(shè)置有計(jì)算機(jī)10，分別與壓力傳感器3和示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置9連接。
[0058]進(jìn)行巖樣體積測(cè)試時(shí)，
[0059]①打開機(jī)箱的門；
[0060]②取下巖樣室頂蓋將巖樣放進(jìn)巖樣室后蓋緊頂蓋；
[0061]③關(guān)閉閥門C，打開閥門A、閥門B，含示蹤氣體的氣體進(jìn)入?yún)⒈仁?；?dāng)壓力達(dá)到
0.5MPa，關(guān)閉閥門B、打開閥門C，關(guān)閉機(jī)箱的門；
[0062]④不蹤氣體氦氣和測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入巖樣室和巖樣孔隙中。
[0063]⑤當(dāng)管線及其與閥門、壓力傳感器、參比室、巖樣室連接處密封良好，壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度沒有異常變化，表明系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，2分鐘后壓力將達(dá)到平衡，采集平衡壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果。
[0064]⑥打開機(jī)箱的門,取出巖樣,至此,完成了 一個(gè)巖樣實(shí)體體積測(cè)定。
[0065]⑦當(dāng)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警，說明系統(tǒng)發(fā)生氣體(測(cè)量介質(zhì))滲漏，則應(yīng)停止當(dāng)前巖樣檢測(cè)，檢查管線及其與各部件連接處，查找滲漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)。
【權(quán)利要求】
1.一種巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)，包括:氣源、參比室、巖樣室、壓力傳感器、閥門A、閥門B和閥門C，氣源依次連接參比室和巖樣室，壓力傳感器和閥門C設(shè)置在參比室和巖樣室之間的管線上，閥門A和閥門B設(shè)置在氣源和參比室之間的管線上，其特征在于: 將閥門B、參比室、壓力傳感器、閥門C和巖樣室設(shè)置在封閉機(jī)箱內(nèi)，靠近巖樣室的一側(cè)機(jī)箱設(shè)置有門，可取放巖樣； 所述機(jī)箱內(nèi)或者機(jī)箱外設(shè)置有示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于: 所述機(jī)箱外設(shè)置有計(jì)算機(jī)，分別與壓力傳感器和示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置連接。
3.一種采用如權(quán)利要求1或2所述的巖樣體積測(cè)試系統(tǒng)的氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法，包括: 在巖樣體積測(cè)試過程中，通過示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)機(jī)箱內(nèi)系統(tǒng)是否發(fā)生滲漏。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于: 當(dāng)壓力下降,示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體滲漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: (O打開機(jī)箱的門，將巖樣放進(jìn)巖樣室后蓋緊頂蓋； (2)關(guān)閉閥門C，打開閥門A、閥門B，含示蹤氣體的氣體進(jìn)入?yún)⒈仁?；?dāng)壓力達(dá)到0.1-ο.5MPa時(shí)，關(guān)閉閥門B、打開閥門C，關(guān)閉機(jī)箱門，使機(jī)箱密封；示蹤氣體和測(cè)量介質(zhì)進(jìn)入巖樣室和巖樣孔隙中； (3)壓力下降，示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度沒有超過空氣中示蹤氣體含量時(shí)，表明系統(tǒng)內(nèi)沒有滲漏，壓力逐漸達(dá)到平衡，采集平衡壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果; (4 )當(dāng)壓力下降,示蹤氣體監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到的示蹤氣體濃度空氣中示蹤氣體含量時(shí)，計(jì)算機(jī)報(bào)警，說明系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生氣體滲漏。
【文檔編號(hào)】G01N7/10GK103575629SQ201210273356
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】鮑云杰, 騰格爾, 徐二社, 金聚暢 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院