測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法，該方法包括：制備石英砂模型和待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的煤巖模型；檢測(cè)石英砂模型和煤巖模型的孔隙度，計(jì)算石英砂模型和煤巖模型的孔隙體積；檢測(cè)石英砂模型和煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積；計(jì)算石英砂模型和煤巖模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間；分別繪制石英砂模型和煤巖模型的自吸水排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間的關(guān)系曲線；計(jì)算煤巖模型的自吸水排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間的關(guān)系曲線的下包面積與標(biāo)準(zhǔn)曲線的下包面積的比值作為自吸潤(rùn)濕指數(shù)，確定待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的潤(rùn)濕性。本發(fā)明技術(shù)方案提高了測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的準(zhǔn)確度，從而為煤層氣開采提供了可靠的依據(jù)。
【專利說明】測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤巖潤(rùn)濕性測(cè)定【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 潤(rùn)濕是指液體在界面張力的作用下沿巖石表面流散的現(xiàn)象。所謂潤(rùn)濕性是指，當(dāng) 存在兩相非混相流體時(shí)，其中某一相流體沿固體表面延展或附著的傾向性。煤的潤(rùn)濕性是 煤的一項(xiàng)重要的物理化學(xué)性質(zhì)，它是巖石礦物與煤層流體相互作用的結(jié)果。它對(duì)煤層氣從 基質(zhì)孔隙向割理的擴(kuò)散W及煤層氣在孔隙介質(zhì)中微觀分布和流動(dòng)的難易程度有很大的影 響。研究煤的潤(rùn)濕性是高效開發(fā)煤層氣的重要基礎(chǔ)。
[0003] 目前測(cè)定巖石潤(rùn)濕性的直接方法主要有潤(rùn)濕接觸角法，但該方法測(cè)量時(shí)要求礦物 表面十分光滑，且操作時(shí)間太長(zhǎng)，所用礦物只是煤巖的主要成分，并非實(shí)際煤巖，測(cè)定結(jié)果 不能直接代表煤層的潤(rùn)濕接觸角；測(cè)定潤(rùn)濕性的間接方法主要是自吸驅(qū)替法，但由于煤巖 滲透率特低，排驅(qū)體積不易測(cè)準(zhǔn)，此方法主要用于常規(guī)砂巖測(cè)定。在煤層氣鉆井及煤層氣增 產(chǎn)施工過程中，鉆井液及增產(chǎn)液中一般有表面活性劑、絮凝劑等添加劑，該些添加劑與煤層 接觸后，將使煤巖的潤(rùn)濕性發(fā)生變化，因此，準(zhǔn)確測(cè)量煤巖的潤(rùn)濕性對(duì)提高煤層氣產(chǎn)能的方 案設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法，用W準(zhǔn)確測(cè)量煤巖的潤(rùn)濕性， 該方法包括：
[0005] 制備石英砂模型和待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的煤巖模型；將水潤(rùn)濕石英砂模型的能力作為 標(biāo)準(zhǔn)能力；
[0006] 采用孔隙度檢測(cè)儀，檢測(cè)石英砂模型和煤巖模型的孔隙度，計(jì)算石英砂模型和煤 巖模型的孔隙體積；
[0007] 利用自吸測(cè)量?jī)x器，檢測(cè)石英砂模型和煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積；根 據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收 率和自吸水無因次時(shí)間；根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算煤巖模 型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間；
[0008] 根據(jù)石英砂模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，繪制石英砂模型的自 吸水排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間的關(guān)系曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線；根據(jù)煤巖模型的自吸水排 氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，繪制煤巖模型的自吸水排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間的 關(guān)系曲線作為對(duì)比曲線；計(jì)算對(duì)比曲線的下包面積與標(biāo)準(zhǔn)曲線的下包面積的比值，作為自 吸潤(rùn)濕指數(shù)；
[0009] 根據(jù)自吸潤(rùn)濕指數(shù)，確定待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的潤(rùn)濕性；自吸潤(rùn)濕指數(shù)等于1，表明水 對(duì)待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的潤(rùn)濕能力達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)能力，水完全潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖；自吸潤(rùn)濕指 數(shù)等于零，表明水完全不能潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖，氣完全潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖；自吸潤(rùn)濕指 數(shù)越接近于0,表明待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的親氣性越強(qiáng)；自吸潤(rùn)濕指數(shù)越接近于1，表明待測(cè)潤(rùn) 濕性煤巖的親水性越強(qiáng)。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，上述方法中，根據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙 體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，包括：
[0011] 根據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積，計(jì)算石英砂模型的自吸速度；
[0012] 根據(jù)石英砂模型的自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收 率；
[0013] 繪制石英砂模型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線，得到石英砂模 型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線的斜率和截距，根據(jù)斜率、截距、石英砂 模型的自吸水時(shí)間和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水無因次時(shí)間。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，上述方法中，根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙體 積，計(jì)算煤巖模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，包括：
[0015] 根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積，計(jì)算煤巖模型的自吸速度；
[0016] 根據(jù)煤巖模型的自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算煤巖模型的自吸水排氣采收率；
[0017] 繪制煤巖模型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線，得到煤巖模型的 自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線的斜率和截距，根據(jù)斜率、截距、煤巖模型的 自吸水時(shí)間和孔隙體積，計(jì)算煤巖模型的自吸水無因次時(shí)間。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施例中，上述方法中，按照如下公式計(jì)算石英砂模型或煤巖模型的自吸 水無因次時(shí)間：
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)定煤巖潤(rùn)濕性的方法，其特征在于，包括： 制備石英砂模型和待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的煤巖模型；將水潤(rùn)濕所述石英砂模型的能力作為 標(biāo)準(zhǔn)能力； 采用孔隙度檢測(cè)儀，檢測(cè)所述石英砂模型和煤巖模型的孔隙度，計(jì)算石英砂模型和煤 巖模型的孔隙體積； 利用自吸測(cè)量?jī)x器，檢測(cè)所述石英砂模型和煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積；根 據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收 率和自吸水無因次時(shí)間；根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間、自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算煤巖模 型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間； 根據(jù)石英砂模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，繪制石英砂模型的自吸水 排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間的關(guān)系曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線；根據(jù)所述煤巖模型的自吸水 排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，繪制煤巖模型的自吸水排氣采收率與自吸水無因次時(shí)間 的關(guān)系曲線作為對(duì)比曲線；計(jì)算所述對(duì)比曲線的下包面積與所述標(biāo)準(zhǔn)曲線的下包面積的比 值，作為自吸潤(rùn)濕指數(shù)； 根據(jù)所述自吸潤(rùn)濕指數(shù)，確定待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的潤(rùn)濕性；所述自吸潤(rùn)濕指數(shù)等于1，表 明水對(duì)所述待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的潤(rùn)濕能力達(dá)到了所述標(biāo)準(zhǔn)能力，水完全潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕性煤 巖；所述自吸潤(rùn)濕指數(shù)等于零，表明水完全不能潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖，氣完全潤(rùn)濕待測(cè)潤(rùn)濕 性煤巖；所述自吸潤(rùn)濕指數(shù)越接近于0,表明所述待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的親氣性越強(qiáng)；所述自吸 潤(rùn)濕指數(shù)越接近于1，表明所述待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的親水性越強(qiáng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間、自吸水 體積和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，包括 ： 根據(jù)石英砂模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積，計(jì)算石英砂模型的自吸速度； 根據(jù)石英砂模型的自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水排氣采收率； 繪制石英砂模型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線，得到所述石英砂模 型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線的斜率和截距，根據(jù)所述斜率、截距、石 英砂模型的自吸水時(shí)間和孔隙體積，計(jì)算石英砂模型的自吸水無因次時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間、自吸水體 積和孔隙體積，計(jì)算煤巖模型的自吸水排氣采收率和自吸水無因次時(shí)間，包括： 根據(jù)煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積，計(jì)算所述煤巖模型的自吸速度； 根據(jù)煤巖模型的自吸水體積和孔隙體積，計(jì)算煤巖模型的自吸水排氣采收率； 繪制煤巖模型的自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線，得到所述煤巖模型的 自吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線的斜率和截距，根據(jù)所述斜率、截距、煤巖模 型的自吸水時(shí)間和孔隙體積，計(jì)算煤巖模型的自吸水無因次時(shí)間。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，按照如下公式計(jì)算石英砂模型或煤巖模型 的自吸水無因次時(shí)間：
其中，tD為石英砂模型或煤巖模型的自吸水無因次時(shí)間，a為石英砂模型或煤巖模型自 吸速度與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線的斜率；b為石英砂模型或煤巖模型自吸速度 與自吸水排氣采收率倒數(shù)的關(guān)系曲線中直線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)；VP為石英砂模型或煤巖模型的 孔隙體積；t為石英砂模型或煤巖模型的自吸水時(shí)間。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制備石英砂模型和待測(cè)潤(rùn)濕性煤巖的 煤巖模型包括： 選取石英砂充填到一填砂筒中并壓實(shí)，將所述填砂筒的端面用篩網(wǎng)封住，形成石英砂 模型； 將要測(cè)定潤(rùn)濕性的煤巖粉碎成煤粉，稱取所述煤粉充填到另一填砂筒中并壓實(shí)，將所 述填砂筒的端面用篩網(wǎng)封住，形成煤巖模型。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自吸測(cè)量?jī)x器包括：恒溫箱；電子天平， 固定在所述恒溫箱的頂部；實(shí)驗(yàn)燒杯，設(shè)置在所述恒溫箱的內(nèi)部；采集裝置，與所述電子天 平連接；所述石英砂模型或煤巖模型懸掛在所述電子天平的下端； 測(cè)量開始時(shí)，將所述石英砂模型或煤巖模型放入所述實(shí)驗(yàn)燒杯的水中，打開電子天平， 通過與電子天平連接的采集裝置采集不同時(shí)刻石英砂模型或煤巖模型的重量，直到重量不 變?yōu)橹?，獲取所述石英砂模型和煤巖模型的自吸水時(shí)間和自吸水體積。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述采集裝置為電腦，與所述電子天平連 接。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)燒杯下設(shè)置有用于調(diào)整燒杯高度 的升降架。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述孔隙度檢測(cè)儀為氦孔隙度檢測(cè)儀。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK104502239SQ201410841172
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】楊恒林, 汪偉英, 田中蘭, 趙梓彤, 柯文麗, 胡振華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院, 長(zhǎng)江大學(xué)