本發(fā)明屬于鹽巖滲透率測(cè)試，具體涉及一種鹽巖巖心樣品的滲透率測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、鹽巖由于其低孔隙度、低滲透性、可水溶開(kāi)采等特點(diǎn)，被國(guó)際公認(rèn)為地下存儲(chǔ)的優(yōu)良場(chǎng)所。圍巖的滲透性是關(guān)于地質(zhì)封存的重要指標(biāo)。測(cè)量巖心樣品滲透率的專業(yè)儀器要求樣品為柱狀形狀，測(cè)試過(guò)程中施加圍壓時(shí)，使用現(xiàn)有的三軸滲流試驗(yàn)裝置。目前，本領(lǐng)域制作巖心樣品時(shí)，要挑選裂隙較少、相對(duì)完整的大塊巖巖石樣，使用立式取芯機(jī)進(jìn)行鉆取，鉆取時(shí)要求嚴(yán)格控制好轉(zhuǎn)速，保證鉆頭鉆取均勻、巖芯完整。取芯結(jié)束后，利用巖石自動(dòng)雙面磨光機(jī)，將取芯煤樣切割成柱狀鹽巖石樣，并打磨光滑，做到兩端面平行，形成標(biāo)準(zhǔn)高徑比的柱狀鹽巖石樣。

2、然而，柱狀鹽巖石樣放置在滲透率測(cè)試儀器的樣品槽內(nèi)，樣品所含的鹽分會(huì)腐蝕樣品槽內(nèi)壁，造成儀器損傷。另外，由于受構(gòu)造應(yīng)力作用，原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造受到強(qiáng)裂破壞而產(chǎn)生碎裂、揉皺、擦光面等構(gòu)造變動(dòng)特征，導(dǎo)致現(xiàn)有的制作柱狀鹽巖石樣的過(guò)程極容易失敗，石樣的成品率不高，嚴(yán)重影響滲透率檢測(cè)效率。因此，鹽巖樣品的滲透性測(cè)試是個(gè)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鹽巖巖心樣品的滲透率測(cè)試方法，包括：

2、s1：使用鉆孔取芯機(jī)對(duì)塊狀鹽巖進(jìn)行鉆取取芯，得到巖心樣品；

3、s2：利用3d打印技術(shù)，按照滲透率測(cè)試儀器的樣品槽的內(nèi)部尺寸，打印一個(gè)中空的樣品模具，使得樣品模具的內(nèi)部尺寸等于樣品槽的內(nèi)部尺寸；

4、s3：將巖心樣品裝入樣品模具內(nèi)部的中央，在巖心樣品與樣品模具內(nèi)壁之間注入澆注料；待澆注料固化后，在巖心樣品外側(cè)形成保護(hù)層；去除樣品模具，再去除巖心樣品分別面對(duì)測(cè)試氣體輸入管和輸出管的兩端的全部或部分保護(hù)層，得到樣品塊；

5、s4：將樣品塊放入滲透率測(cè)試儀器的樣品槽中，測(cè)試氣體分別從巖心樣品兩端的裸露在外的部分輸入和輸出，進(jìn)行滲透率測(cè)試。

6、本發(fā)明為了避免鹽巖樣品內(nèi)的鹽類物質(zhì)腐蝕儀器，在巖心樣品的外部制作了一層由澆注料形成的保護(hù)層，將巖心樣品和儀器樣品槽分隔開(kāi)，保護(hù)儀器樣品槽。由于保護(hù)層的外部形狀與樣品槽的內(nèi)部形狀相同，降低了巖心樣品的制作要求，提高了樣品制作效率和成功率，大大加快了鹽巖樣品的測(cè)試效率。巖心樣品為棒狀，其中心軸的兩端分別指向巖心樣品的兩端，測(cè)試時(shí)，巖心樣品的一端面對(duì)測(cè)試氣體的輸入管，另一端面對(duì)測(cè)試氣體的輸出管，使得測(cè)試氣體通過(guò)巖心樣品。

7、可選的，步驟s1中，取一塊待測(cè)鹽巖石塊樣品，利用現(xiàn)有的立式鉆孔取芯機(jī)將鹽巖石塊進(jìn)行鉆取切割取芯，再打磨成圓柱形或近似柱狀的巖心樣品；再干燥，去除巖心樣品的水分。

8、由于之后還有澆注料包裹在巖心樣品的外部，巖心樣品只要做成近似柱狀或圓柱形就行，巖心樣品的體積小于測(cè)試儀器的樣品槽的內(nèi)部尺寸即可，對(duì)具體的形狀尺寸的要求不高。

9、可選的，步驟s1之后還包括測(cè)量巖心樣品的結(jié)構(gòu)、尺寸的步驟，具體的，使用激光和/或3d掃描儀掃描巖心樣品，獲得巖心樣品的三維立體尺寸數(shù)據(jù)；再利用圖像處理軟件（例如cad軟件），沿著巖心樣品內(nèi)流體流動(dòng)的方向，獲得該方向上的橫截面積與對(duì)應(yīng)位置之間的關(guān)系。

10、例如，對(duì)于規(guī)則形狀的巖心樣品，其內(nèi)部的流體流動(dòng)的方向平行于巖心樣品的中心軸，橫截面與中心軸垂直；對(duì)于不規(guī)則形狀的巖心樣品，其內(nèi)部的流體流動(dòng)的方向與自身中心軸具有夾角α，與中心軸垂直的橫截面與有效滲流橫截面也具有夾角α。

11、進(jìn)一步可選的，將巖心樣品的三維立體尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)入cad軟件中，測(cè)出巖心樣品沿著中心軸方向的最大長(zhǎng)度lmax，以及最小的橫截面面積amin；

12、對(duì)于規(guī)則形狀的巖心樣品，lmax和amin由三維立體尺寸數(shù)據(jù)結(jié)合常見(jiàn)公式計(jì)算即可得出，lmax為有效滲流長(zhǎng)度，amin為有效滲流橫截面積；

13、對(duì)于不規(guī)則形狀的巖心樣品，lmax為巖心樣品兩端的上限點(diǎn)和下限點(diǎn)之間的距離，l為巖心樣品的有效滲流長(zhǎng)度，不規(guī)則形狀的巖心樣品的傾斜角α由以下公式確定：

14、cosα=l/lmax

15、不規(guī)則形狀的巖心樣品的有效滲流橫截面積a由傾斜角α和amin用以下公式確定：

16、a=amin/cosα

17、可選的，步驟s2中，所述樣品模具為圓柱體，且頂部具有可拆卸的蓋子，樣品模具的所有內(nèi)壁為光滑的；蓋子上設(shè)有至少一個(gè)通孔，用于向樣品模具內(nèi)注入澆注料，優(yōu)選的，該通孔的位置對(duì)應(yīng)巖心樣品與樣品模具內(nèi)壁之間的空間。

18、可選的，步驟s3中，將巖心樣品裝入樣品模具內(nèi)，蓋上蓋子，巖心樣品的上下兩端分別抵住樣品模具的底面和蓋子的下表面，以固定巖心樣品；密封蓋子周圍，避免澆注料溢出；通過(guò)蓋子上的通孔，注入澆注料；再抽空樣品模具內(nèi)殘余的空氣，然后澆注料自然固化，即得到樣品塊。

19、所述澆注料為環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂為透明的，不被巖心樣品吸附，且不與巖心樣品反應(yīng)。

20、步驟s4中的滲透率測(cè)試方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，即將烘干后的樣品塊裝入氣測(cè)滲透率測(cè)試儀的巖心夾持器內(nèi)（即樣品槽），對(duì)樣品塊進(jìn)行滲透率測(cè)試，并記錄測(cè)試結(jié)果。

21、本發(fā)明中，為了降低巖心樣品的制作難度，對(duì)巖心樣品的側(cè)面的光滑平整度不作要求或要求不高（因?yàn)閭?cè)面為曲面，切割或打磨的難度較大），而對(duì)于巖心樣品兩端端面的平整度要求，視具體情況而定（因?yàn)槎嗣娴那懈罨虼蚰サ碾y度不高）。

22、例如，對(duì)于構(gòu)造條件較好的樣品，且時(shí)間比較充裕，巖心樣品的兩端可以打磨成平整表面，巖心樣品的兩端平整，可以分別貼合抵住樣品模具的底面和蓋子的下表面，巖心樣品的側(cè)面包裹澆注料，兩端的端面不覆蓋保護(hù)層，或只覆蓋一薄層保護(hù)層，測(cè)試前，將巖心樣品兩端面的保護(hù)層剝離，露出鹽巖端面，便于接受測(cè)試氣體檢測(cè)。

23、再例如，對(duì)于構(gòu)造條件較差的樣品，切割或打磨時(shí)，稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致樣品出現(xiàn)裂隙或破碎。針對(duì)這種情況，本發(fā)明提出了以下方案。

24、可選的，步驟s1中，還包括在巖心樣品兩端的中心分別打磨出一塊平整的部分，該部分用于對(duì)接樣品模具，以及后續(xù)測(cè)試時(shí)承接或輸出測(cè)試氣體。

25、進(jìn)一步可選的，所述巖心樣品的兩端端面的面積相等，兩端平整部分的面積也相等，平整部分的面積與巖心樣品端面面積之比不小于0.5。

26、進(jìn)一步可選的，步驟s2中，樣品模具的底部的中心設(shè)有向上凸出的下支撐臺(tái)，蓋子的下表面的中心設(shè)有向下凸出的上支撐臺(tái)；

27、下支撐臺(tái)為倒圓臺(tái)形，頂面直徑大于底面直徑，下支撐臺(tái)的頂面用于接觸并支撐巖心樣品底端中心的平整部分；

28、上支撐臺(tái)為圓臺(tái)形，頂面直徑小于底面直徑，上支撐臺(tái)的底面用于接觸并支撐巖心樣品頂端中心的平整部分。

29、經(jīng)過(guò)步驟s3的澆筑固化之后，巖心樣品的兩端除了平整部分之外，其余部分無(wú)論是凸起，還是凹陷，都會(huì)被澆注料包裹在內(nèi)，只有平整部分能露出保護(hù)層，用于測(cè)試時(shí)承接或輸出測(cè)試氣體。而且，形成的樣品塊的兩端分別具有一個(gè)圓臺(tái)形的開(kāi)口，開(kāi)口的遠(yuǎn)離巖心樣品的一側(cè)的直徑小，開(kāi)口的靠近巖心樣品的一側(cè)的直徑大，測(cè)試氣體進(jìn)入開(kāi)口后，還能沿著開(kāi)口內(nèi)壁擴(kuò)散，盡量占據(jù)巖心樣品橫截面上的大部分面積，且使得測(cè)試氣體形成向著橫截面外側(cè)和有效擴(kuò)散方向兩個(gè)方向擴(kuò)散的形式，然后再進(jìn)入巖心樣品內(nèi)繼續(xù)擴(kuò)散。測(cè)試氣體離開(kāi)巖心樣品后，在另一個(gè)開(kāi)口內(nèi)匯集聚攏，再離開(kāi)樣品塊。

30、在傳統(tǒng)的鹽巖樣品滲透率檢測(cè)時(shí)，是直接將切割打磨好的圓柱體樣品直接放入樣品槽內(nèi)，再施加圍壓，以模擬地下地層環(huán)境，圍壓直接作用于樣品表面。本發(fā)明中，在巖心樣品外加了一層完全包裹其側(cè)面的保護(hù)層，且環(huán)氧樹(shù)脂固化后有一定的強(qiáng)度，圍壓先直接作用于保護(hù)層，再間接作用于巖心樣品。因此，本發(fā)明的巖心樣品在承壓環(huán)境方面與現(xiàn)有技術(shù)略有不同，測(cè)試時(shí)巖心樣品因受力狀態(tài)的差異而可能對(duì)滲透率有一些影響。本發(fā)明考慮到這些偏差，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，將保護(hù)層對(duì)巖心樣品側(cè)面的保護(hù)作用對(duì)滲透率檢測(cè)的影響，整合成糾偏因子，在測(cè)試后確定滲透率時(shí)，需引入糾偏因子，糾正偏差，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

31、所述糾偏因子f1通過(guò)以下公式確定：

32、；

33、其中，d為樣品塊的保護(hù)層的總平均厚度，單位為cm；b為樣品槽的內(nèi)徑，單位為cm；

34、則修正后的氣體滲透率由以下公式確定：

35、；

36、式中：為修正后的氣體滲透率，單位為μm2；kg為氣體滲透率，單位為μm2；q0為氣體流量，單位為cm3/s；po為大氣壓力，單位為psi；μg為大氣壓力和測(cè)試溫度條件下氣體的粘度，單位為mpa·s；l為巖心樣品的有效滲流長(zhǎng)度，單位為cm；a為巖心樣品的有效滲流橫截面積，單位為cm2；p1為上游壓力，單位為psi；p2為下游壓力，單位為psi。

37、樣品塊的保護(hù)層的總平均厚度d為樣品塊一端端面的直徑與巖心樣品一端端面的直徑之差，巖心樣品的體積可由實(shí)驗(yàn)得到，將巖心樣品假設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)圓柱體，由其體積推算其端面直徑。例如，將巖心樣品浸泡在某液體內(nèi)（該液體不被巖心樣品吸收），浸泡前后液體體積的變化值即為巖心樣品的體積。

38、樣品塊的曲面?zhèn)让娴暮穸炔灰俗龅锰。r(shí)，說(shuō)明樣品模具與巖心樣品之間的間隙較小，澆注料容易分布不均，對(duì)測(cè)試有負(fù)面影響；太厚時(shí)，對(duì)測(cè)試也有負(fù)面影響，因此，本發(fā)明對(duì)糾偏因子的研究中，限定了d/b的數(shù)值為1/5-1/10，包括了樣品塊的絕大多數(shù)情況，且這個(gè)范圍內(nèi)的樣品塊制作成功率高、測(cè)試狀態(tài)穩(wěn)定良好。