CN106198344B - 基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法，其中，该装置包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，第一倍增容器与天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；第二倍增容器与氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；围压跟踪泵与第一扩散室和第二扩散室之间的岩心夹持器相连。本发明实施例解决了两扩散室之间的压差的存在而导致的测量结果不准确的问题，同时可对扩散注入的整个过程进行自动化操作，减少人工操作的误差，有效提高了测量结果准确性。

Description

基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法。

背景技术

扩散是指烃类气体在浓度梯度的作用下，气体分子从高浓度区通过各种介质向低浓度区自由迁移达到平衡的一种物理过程。扩散作用是油气运移的重要机理之一，它对于油气，特别是天然气(由于分子小，重量轻，活动性强，所以在地下具有较强的扩散性)的运移、聚集、成藏、保存和破坏都起着至关重要的作用。

对于已经聚集的气藏，除盖层自身的封闭能力、断层的影响之外，盖层岩石对于烃类的扩散能力是影响气藏后期改造、破坏的最重要因素；然而，除了作为常规传统的破坏因素，扩散在天然气运移、聚集和成藏过程也可能产生积极的作用和贡献，尤其在非常规致密砂岩、页岩气等领域。扩散系数作为描述天然气通过岩石扩散速度快慢的重要评价参数，是天然气扩散充注量和散失量计算必不可少的重要参数。

实验室测定扩散系数多采用间接方法，即实验测定一定时间内通过样品的扩散量或浓度，再由这些实测值通过公式确定或求得扩散系数值。常规测得的扩散系数由于受实验温压条件及地质时间的限制，与实际地质条件下的岩石真正扩散能力存在着偏差，并且在地质时期中随着埋深增加、压实成岩作用的增强，天然气扩散系数在不同地质时期也是不同的。

由此可见，最大程度接近实际地质高温高压条件测定岩石烃类扩散系数，对于准确评价岩石中烃类扩散能力，评估天然气扩散充注量和扩散散失量，开展常规、非常天然气的运移、聚集、成藏及保存研究及资源评价都具有极其重要的作用。

目前，实验室测定岩石中烃类扩散系数时一般都采用人工增压注气的方式，即通过手动控制进气的速度和流量，使扩散室注气压力达到实验所需压力，然而，人工操作不可避免会存在误差，使得两扩散室的压力不平衡或速度不一致。由于扩散系数一般都是较小的数值，两侧扩散室压差的存在必然会导致两侧气体不是互相扩散而是在压力的作用下一侧气体向另一侧渗透，使得最终结果不准确，这种现象在高温高压实验条件下尤为明显。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，以达到减少两扩散室之间的压差的目的，该测定设备包括：

天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、增压注入泵、围压跟踪泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，其中，

所述天然气气源与所述第一倍增容器相连，在所述天然气气源和所述第一倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀；

所述氮气气源与所述第二倍增容器相连，在所述氮气气源和所述第二倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀；

所述差压传感器，连接在所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间，且连接在所述第一调压阀和所述第二调压阀之间，用于检测所述第一倍增容器与所述第二倍增容器之间的压差；

所述第一倍增容器与所述天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与增压注入泵相连；

所述第二倍增容器与所述氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；

所述围压跟踪泵与所述第一扩散室和所述第二扩散室之间的岩心夹持器相连；

所述第一位移变送器与所述第一扩散室相连，所述第二位移变送器与所述第二扩散室相连，用于在所述岩心夹持器两端扩散室内气体压力不同的情况下，进行伸缩调整。

在一个实施方式中，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器的承压能力大于等于80MPa，耐温大于等于220℃。

在一个实施方式中，所述差压传感器的承压能力大于等于80MPa，精度为0.01MPa。

在一个实施方式中，上述气体扩散系数测定设备还包括：第一压力传感器、第一微调阀、第二压力传感器和第二微调阀，其中，

所述第一微调阀以支路的方式连接在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间；

所述第二微调阀以支路的方式连接在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间。

在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间连接有第三气动阀和第六气动阀，其中，所述第三气动阀设置在靠近所述第一调压阀的一侧，所述第六气动阀设置在靠近所述第一倍增容器的一侧，所述第一压力传感器设置在所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路上，位于所述第三气动阀和所述第六气动阀之间，所述第一微调阀设置在所述第六气动阀和所述第三气动阀所在通路的第一支路上，在所述第一支路上设置有第四气动阀，所述第四气动阀位于所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路与所述第一微调阀之间，所述第一倍增容器与所述第一扩散室之间连接有第八气动阀；

在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间连接有第一气动阀和第五气动阀，其中，所述第一气动阀设置在靠近所述第二调压阀的一侧，所述第五气动阀设置在靠近所述第二倍增容器的一侧，所述第二压力传感器设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路上，位于所述第五气动阀和所述第一气动阀之间，所述第二微调阀设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路的第二支路上，在所述第二支路上设置有第二气动阀，所述第二气动阀位于所述第一气动阀和所述第五气动阀所在通路与所述第二微调阀之间，所述第二倍增容器与所述第二扩散室之间连接有第七气动阀。

在一个实施方式中，所述增压注入泵与所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间连接有第九气动阀。

在一个实施方式中，上述气体扩散测定设备还包括：控制器，分别与所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀相连，用于对所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀的开闭状态和开闭时间进行控制。

在一个实施方式中，所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀为不锈钢材质。

在一个实施方式中，所述第一倍增容器包括：第一上腔体和第一下腔体，其中，第一上腔体的容积小于第一下腔体的容积，在所述第一上腔体和第一下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第一上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第一下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第一下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第一上腔体中的气体；

所述第二倍增容器包括：第二上腔体和第二下腔体，其中，第二上腔体的容积小于第二下腔体的容积，在所述第二上腔体和第二下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第二上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第二下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第二下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第二上腔体中的气体。

本发明实施例还提供了一种通过上述基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置进行基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定方法，包括：

调节第一调压阀和第二调压阀，控制天然气气源向第一倍增容器注气，控制氮气气源向第二倍增容器注气；

根据差压传感器检测到的压差，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中压力相对大的倍增容器自动向外排气，直至所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中的压力相等；

控制所述第一倍增容器中的气体进入第一扩散室，控制所述第二倍增容器中的气体进入第二扩散室；

控制增压注入泵将所述第一倍增容器、所述第一扩散室、所述第二倍增容器和所述第二扩散室中的气体进行同步压缩。

在一个实施方式中，在控制增压注入泵将所述第一倍增容器、所述第一扩散室、所述第二倍增容器和所述第二扩散室中的气体进行同步压缩的过程中，还包括：控制围压跟踪泵使得岩心夹持器的围压与所述第一扩散室和所述第二扩散室中的压力以预定的压差同步增长。

在本发明实施例中，提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，该装置包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，利用同一增压注入泵对两个倍增容器同步增压，使得两扩散室的压力相等，以达到平衡气体扩散的目的，通过上述方式解决了现有技术中，因为两扩散室之间的压差的存在而导致的测量结果不准确的技术问题，达到了有效提高测量结果准确性的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是现有的岩石中烃类气体扩散系数测定设备的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定方法的方法流程图；

图4是根据本发明实施例的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置的另一结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

通过图1所示的岩石中烃类气体扩散系数测定设备测定岩石中烃类扩散系数时，一般采用人工增压注气的方式，即通过手动控制进气的速度和流量，使扩散室注气压力达到实验所需压力。为了解决人工增压注气方式所导致的两个扩散室的压力不平衡的现象。提供了一种气体扩散系数测定设备，该设备可以取代原有的扩散系数测定装置的手动增压***，从而保证两个扩散室的平衡注气，减少了因人工注气而造成的两边压力不平衡增加现象，减少了扩散时一端扩散室内气体由压差影响进入另一侧扩散室的可能性，保证了实验结果的准确性。同时，在该岩石中烃类气体扩散系数测定设备中增加了围压跟踪装置，围压可根据注气平衡压力在保证二者压差的基础上随之增长，避免由于压差过大对铅套和样品进行损坏，保证了设备的使用安全。根据扩散原理改进的实验设备可以确保实验测得的数据准确，为开展天然气扩散充注量、散失量评价提供科学的数据支持，对盖层封闭机理研究和封气能力评价具有重要意义，应用前景广阔。

如图2所示，为本发明实施例提供的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置示意图，包括：

天然气气源1、氮气气源2、第一倍增容器7、第二倍增容器8、差压传感器9、围压跟踪泵11、增压注入泵10、岩心夹持器12、第一位移变送器13和第二位移变送器14，其中，

天然气气源1与第一倍增容器7相连，在天然气气源1和第一倍增容器7之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀3；

氮气气源2与第二倍增容器8相连，在氮气气源2和第二倍增容器8之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀4；

差压传感器9，连接在第一倍增容器7和第二倍增容器8之间，用于检测第一倍增容器7与第二倍增容器8之间的压差；

第一倍增容器7与天然气气源1相连的一端与第一扩散室相连，另一端与增压注入泵10相连；

第二倍增容器8与氮气气源2相连的一端与第二扩散室相连，另一端与增压注入泵10相连；

围压跟踪泵11与第一扩散室和第二扩散室之间的岩心夹持器12相连；

第一位移变送器13与岩心夹持器12一端的扩散室相连，第二位移变送器14与岩心夹持器12另一端的扩散室相连，用于在岩心夹持器12两端压力不同的情况下，进行伸缩调整。

具体地，上述第一倍增容器7和第二倍增容器8的承压能力可以是大于等于80MPa，耐温大于等于220℃的，上述差压传感器9的承压能力可以大于等于80MPa，精度为0.01MPa。

考虑到实际操作过程中，有时候需要对压力进行微调，以便使得两侧压力更为贴近或者更为贴近目标值，可以在上述气体扩散测定设备中设置：第一压力传感器、第一微调阀、第二压力传感器和第二微调阀，其中，第一微调阀以支路的方式连接在第一倍增容器和第一调压阀之间，第二微调阀以支路的方式连接在第二倍增容器和第二调压阀之间。

在实际进行测量的过程中，在不同阶段，每个管道的开闭状态是需要按照需要调整，为此，可以采用气动阀对管道的通断进行控制，在本例中，可以在第二倍增容器和第二调压阀之间连接第一气动阀和第五气动阀，其中，第一气动阀设置在靠近第二调压阀的一侧，第五气动阀设置在靠近第二倍增容器的一侧，第二压力传感器设置在第五气动阀和第一气动阀所在通路上，位于所述第五气动阀和所述第一气动阀之间，第二微调阀设置在第五气动阀和第一气动阀所在通路的第二支路上，在第二支路上设置有第二气动阀，第二气动阀位于第一气动阀和第五气动阀所在通路与第二微调阀之间，第二倍增容器与第二扩散室之间连接有第七气动阀；

在第一倍增容器和第一调压阀之间连接有第三气动阀和第六气动阀，其中，第三气动阀设置在靠近第一调压阀的一侧，第六气动阀设置在靠近第一倍增容器的一侧，第一压力传感器设置在第三气动阀和第六气动阀所在通路上，位于所述第三气动阀和所述第六气动阀之间，第一微调阀设置在第六气动阀和第三气动阀所在通路的第一支路上，在第一支路上设置有第四气动阀，第四气动阀位于第三气动阀和第六气动阀所在通路与第一微调阀之间，第一倍增容器与第一扩散室之间连接有第八气动阀。进一步的，还可以增压注入泵与第一倍增容器和第二倍增容器之间连接第九气动阀。

为了实现对上述气动阀的通断的控制，可以设置一个控制器，该控制器分别与第一气动阀、第二气动阀、第三气动阀、第四气动阀、第五气动阀、第六气动阀、第七气动阀、第八气动阀和第九气动阀相连，用于对第一气动阀、第二气动阀、第三气动阀、第四气动阀、第五气动阀、第六气动阀、第七气动阀、第八气动阀和第九气动阀的开闭状态和开闭时间进行控制。

上述第一气动阀、第二气动阀、第三气动阀、第四气动阀、第五气动阀、第六气动阀、第七气动阀、第八气动阀和第九气动阀可以是不锈钢材质。

基于上述的气体扩散系数测定设备，本例中还提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：调节第一调压阀和第二调压阀，控制天然气气源向第一倍增容器注气，控制氮气气源向第二倍增容器注气；

步骤302：根据差压传感器检测到的压差，第一倍增容器和第二倍增容器中压力相对大的倍增容器自动向外排气，直至第一倍增容器和第二倍增容器中的压力相等；

步骤303：控制第一倍增容器中的气体进入第一扩散室，控制第二倍增容器中的气体进入第二扩散室；

步骤304：控制增压注入泵将第一倍增容器、第一扩散室、第二倍增容器和第二扩散室中的气体进行同步压缩。

进一步的，同时增加了注气跟踪装置，围压可根据注气平衡压力在保证二者压差的基础上随之增长，避免由于压差过大对铅套和样品进行损坏，保证设备的使用安全。即，可以控制围压跟踪泵使得岩心夹持器的围压与所述第一扩散室和所述第二扩散室中的压力以预定的压差同步增长。

具体实现的时候，上述第一倍增容器可以包括：第一上腔体和第一下腔体，其中，第一上腔体的容积小于第一下腔体的容积，在所述第一上腔体和第一下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第一上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第一下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第一下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第一上腔体中的气体；上述第二倍增容器可以包括：第二上腔体和第二下腔体，其中，第二上腔体的容积小于第二下腔体的容积，在所述第二上腔体和第二下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第二上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第二下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第二下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第二上腔体中的气体。

下面结合一具体实施例对上述基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置和方法进行具体说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明的不当限定。

如图4所示，基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置包括：天然气气源1、氮气气源2、第一调压阀3、第二调压阀4、第一微调阀5、第二微调阀6、第一倍增容器7、第二倍增容器8、差压传感器9、增压注入泵10、围压跟踪泵11、岩心夹持器12、第一位移变送器13和第二位移变送器14。

其中，气源(天然气气源1和氮气气源2)分别与两个倍增容器相连接，分别在连接管线上通过气动阀控制二者的连通性，在气动阀和气源之间设有调压阀(第一调压阀3和第二调压阀4)控制气体的流量和流速；压力传感器和微调阀均连接在调压阀与倍增容器之间，以缓慢放气的方式调整倍增容器的气体压力，倍增容器分别于扩散主体装置的左右两个扩散室相连接，用于两扩散室内平衡增压，差压传感器两端分别与两倍增容器相连，以检测两个倍增容器的压差，增压注入泵分别与两个倍增容器相连，在连接管线上设有气动阀来控制二者的连通性，围压跟踪泵与扩散主体装置的岩心夹持器相连接，位移变送器与岩心夹持器两端相连接，如果检测到扩散两端气体压力不一致，可进行伸缩微调，使两端气体重新平衡。

上述倍增容器、调压阀、微调阀和压力传感器可以分别设置两套，一套天然气气源相连，一套与氮气气源相连。

具体地，上述倍增容器及扩散室为耐高温高压的容器，其承压能力不低于80MPa，耐温性不低于220℃，岩心夹持器承压能力不低于100MPa，耐温性不低于220℃，各连接管线和阀门均耐高温高压，为不锈钢材质，差压传感器及显示表的耐压可以设置为80MPa，精度可以是0.01MPa。

通过上述气体扩散系数测定设备可以对与扩散室相连的两个倍增容器加注同等压力的气体，并利用同一增压泵对两个倍增容器进行同步增压，使得两扩散室的压力相等，以达到平衡气体扩散的目的。同时增设围压跟踪模式以保护高温高压下的实验装置及样品。上述气体扩散系数测定设备可对扩散注入的整个过程进行自动化操作，减少人工操作的误差。

第一倍增容器7和第二倍增容器8可以按照以下原理工作：由上下两个腔体组成，其中，上部为小腔体，下部为大腔体，二者之间为连杆连接的活塞，小腔体内为需要增压的气体，大腔体内为水，在增压泵的工作下，下部的水推动连杆向上运动，使得上部气体压缩，大小腔体的底面积之比可以设置为3.6:1，在增压泵相同情况下，相对于上下面积相同的活塞增压速度更快。同时，可以选择压缩系数较高、泵体积较高的增压泵以达到增压要求，如果增压泵运行到终止位置仍未达到所需压力，则可开启V10，再次进水并重新增压，如果倍增容器活塞到达顶端仍未达到所需压力，则关闭V7、V8，再次开启V5、V6重新开始向倍增容器注气的过程。

如图4所示的气体扩散测定设备可以按照以下方法连接：

1)气源1和2分别与两个倍增容器7和8相连接，分别在连接管线上通过气动阀控制二者的连通性，并在气动阀和气源之间设有所述调压阀3和4控制气体的流量和流速；

2)压力传感器和微调阀5和6均连接在调压阀3和4与倍增容器7和8之间；

3)倍增容器7和8分别于扩散主体装置的左右两个扩散室相连接；

4)差压传感器9两端分别与两倍增容器7和8相连，以检测两个倍增容器7和8的压差；

5)增压注入泵10分别与两个倍增容器7和8相连，在连接管线上设有气动阀来控制二者的连通性；

6)围压跟踪泵11与扩散主体装置的岩心夹持器12相连接；

7)第一位移变送器13和第二位移变送器14分别与岩心夹持器12左右两端相连接。

可以按照如下方法对上述气体扩散系数测定设备进行操作，可以包括：

S1：对整个装置进行抽真空操作，随后控制阀门都处于关闭状态；

S2：打开V1、V3、V5、V6，关闭V2、V4、V7、V8、V9、V10，调节调压阀1和调压阀2，两端气源向倍增容器内注气，使气体压力小于或等于实验所需注气平衡压力即可，尽量保证两个倍增容器压力接近；

S3：在操作***开启进气微调模式，***自动关闭V1、V3，打开V2、V4，根据差压传感器检测到的压差，压力大的一端自动通过微调阀以缓慢的速度向外排空，最终使两个倍增容器内的压力相等；

S4：开启注气模式，***自动关闭V2、V4、V5、V6，打开V7、V8，两个倍增容器内气体在压差的作用下平衡地进入扩散主体装置的两个扩散室内；

S5：开启增压模式，***自动打开V9及围压跟踪泵相关阀门，增压注入泵将倍增容器内及扩散室内的气体同步压缩，使两端气体无压差地增压，压力平衡升高。同时开启跟踪模式，围压跟踪泵可跟踪扩散室的压力，并以设定的压差同步增长，以保护铅套和样品。如果增压泵运行到终止位置仍未达到所需压力，则开启V10，再次进水并重新增压，如果倍增容器活塞到达顶端仍未达到所需压力，则关闭V7、V8，再次开启V5、V6，重新开始向倍增容器注气的过程。

通过上述气体扩散系数测定设备和气体扩散系数测定方法可以保证注气过程的平衡性，避免人为操作带来的误差，减少了因压差而造成的扩散系数不准确的现象，同时，增加了注气跟踪装置，围压可根据注气平衡压力在保证二者压差的基础上随之增长，避免了由于压差过大对铅套和样品造成的损坏，保证了设备的使用安全。即，对与扩散室相连的两个倍增容器加注同等压力的气体，并利用同一增压泵对两个倍增容器同步增压，使得两扩散室的压力相等，以达到平衡气体扩散的目的。同时增设围压跟踪模式保护高温高压下的实验装置及样品。上述气体扩散系数测定设备可对扩散注入的整个过程进行自动化操作，减少人工操作的误差。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：提供了一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，该装置包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器和岩心夹持器，利用同一增压注入泵对两个倍增容器同步增压，使得两扩散室的压力相等，以达到平衡气体扩散的目的，通过上述方式解决了现有技术中，因为两扩散室之间的压差的存在而导致的测量结果不准确的技术问题，达到了有效提高测量结果准确性的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，包括：天然气气源、氮气气源、第一倍增容器、第二倍增容器、差压传感器、围压跟踪泵、增压注入泵、第一位移变送器、第二位移变送器、岩心夹持器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一微调阀和第二微调阀，其中，

所述天然气气源与所述第一倍增容器相连，在所述天然气气源和所述第一倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第一调压阀；

所述氮气气源与所述第二倍增容器相连，在所述氮气气源和所述第二倍增容器之间连接有控制控制气体的流量和流速的第二调压阀；

所述差压传感器，连接在所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间，用于检测所述第一倍增容器与所述第二倍增容器之间的压差；

所述第一倍增容器与所述天然气气源相连的一端与第一扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；

所述第二倍增容器与所述氮气气源相连的一端与第二扩散室相连，另一端与所述增压注入泵相连；

所述围压跟踪泵与所述第一扩散室和所述第二扩散室之间的岩心夹持器相连；

所述第一位移变送器与所述第一扩散室相连，所述第二位移变送器与所述第二扩散室相连，用于在所述岩心夹持器两端扩散室内气体压力不同的情况下，进行伸缩调整；

其中，在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间连接有第三气动阀和第六气动阀，其中，所述第三气动阀设置在靠近所述第一调压阀的一侧，所述第六气动阀设置在靠近所述第一倍增容器的一侧，所述第一压力传感器设置在所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路上，位于所述第三气动阀和所述第六气动阀之间，所述第一微调阀设置在所述第六气动阀和所述第三气动阀所在通路的第一支路上，在所述第一支路上设置有第四气动阀，所述第四气动阀位于所述第三气动阀和所述第六气动阀所在通路与所述第一微调阀之间，所述第一倍增容器与所述第一扩散室之间连接有第八气动阀；

在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间连接有第一气动阀和第五气动阀，其中，所述第一气动阀设置在靠近所述第二调压阀的一侧，所述第五气动阀设置在靠近所述第二倍增容器的一侧，所述第二压力传感器设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路上，位于所述第五气动阀和所述第一气动阀之间，所述第二微调阀设置在所述第五气动阀和所述第一气动阀所在通路的第二支路上，在所述第二支路上设置有第二气动阀，所述第二气动阀位于所述第一气动阀和所述第五气动阀所在通路与所述第二微调阀之间，所述第二倍增容器与所述第二扩散室之间连接有第七气动阀。

2.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器的承压能力大于等于80MPa，耐温大于等于220℃。

3.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述差压传感器的承压能力大于等于80MPa，精度为0.01MPa。

4.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，还包括：第一压力传感器、第一微调阀、第二压力传感器和第二微调阀，其中，

所述第一微调阀以支路的方式连接在所述第一倍增容器和所述第一调压阀之间；

所述第二微调阀以支路的方式连接在所述第二倍增容器和所述第二调压阀之间。

5.根据权利要求1所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述增压注入泵与所述第一倍增容器和所述第二倍增容器之间连接有第九气动阀。

6.根据权利要求5所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，还包括：

控制器，分别与所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀相连，用于对所述第一气动阀、所述第二气动阀、所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀、所述第六气动阀、所述第七气动阀、所述第八气动阀和所述第九气动阀的开闭状态和开闭时间进行控制。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置，其特征在于，所述第一倍增容器包括：第一上腔体和第一下腔体，其中，第一上腔体的容积小于第一下腔体的容积，在所述第一上腔体和第一下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第一上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第一下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第一下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第一上腔体中的气体；

所述第二倍增容器包括：第二上腔体和第二下腔体，其中，第二上腔体的容积小于第二下腔体的容积，在所述第二上腔体和第二下腔体之间设置有连杆连接的活塞，其中，所述第二上腔体中用于存储需要增压的气体，所述第二下腔体中用于存储水，在增压过程中，所述第二下腔体中的水推动连杆向上运动以压缩所述第二上腔体中的气体。

8.一种通过权利要求1至7中任一项所述的基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定装置进行基于微压差自动注入的岩石扩散系数测定方法，其特征在于，包括：

调节第一调压阀和第二调压阀，控制天然气气源向第一倍增容器注气，控制氮气气源向第二倍增容器注气；

根据差压传感器检测到的压差，所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中压力相对大的倍增容器自动向外排气，直至所述第一倍增容器和所述第二倍增容器中的压力相等；

控制所述第一倍增容器中的气体进入第一扩散室，控制所述第二倍增容器中的气体进入第二扩散室；

控制增压注入泵将所述第一倍增容器、所述第一扩散室、所述第二倍增容器和所述第二扩散室中的气体进行同步压缩。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在控制增压注入泵将所述第一倍增容器、所述第一扩散室、所述第二倍增容器和所述第二扩散室中的气体进行同步压缩的过程中，所述方法还包括：

控制围压跟踪泵使得岩心夹持器围压与所述第一扩散室和所述第二扩散室中的压力以预定的压差同步增长。