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原文传递一种低渗岩矿孔隙度测量系统及方法

专利名称：	一种低渗岩矿孔隙度测量系统及方法
摘要：	本发明提供了一种低渗岩矿孔隙度测量系统及方法。该系统包括：样品放置装置，具有用于放置低渗岩矿的待测样品的样品腔以及密封样品腔的端盖；第一活塞容器，通过第一隔离阀与样品腔相连；第二活塞容器，通过第二隔离阀与样品腔相连；真空阀；进气阀；阀门控制装置，用于控制第一隔离阀、第二隔离阀、真空阀和进气阀的启闭；第一压力传感器，设置在第一隔离阀和第一活塞容器之间；第二压力传感器，设置在第二隔离阀和进气阀之间；数据采集装置，用于采集第一活塞容器和第二活塞容器在压缩或后退行程中多个位置处对应的第一压力传感器和第二压力传感器采集的压力值；数据处理装置，用于根据数据采集装置采集的数据来计算获得待测样品的孔隙度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	苏州开洛泰克科学仪器科技有限公司
发明人：	周博;李荣
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910209426.0
公开号：	CN109813644A
代理机构：	北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	薛峰;白莉莉
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	215009 江苏省苏州市苏州高新区竹园路209号3号楼610
主权项：	1.一种低渗岩矿孔隙度测量系统，其特征在于，包括恒温室以及设置在所述恒温室内的孔隙度测量装置，所述孔隙度测量装置包括：样品放置装置，具有用于放置低渗岩矿的待测样品的样品腔以及密封所述样品腔的端盖；第一活塞容器，通过第一隔离阀与所述样品腔相连；第二活塞容器，通过第二隔离阀与所述样品腔相连；真空阀，与所述第二活塞容器相连，通过所述第二隔离阀与所述样品腔相连，并通过所述第一隔离阀和所述第二隔离阀与所述第一活塞容器相连；进气阀，与所述第二活塞容器相连，通过所述第二隔离阀与所述样品腔相连，并通过所述第一隔离阀和所述第二隔离阀与所述第一活塞容器相连；阀门控制装置，用于控制所述第一隔离阀、所述第二隔离阀、所述真空阀和所述进气阀的启闭；第一压力传感器，设置在所述第一隔离阀和所述第一活塞容器之间；第二压力传感器，设置在所述第二隔离阀和所述进气阀之间；数据采集装置，用于在所述阀门控制装置对各个阀启闭的控制下，采集所述第一活塞容器和所述第二活塞容器在压缩或后退行程中多个位置处对应的所述第一压力传感器和所述第二压力传感器采集的压力值；数据处理装置，用于根据所述数据采集装置采集的数据来计算获得所述待测样品的孔隙度。 2.根据权利要求1所述的低渗岩矿孔隙度测量系统，其特征在于，所述数据处理装置配置成根据所述数据采集装置在所述待测样品被放置在所述样品腔内时采集的数据来计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS，并根据所述数据采集装置在所述待测样品被移出所述样品腔时采集的数据来计算获得所述样品腔空置体积VS，再根据以下公式计算获得所述待测样品的孔隙度φ，其中，ρV为所述待测样品的视密度，m为所述待测样品的质量。 3.根据权利要求2所述的低渗岩矿孔隙度测量系统，其特征在于，所述数据处理装置配置成在所述待测样品被放置在所述样品腔后，在所述第二隔离阀缓慢关闭且所述第一隔离阀开启时，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第一测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第一测量单元的总容积Vm1；再在保持所述第一隔离阀开启、所述第二隔离阀缓慢开启且保持所述第一活塞容器的活塞位置不变时，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第一测量单元构成的第二测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第二测量单元的总容积Vm2；再在所述第一隔离阀缓慢关闭时，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第三测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第三测量单元的总容积Vm3；根据公式VFS＝Vm3-Vm2+Vm1计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS；可选地，所述数据处理装置配置成在所述待测样品被移出所述样品腔后，在所述第二隔离阀缓慢关闭且所述第一隔离阀开启时，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第四测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第四测量单元的总容积Vm4；再在保持所述第一隔离阀开启、所述第二隔离阀缓慢开启且保持所述第一活塞容器的活塞位置不变时，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第四测量单元构成的第五测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第五测量单元的总容积Vm5；再在所述第一隔离阀缓慢关闭时，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第六测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第六测量单元的总容积Vm6；根据公式VS＝Vm6-Vm5+Vm4计算获得所述样品腔空置体积VS。 4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的低渗岩矿孔隙度测量系统的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：关闭进气阀，并开启真空阀、第一隔离阀和第二隔离阀，对所述低渗岩矿孔隙度测量系统抽真空；调整所述第一活塞容器和所述第二活塞容器的活塞位置，以使所述第一活塞容器和所述样品腔内的气体自由空间的总体积与所述第二活塞容器的体积大致相等；对所述进气阀、所述真空阀、所述第一隔离阀和所述第二隔离阀分别进行启闭控制，采集所述第一活塞容器和所述第二活塞容器在压缩或后退行程中多个位置处对应的第一压力传感器和第二压力传感器采集的压力值；根据所采集的数据来计算获得所述待测样品的孔隙度。 5.根据权利要求4所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，根据所采集的数据来计算获得所述待测样品的孔隙度包括：根据所述待测样品被放置在样品放置装置的样品腔内时所采集的数据来计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS；根据所述待测样品被移出所述样品腔时所采集的数据来计算获得所述样品腔空置体积VS；根据以下公式计算获得所述待测样品的孔隙度φ，其中，ρV为所述待测样品的视密度，m为所述待测样品的质量。 6.根据权利要求5所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，在所述关闭进气阀，并开启真空阀、第一隔离阀和第二隔离阀，对所述低渗岩矿孔隙度测量系统抽真空之前，还包括将所述待测样品放置在所述样品腔内，并使所述样品放置装置的端盖密封于所述样品腔的一端；此时，所述对所述进气阀、所述真空阀、所述第一隔离阀和所述第二隔离阀分别进行启闭控制，采集所述第一活塞容器和所述第二活塞容器在压缩或后退行程中多个位置处对应的第一压力传感器和第二压力传感器采集的压力值，包括如下步骤：关闭所述真空阀，打开进气阀，并在所述低渗岩矿孔隙度测量系统增压至预设压力后关闭所述进气阀；缓慢关闭所述第二隔离阀，保持所述第一隔离阀开启，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第一测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第一测量单元的总容积Vm1；保持所述第一隔离阀开启、缓慢开启所述第二隔离阀且保持所述第一活塞容器的活塞位置不变，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第一测量单元构成的第二测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第二测量单元的总容积Vm2；缓慢关闭所述第一隔离阀，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第三测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第三测量单元的总容积Vm3；可选地，所述根据所采集的数据来计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS的步骤中，根据公式VFS＝Vm3-Vm2+Vm1计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS。 7.根据权利要求5所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，所述根据所述待测样品被放置在样品放置装置的样品腔内时所采集的数据来计算获得所述样品腔内的气体自由空间体积VFS之后，还包括利用所述真空阀泄压并将所述待测样品移出所述样品腔，重新将所述端盖密封于所述样品腔的一端；此时，所述对所述进气阀、所述真空阀、所述第一隔离阀和所述第二隔离阀分别进行启闭控制，采集所述第一活塞容器和所述第二活塞容器在压缩或后退行程中多个位置处对应的第一压力传感器和第二压力传感器采集的压力值，包括如下步骤：缓慢关闭所述第二隔离阀，保持所述第一隔离阀开启，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第四测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第四测量单元的总容积Vm4；保持所述第一隔离阀开启、缓慢开启所述第二隔离阀且保持所述第一活塞容器的活塞位置不变，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第四测量单元构成的第五测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第五测量单元的总容积Vm5；缓慢关闭所述第一隔离阀，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第六测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第六测量单元的总容积Vm6；可选地，所述根据所述待测样品被移出所述样品腔时所采集的数据来计算获得所述样品腔空置体积VS的步骤中，根据公式VS＝Vm6-Vm5+Vm4计算获得所述样品腔空置体积VS。 8.根据权利要求6所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第一测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第一测量单元的总容积Vm1，包括如下步骤：对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第一测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第一活塞容器的初始容积V10、所述第一隔离阀的内部容积Vv1以及所述样品腔内的气体自由空间体积VFS的总和V10+Vv1+VFS；测量压缩或后退行程测定结束后所述第一活塞容器相对于其初始位置时的活塞位移ΔV1f；根据公式Vm1＝V10+Vv1+VFS-ΔV1f计算获得当前所述第一测量单元的总容积Vm1；可选地，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第一测量单元构成的第二测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第二测量单元的总容积Vm2，包括如下步骤：对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第一测量单元构成的第二测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第二活塞容器的初始容积V20、所述第二隔离阀的内部容积Vv2以及所述第一测量单元的容积Vm1的总和V20+Vv2+Vm1；测量压缩或后退行程测定结束后所述第二活塞容器相对于其初始位置时的活塞位移ΔV2f；根据公式Vm2＝V20+Vv2+Vm1-ΔV2f计算获得当前所述第二测量单元的总容积Vm2；可选地，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第三测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第三测量单元的总容积Vm3，包括如下步骤：对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔内的气体自由空间体积构成的第三测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第二活塞容器的初始容积V20、所述第二隔离阀的内部容积Vv2以及所述样品腔内的气体自由空间体积VFS的总和V20+Vv2+VFS；根据公式Vm3＝V20+Vv2+VFS-ΔV2f计算获得当前所述第三测量单元的总容积Vm3；可选地，对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第四测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第四测量单元的总容积Vm4，包括如下步骤：对由所述第一活塞容器、所述第一隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第四测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第一活塞容器的初始容积V10、所述第一隔离阀的内部容积Vv1以及所述样品腔空置体积VS的总和V10+Vv1+VS；测量压缩或后退行程测定结束后所述第一活塞容器相对于其初始位置时的活塞位移ΔV1f；根据公式Vm4＝V10+Vv1+VS-ΔV1f计算获得当前所述第四测量单元的总容积Vm4；可选地，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第四测量单元构成的第五测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第五测量单元的总容积Vm5，包括如下步骤：对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述第四测量单元构成的第五测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第二活塞容器的初始容积V20、所述第二隔离阀的内部容积Vv2以及所述第四测量单元的容积Vm4的总和V20+Vv2+Vm4；测量压缩或后退行程测定结束后所述第二活塞容器相对于其初始位置时的活塞位移ΔV2f；根据公式Vm5＝V20+Vv2+Vm4-ΔV2f计算获得当前所述第五测量单元的总容积Vm5；可选地，对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第六测量单元进行压缩或后退行程的测定，并计算获得当前所述第六测量单元的总容积Vm6，包括如下步骤：对由所述第二活塞容器、所述第二隔离阀以及所述样品腔空置体积构成的第六测量单元进行压缩或后退行程的测定，计算获得所述第二活塞容器的初始容积V20、所述第二隔离阀的内部容积Vv2以及所述样品腔空置体积VS的总和V20+Vv2+VS；根据公式Vm6＝V20+Vv2+VS-ΔV2f计算获得当前所述第六测量单元的总容积Vm6。 9.根据权利要求8所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，对所述第一测量单元、所述第二测量单元、所述第三测量单元、所述第四测量单元、所述第五测量单元以及所述第六测量单元进行压缩或后退行程的测定，获取隔离阀容积Vv、活塞容器的初始容积V0以及所述样品腔待测体积Vx的总体积，其中，所述样品腔待测体积Vx为所述样品腔内的气体自由空间体积VFS或所述样品腔空置体积VS，包括如下步骤：开启隔离阀，将活塞容器和样品腔连通，并抽真空；向由所述隔离阀、所述活塞容器和所述样品腔构成的测量单元中充气至压力为P0，同时记录此时所述活塞容器的初始位置X0；保持所述隔离阀开启，在所述活塞容器的移动行程中取的多个位置，同时记录所述活塞容器位置Xi变化时对应的压力读数Pi；按照公式ΔVi＝(Xi-X0)*A计算所述移动行程中所述活塞容器容积相对变化量ΔVi，其中，A为活塞组件的腔体的截面积；计算获得所述移动行程中所述活塞容器容积相对变化量ΔVi对应的Pi；将测试时的数据点(ΔVi,Pi)整理成上行曲线，并对所述上行曲线进行拟合，从而获得所述活塞容器的初始容积V0、所述隔离阀容积Vv以及所述样品腔待测体积Vx的总和V0+Vv+Vx；可选地，对所述第一测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第一隔离阀，所述活塞容器是指所述第一活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔内的气体自由空间体积；可选地，对所述第二测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第一隔离阀和所述第二隔离阀，所述活塞容器是指所述第一活塞容器和所述第二活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔内的气体自由空间体积；可选地，对所述第三测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第二隔离阀，所述活塞容器是指所述第二活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔内的气体自由空间体积；可选地，对所述第四测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第一隔离阀，所述活塞容器是指所述第一活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔空置体积；可选地，对所述第五测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第一隔离阀和所述第二隔离阀，所述活塞容器是指所述第一活塞容器和所述第二活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔空置体积；可选地，对所述第六测量单元进行压缩或后退行程的测定时，所述隔离阀是指所述第二隔离阀，所述活塞容器是指所述第二活塞容器，所述样品腔待测体积为所述样品腔空置体积。 10.根据权利要求9所述的低渗岩矿孔隙度测量方法，其特征在于，所述计算获得所述移动行程中所述活塞容器容积相对变化量ΔVi对应的压力Pi，按照如下公式计算获得压力Pi： Vm＝V0+Vv+Vx 其中，ΔVi为所述述移动行程中所述活塞容器容积相对变化量。
所属类别：	发明专利