本發(fā)明涉及一種自動檢測裝置，具體涉及一種能夠在加溫、加壓條件下進行巖石磁導率測量的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

眾所周知，隨著表層油氣田的不斷挖掘開采，淺層油氣資源變得越來越少，人們開始把探索油氣資源的目標瞄向了深層油氣田。而要對深層油氣田進行研究，就需要模擬地下深處的高溫高壓環(huán)境。通過檢測含油巖石在不同壓力和溫度條件下物理特性的變化，可以對儲油層的生成、變化和遷移等進行研究，其數(shù)據(jù)對油、氣田的開發(fā)有著重要的指導意義。

此外，頁巖氣勘探在中國南方地區(qū)已經(jīng)入一個快速發(fā)展的階段，但是由于我國復雜的地質(zhì)背景，導致頁巖氣形成與富集地質(zhì)條件的復雜，頁巖氣的勘探技術面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前，除了地震勘探以外，時頻電磁法、重磁法等傳統(tǒng)勘探技術也開始在頁巖氣勘探中嘗試應用，以應對頁巖氣勘探的復雜性。隨著這些技術的發(fā)展，磁導率作為描述巖石物理性質(zhì)的基本參數(shù)，在相關勘探技術中都是一個十分重要的參數(shù)。目前，對巖石磁導率的實驗室測量都停留在常溫常壓環(huán)境，對于地下幾千米深處的真實環(huán)境中，巖石的磁導率變化還不為所知。

因此，本領域亟需一種能夠在高溫高壓條件下進行巖石磁導率測試的系統(tǒng)和方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是將磁導率測量技術和高溫高壓實驗技術融合在一起，建立一套能夠全面模擬天然氣儲層高溫、高壓環(huán)境下的磁導率參數(shù)測試系統(tǒng)，為相關頁巖 氣勘探技術發(fā)展服務。

本發(fā)明采用增壓、加溫系統(tǒng)模擬地下天然氣儲層中的高溫、高壓環(huán)境，對現(xiàn)有的霍爾效應儀進行改造，以環(huán)繞樣品的線圈代替原配的探頭，使其滿足高溫高壓測試的要求。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于測量模擬儲層的磁導率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：高溫高壓倉、加壓裝置和磁導率測量裝置；待測樣品放置在所述高溫高壓倉內(nèi)，待測樣品外部纏繞金屬線圈；所述加壓裝置對所述高溫高壓倉內(nèi)部的待測樣品施加環(huán)向壓力；所述磁導率測量裝置通過電纜與所述高溫高壓倉內(nèi)的金屬線圈相連，為金屬線圈加載電流，并讀取所述高溫高壓倉內(nèi)產(chǎn)生的霍爾電勢值。

進一步地，所述高溫高壓倉內(nèi)還設置有溫度傳感器和壓力傳感器。

進一步地，所述高溫高壓倉的外殼采用非金屬材料制造。(如聚四氟乙烯)

進一步地，在所述高溫高壓倉外部設置紅外加溫裝置。

進一步地，所述高溫高壓倉內(nèi)部設有橡膠套管，用于包裹待測樣品，將待測樣品與所述高溫高壓倉內(nèi)壁分隔開。

進一步地，所述加壓裝置采用液壓加壓方式為所述高溫高壓倉提供壓力，液體注入到待測樣品與所述高溫高壓倉的內(nèi)壁之間。

進一步地，所述高溫高壓倉為圓柱形，側面開有小孔，通過管道將所述高溫高壓倉內(nèi)部與所述加壓裝置相連。

進一步地，所述磁導率測量裝置為霍爾效應儀。

進一步地，待測樣品的表面并行纏繞兩組金屬線圈，兩組金屬線圈連接到與所述霍爾效應儀；通過第一金屬線圈加載電流，通過第二金屬線圈反饋回霍爾電勢。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測量模擬儲層的磁導率的方法，所述方法包括以下步驟：啟動加溫加壓過程，將高溫高壓倉內(nèi)的待測樣品加溫加壓至預定值；通過磁導率測量裝置對待測樣品外部纏繞的第一金屬線圈加載電 流至預定值；通過待測樣品外部纏繞的第二金屬線圈向磁導率測量裝置反饋回霍爾電勢；以及基于霍爾電勢計算待測樣品的磁導率。

本發(fā)明的系統(tǒng)能在高溫、高壓狀態(tài)下對巖石樣品進行磁導率測量，能夠在溫度、圍壓連續(xù)變化時，記錄樣品的磁導率參數(shù)變化。

本發(fā)明的系統(tǒng)檢測時環(huán)境的最高溫度可升至一百二十攝氏度，最高壓力70兆帕，能夠很好地模擬儲層條件。

附圖說明

通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測量模擬儲層的磁導率的系統(tǒng)結構框圖。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的待測樣品纏繞線圈的示意圖。

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測量模擬儲層的磁導率的方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于測量模擬儲層的磁導率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：高溫高壓倉、加壓裝置和磁導率測量裝置；待測樣品放置在所述高溫高壓倉內(nèi)，待測樣品外部纏繞金屬線圈；所述加壓裝置對所述高溫高壓倉內(nèi)部的待測樣品施加環(huán)向壓力；所述磁導率測量裝置通過電纜與所述高溫高壓 倉內(nèi)的金屬線圈相連，為金屬線圈加載電流，并讀取所述高溫高壓倉內(nèi)產(chǎn)生的霍爾電勢值。

磁導率是表征磁介質(zhì)磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過電流后、產(chǎn)生磁通的阻力、或者是其在磁場中導通磁力線的能力。磁導率測量的原理是霍爾效應，即運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力的作用而引起的偏轉。當帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負電荷在不同側的聚積，從而形成附加的橫向電場，與此同時運動的電子還受到由于兩種積累的異種電荷形成的反向電場力的作用，隨著電荷積累的增加，當兩力大小相等(方向相反)時，則電子積累便達到動態(tài)平衡。這時建立的電場稱為霍爾電場，相應的電勢差稱為霍爾電勢，通過測量霍爾電勢可計算得到磁導率。本發(fā)明中的霍爾效應儀可在市場上購買，采用該儀器可以方便地測量材料的磁導率，但是為了適用于高溫高壓環(huán)境的測量，發(fā)明人對現(xiàn)有的霍爾效應儀進行了改造，以環(huán)繞待測樣品的線圈代替原配的探頭，使其滿足高溫高壓測試的要求。

在高溫高壓倉內(nèi)，被測樣品可被加溫、加壓，從而實現(xiàn)儲層環(huán)境的模擬，通過該裝置可以測出樣品的各個階段表現(xiàn)出的有別于常溫低壓環(huán)境下的特性。

可選地，高溫高壓倉可以是圓柱形，待測樣品在其內(nèi)部進行加溫、加壓。同時高溫高壓倉內(nèi)還可安裝溫度傳感器和壓力傳感器，對艙內(nèi)的溫度和壓力進行實時測量。對高溫高壓倉的外殼的要求是耐高溫、高壓，為了避免金屬材料對測量的影響，高溫高壓倉的外殼一般采用耐高溫、高壓的非金屬材料(如聚四氟乙烯)制造，外殼的耐壓能力還與外殼材料的厚度有關，厚度越大，耐壓能力越強。

高溫高壓倉內(nèi)部裝有橡膠套管，用于包裹待測樣品，將待測樣品與高溫高壓倉內(nèi)壁分隔開，防止液體在壓力作用下滲透到樣品中，起到保護樣品的作用。高溫高壓倉側面開有小孔，通過軟管將樣高溫高壓倉內(nèi)部與外部的加壓裝置相連，通過加壓裝置對高溫高壓倉內(nèi)部施加環(huán)向壓力(液體)。可選地，加壓裝置 采用液壓加壓方式為高溫高壓倉提供壓力，將液體注入到待測樣品與所述高溫高壓倉內(nèi)壁之間。高溫高壓倉兩端采用橡膠堵頭進行密封，堵頭中間開有小孔，供待測樣品表面纏繞的金屬線圈和/或各種傳感器引線與高溫高壓倉外的儀器連接。

高溫高壓倉外部，可以采用獨立的紅外加溫裝置，對高溫高壓倉整體進行加溫?？梢阅M高溫高壓倉內(nèi)承受的最高溫度以下的低溫環(huán)境?？蛇x地，最高溫度可以達到120攝氏度。

加壓裝置采用液壓加壓方式為高溫高壓倉提供壓力，最高壓力70兆帕。

磁導率測量裝置通過電纜與高溫高壓倉內(nèi)的金屬線圈相連，由其給金屬線圈加載電流，并讀取高溫高壓倉內(nèi)所產(chǎn)生的霍爾電勢值，計算并顯示待測樣品的磁導率。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于測量模擬儲層的磁導率的方法，所述方法包括以下步驟：啟動加溫加壓過程，將高溫高壓倉內(nèi)的待測樣品加溫加壓至預定值；通過磁導率測量裝置對待測樣品外部纏繞的第一金屬線圈加載電流至預定值；通過待測樣品外部纏繞的第二金屬線圈向磁導率測量裝置反饋回霍爾電勢；以及基于霍爾電勢計算待測樣品的磁導率。

可選地，本發(fā)明的方法也可以在溫度、壓力連續(xù)變化時，實時測量待測樣品的磁導率。例如，在啟動加溫加壓過程后，即開始通過磁導率測量裝置對待測樣品外部纏繞的第一金屬線圈加載電流；并且實時或者間隔地記錄通過待測樣品外部纏繞的第二金屬線圈反饋的霍爾電勢，從而計算測樣品的磁導率。由此可以測量從啟動加溫加壓過程到加溫加壓至預定值的整個過程中待測樣品的磁導率。

為便于理解本發(fā)明實施例的方案及其效果，以下給出一個具體應用示例。本領域技術人員應理解，該示例僅為了便于理解本發(fā)明，其任何具體細節(jié)并非意在以任何方式限制本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明一個實施例的用于測量模擬儲層的磁導率的系 統(tǒng)1包括：高溫高壓倉3、加壓裝置4和霍爾效應儀2；待測樣品7放置在高溫高壓倉3內(nèi)，待測樣品7外部纏繞金屬線圈8和9；加壓裝置4對高溫高壓倉3內(nèi)部的待測樣品7施加環(huán)向壓力；霍爾效應儀2通過電纜與高溫高壓倉3內(nèi)的金屬線圈8、9相連，為金屬線圈8、9加載電流，并讀取高溫高壓倉3內(nèi)產(chǎn)生的霍爾電勢值。加熱單元5為紅外加溫裝置，設置在高溫高壓倉3外部，為高溫高壓倉3整體加溫。

在本實施例中，高溫高壓倉3為圓柱體，待測樣品7被耐高溫、高壓的膠套6密封包裹后，放置于高溫高壓倉3內(nèi)。在本實施例中，加壓裝置4為油壓系統(tǒng)，液壓泵經(jīng)管道連接到高溫高壓倉3內(nèi)?？梢酝ㄟ^計算機控制向待測樣品的外部施加圍壓。待測樣品7可以為圓柱形，表面纏繞金屬線圈8、9，待測樣品7和金屬線圈8、9都置于膠套6內(nèi)，金屬線圈8、9通過電纜與霍爾效應儀相連?；魻栃獌x給金屬線圈8、9加載電流并讀取反饋的霍爾電勢值，從而計算磁導率。

在本實施例中，待測樣品7的表面纏繞兩組金屬線圈，第一金屬線圈8和第二金屬線圈9，兩組金屬線圈并行纏繞，每兩環(huán)之間的間隔保持在0.5厘米。金屬線圈8、9兩頭通過高溫高壓倉3兩端的孔與霍爾效應儀相連接?；魻栃獌x通過第一金屬線圈8加載電流，通過第二金屬線圈9反饋回霍爾電勢，從而計算并顯示磁導率。

參照圖3，描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測量方法。按照本實施例，提供一種用于測量模擬儲層的磁導率的方法，所述方法包括以下步驟：

首先，啟動加溫加壓過程；

將高溫高壓倉內(nèi)的待測樣品加溫加壓至預定值；

通過磁導率測量裝置對待測樣品外部纏繞的第一金屬線圈加載電流至預定值；

通過待測樣品外部纏繞的第二金屬線圈向磁導率測量裝置反饋回霍爾電勢；以及

基于霍爾電勢計算待測樣品的磁導率。

此外，本發(fā)明的方法可以利用計算機控制整個測量過程，例如預先在計算機中設置試驗溫度、壓力，并加載參數(shù)。然后啟動加溫加壓過程進行測量?？梢詫⒎答伝氐幕魻栯妱輦鬏?shù)接嬎銠C，由計算機基于霍爾電勢計算待測樣品的磁導率并顯示測量結果。

本發(fā)明采用增壓、加溫系統(tǒng)模擬地下天然氣儲層中的高溫、高壓環(huán)境，對現(xiàn)有的霍爾效應儀進行改造，以環(huán)繞樣品的線圈代替原配的探頭，使其滿足高溫高壓測試的要求；由此建立一套能夠全面模擬天然氣儲層高溫、高壓環(huán)境下的磁導率參數(shù)測試系統(tǒng)，為相關頁巖氣勘探技術發(fā)展服務。

以上已經(jīng)描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或?qū)κ袌鲋械募夹g的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。