一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法，装置包括岩心夹持器、加压系统、热量交换单元和核磁共振设备。本发明专利技术通过加压系统实现对真实地层压力条件的模拟，考虑地层压力对岩石的孔隙骨架的影响，利用核磁共振冷冻测孔法测量岩石样品的空间分布，克服了核磁共振T2谱测孔法在孔隙测量时无法精确测量纳米级孔隙的缺点，具有测量准确性高、反映真实地层状况等特点，对深入认识真实地层压力下的储层孔隙结构、准确评估包括岩石气和致密油气在内的非常规能源资源量具有重要的现实意义。

A Measuring Device and Method for Rock Nanopore Distribution under Formation Pressure

The invention discloses a device and method for measuring rock nanopore size distribution under formation pressure conditions, which comprises a core holder, a pressure system, a heat exchange unit and a nuclear magnetic resonance device. The invention realizes the simulation of real formation pressure condition by pressure system, considers the influence of formation pressure on pore skeleton of rock, and uses nuclear magnetic resonance freezing pore measurement method to measure the spatial distribution of rock samples, overcomes the shortcoming of nuclear magnetic resonance T2 spectrum pore measurement method that can not accurately measure nano-scale pore in pore measurement, has high measurement accuracy, reflects real formation condition, etc. The characteristics have important practical significance for understanding the pore structure of reservoir under real formation pressure and accurately evaluating unconventional energy resources, including rock gas and tight oil and gas.

【技术实现步骤摘要】
一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法
本专利技术涉及地层测量
，具体为一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法。
技术介绍
近年来，随着勘探与开发技术的提高与发展，非常规油气藏成为研究的热点和难点，包括致密油气、页岩气、煤层气在内的非常规能源显示出巨大的开发潜力，页岩、致密砂岩等低渗储层中发育大量的微米-纳米级孔隙，这些复杂的孔喉系统是岩石气赋存富集的主要空间；页岩储层水力压裂后，压裂液返排或向页岩基质中运移、扩散，致密砂岩储层的开发也伴随着源源不断的油气流体的流出，从而岩石骨架和孔隙结构在地层压力下发生变化，出现孔隙缩小、裂隙闭合等现象，导致渗透率下降、产量降低等问题，因此，研究包括致密砂岩、页岩层在内的低渗储层在地层压力下的微纳米孔隙结构显得尤为重要。核磁共振法是一种岩石孔隙结构表征的常用方法，该方法是在恒定磁场作用下施加某一特定频率的射频场，使具有自旋特性的原子核与射频场发生共振并产生能级跃迁，通过测定射频场结束后原子核从非平衡态恢复至平衡态的弛豫时间(主要是横向弛豫时间T2)，对孔隙结构特征进行反演。由于页岩、致密砂岩等低渗的储集空间孔径较小，孔隙内能饱和的水量十分有限，造成核磁信号弱，信噪比低，难以准确测量和精确表征岩石孔隙结构，核磁共振冷冻测孔法的提出较好地解决了这一问题。核磁共振冷冻测孔法利用流体固、液态的核磁共振弛豫的差异，根据Gibbs-Thomson方程获得不同孔隙孔径和流体熔点之间的关系，通过由低温逐渐升温逐步记录温度和横向弛豫时间得到对应孔隙的孔径分布，从而表征孔隙结构。但是，现有的微纳米孔隙测试方法(包括核磁共振冷冻测孔法)，较少的配置有加压系统，难以考虑储层压力对于样品孔隙结构的影响，因此所得到的测试结果难以反映岩石样品在真实地层中的孔径分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置与方法，解决了现有的岩石纳米孔径分布测量装置与方法难以反映真实地层中的孔径分布的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，包括岩心夹持器，所述岩心夹持器包括无磁夹持器，所述无磁夹持器的内腔设置有岩心，所述岩心的表面套设有聚酰胺/聚乙烯复合膜，所述岩心的两侧均设置有堵头，所述堵头远离岩心的一侧与无磁夹持器的内壁连接，所述岩心夹持器放置于核磁共振仪磁体腔内，所述岩心夹持器的一侧连通有第一保温管线，所述第一保温管线远离岩心夹持器的一端连通有储液排气罐，所述储液排气罐顶部的连通有排气阀门，所述储液排气罐的左侧连通有第二保温管线，所述第二保温管线远离储液排气罐的一端连通有磁力循环泵，所述磁力循环泵的底部设置有低温恒温槽，所述低温恒温槽内腔的设置有热量散发槽，所述磁力循环泵的底部与热量散发槽连通，所述低温恒温槽内设有第二温度探头，所述岩心夹持器内设有第一温度探头，所述热量散发槽的顶部连通有第四保温管线，所述第四保温管线的表面连通有第三阀门，所述第四保温管线的一端与岩心夹持器连通，所述磁力循环泵的顶部连通有第三保温管线，所述第三保温管线的一端连通有加压系统。优选的，所述无磁夹持器的两侧均设置有不锈钢螺栓，所述不锈钢螺栓靠近堵头的一侧与堵头固定连接。优选的，所述核磁共振仪包括射频单元，所述射频单元远离岩心夹持器的一侧固定连接有梯度成像单元，所述梯度成像单元远离射频单元的一侧固定连接有磁体单元。优选的，所述加压系统包括手动泵，所述手动泵顶部的左侧连通有第一阀门，所述第一阀门的顶部连通有加压储液罐，所述手动泵的顶部与第三保温管线连通，所述第三保温管线的表面分别连通有第二阀门和压力探头。优选的，所述热量交换单元包括低温恒温槽、热量散发槽和磁力循环泵，所述低温恒温槽的内腔设置有冷却液体酒精，所述加压储液罐的内腔设置有加压制冷液。优选的，其操作方法包括以下步骤：A：对岩石样品进行预处理，制备饱和样品；B：利用加压系统对岩石样品施加一定的压力，其中可施加不同的围压及轴压，模拟真实的地层压力条件；C：调试仪器参数，利用核磁共振冷冻测孔法对不同地层压力条件下的岩石样品进行测量，同一样品条件重复测量三次；D：根据核磁共振测试结果计算分析岩石样品的孔隙结构特征，包括孔隙率、孔径分布等结构参数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过实现对真实地层压力条件的模拟，考虑地层压力对岩石的孔隙骨架的影响，利用核磁共振冷冻测孔法，克服了核磁共振T2谱测孔法在孔隙测量时无法精确测量纳米级孔隙的缺点，具有测量准确性高、反映真实地层状况等特点，对深入认识真实地层压力下的储层孔隙结构、准确评估包括岩石气和致密油气在内的非常规能源资源量具有重要的现实意义。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图中：1岩心夹持器、2岩心、3聚酰胺/聚乙烯复合膜、4无磁夹持器、5堵头、6不锈钢螺栓、7核磁共振仪、8射频单元、9梯度成像单元、10磁体单元、11第一保温管线、12磁力循环泵、13热量散发槽、14低温恒温槽、15第二温度探头、16加压系统、17加压储液罐、18第一阀门、19手动泵、20第二阀门、21压力探头、22第一温度探头、23排气阀门、24储液排气罐、25第三阀门、26第二保温管线、27第三保温管线、28第四保温管线、29热量交换单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，包括岩心夹持器1，岩心夹持器1包括无磁夹持器4，无磁夹持器4的内腔设置有岩心2，岩心2的表面套设有聚酰胺/聚乙烯复合膜3，岩心2的两侧均设置有堵头5，堵头5远离岩心2的一侧与无磁夹持器4的内壁连接，岩心夹持器1放置于核磁共振仪7中，岩心夹持器1的一侧连通有第一保温管线11，第一保温管线11远离岩心夹持器1的一端连通有储液排气罐24，储液排气罐24顶部的连通有排气阀门23，储液排气罐24的左侧连通有第二保温管线26，第二保温管线26远离储液排气罐24的一端连通有磁力循环泵12，磁力循环泵12的底部设置有低温恒温槽14，低温恒温槽14内腔的设置有热量散发槽13，磁力循环泵12的底部与热量散发槽13连通，低温恒温槽内连通有第二温度探头15，岩心夹持器内设有第一温度探头22，热量散发槽13的顶部连通有第四保温管线28，第四保温管线28的表面连通有第三阀门25，第四保温管线28的一端与岩心夹持器1连通，磁力循环泵12的顶部连通有第三保温管线27，第三保温管线27的一端连通有加压系统16，无磁夹持器4的两侧均设置有不锈钢螺栓6，不锈钢螺栓6靠近堵头5的一侧与堵头5固定连接，核磁共振仪7包括射频单元8，射频单元8远离岩心夹持器1的一侧固定连接有梯度成像单元9，梯度成像单元9远离射频单元8的一侧固定连接有磁体单元10，加压系统16包括手动泵19，手动泵19顶部的左侧连通有第一阀门18，第一阀门18的顶部连通有加压储液罐17，手动泵19的顶部与第三保温管线27连通，第三保温管线27的表面分别连通有第二阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，包括岩心夹持器(1)，其特征在于：所述岩心夹持器(1)包括无磁夹持器(4)，所述无磁夹持器(4)的内腔设置有岩心(2)，所述岩心(2)的表面套设有聚酰胺/聚乙烯复合膜(3)，所述岩心(2)的两侧均设置有堵头(5)，所述堵头(5)远离岩心(2)的一侧与无磁夹持器(4)的内壁连接，所述岩心夹持器放置于核磁共振仪(7)的磁体腔内，所述岩心夹持器(1)的一侧连通有第一保温管线(11)，所述第一保温管线(11)远离岩心夹持器(1)的一端连通有储液排气罐(24)，所述储液排气罐(24)顶部的连通有排气阀门(23)，所述储液排气罐(24)的左侧连通有第二保温管线(26)，所述第二保温管线(26)远离储液排气罐(24)的一端连通有磁力循环泵(12)，所述磁力循环泵(12)的底部设置有低温恒温槽(14)，所述低温恒温槽(14)内腔的设置有热量散发槽(13)，所述磁力循环泵(12)的底部与热量散发槽(13)连通，所述低温恒温槽(14)内设有第二温度探头(15)，所述岩心夹持器内设有第一温度探头(22)，所述热量散发槽(13)的顶部连通有第四保温管线(28)，所述第四保温管线(28)的表面连通有第三阀门(25)，所述第四保温管线(28)的一端与岩心夹持器(1)连通，所述磁力循环泵(12)的顶部连通有第三保温管线(27)，所述第三保温管线(27)的一端连通有加压系统(16)。...

【技术特征摘要】
1.一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，包括岩心夹持器(1)，其特征在于：所述岩心夹持器(1)包括无磁夹持器(4)，所述无磁夹持器(4)的内腔设置有岩心(2)，所述岩心(2)的表面套设有聚酰胺/聚乙烯复合膜(3)，所述岩心(2)的两侧均设置有堵头(5)，所述堵头(5)远离岩心(2)的一侧与无磁夹持器(4)的内壁连接，所述岩心夹持器放置于核磁共振仪(7)的磁体腔内，所述岩心夹持器(1)的一侧连通有第一保温管线(11)，所述第一保温管线(11)远离岩心夹持器(1)的一端连通有储液排气罐(24)，所述储液排气罐(24)顶部的连通有排气阀门(23)，所述储液排气罐(24)的左侧连通有第二保温管线(26)，所述第二保温管线(26)远离储液排气罐(24)的一端连通有磁力循环泵(12)，所述磁力循环泵(12)的底部设置有低温恒温槽(14)，所述低温恒温槽(14)内腔的设置有热量散发槽(13)，所述磁力循环泵(12)的底部与热量散发槽(13)连通，所述低温恒温槽(14)内设有第二温度探头(15)，所述岩心夹持器内设有第一温度探头(22)，所述热量散发槽(13)的顶部连通有第四保温管线(28)，所述第四保温管线(28)的表面连通有第三阀门(25)，所述第四保温管线(28)的一端与岩心夹持器(1)连通，所述磁力循环泵(12)的顶部连通有第三保温管线(27)，所述第三保温管线(27)的一端连通有加压系统(16)。2.根据权利要求1所述的一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，其特征在于：所述无磁夹持器(4)的两侧均设置有不锈钢螺栓(6)，所述不锈钢螺栓(6)靠近堵头(5)的一侧与堵头(5)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，其特征在于：所述核磁共振仪(7)包括射频单元(8)，所述射频单元(8)远离岩心夹持器(1)的一侧固定连接有梯度成像单元(9)，所述梯度成像单元(9)远离射频单元(8)的一侧固定连接有磁体单元(10)。4.根据权利要求1所述的一种地层压力条件下岩石纳米孔径分布测量装置，其特征在于：所述加压系统(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董艳辉，张倩，段瑞琪，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11