JP5544443B2 - 圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法 - Google Patents

圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法 Download PDF

Info

Publication number
JP5544443B2
JP5544443B2 JP2013187289A JP2013187289A JP5544443B2 JP 5544443 B2 JP5544443 B2 JP 5544443B2 JP 2013187289 A JP2013187289 A JP 2013187289A JP 2013187289 A JP2013187289 A JP 2013187289A JP 5544443 B2 JP5544443 B2 JP 5544443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
rock sample
pressure pulse
uncertainty
specific storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013187289A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014055500A (ja
Inventor
インソン ソン
ジョンチャン キム
Original Assignee
コリア インスティチュート オブ ジオサイエンス アンド ミネラル リソースズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コリア インスティチュート オブ ジオサイエンス アンド ミネラル リソースズ filed Critical コリア インスティチュート オブ ジオサイエンス アンド ミネラル リソースズ
Publication of JP2014055500A publication Critical patent/JP2014055500A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5544443B2 publication Critical patent/JP5544443B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

本発明は、岩石サンプルの透水係数と比貯留係数を測定するに際しての不確実性を減少させる技法に関する。
地下水資源や石油資源を開発するに際して、各種の埋立地の汚染拡散防止のため、又は、深層地下貯蔵敷地の地下岩石環境を調査するため、また、その他の様々な土木工事などの場合において、地盤調査は必須であり、その中でも代表として、岩盤の透水性や貯留性に対して測定する必要があった。
ここで、岩盤の透水性とは、岩盤内の空隙を介して互いに連結される流路に沿って発生する流体の流動容易性をいい、前記流路による流動は、引力や圧力差などによる抵抗を受けるため、透水性は、岩盤や地層によって異なることがある。
また、貯留性とは、岩盤内の空隙を介して互いに連結される流路に沿って流体が注入される場合の、流体の貯蔵能力に対する岩石の特性をいい、流体に加えられる位置エネルギーや運動エネルギーの変動がなければ、流体は、移動することなく、停止した状態を保持することになる。
一般に、流体(代表的には、水)が、地下岩盤層又は地層(以下、'岩盤層'と称する)内に流入又は流出される時、この流体の圧力拡散は、主に、岩盤を成す岩石や、該当岩盤層の透水性又は貯留性の影響を受けることと知られている。
この際、岩盤層の透水性や貯留性は、流体の流入・流出場所の予測、及び流体の時間による変化(拡散)を予測することにおいて、必ず必要なパラメータである。
これらの岩盤層の透水性と貯留性は、地下の自然状態で起こることであり、現実的には、実際の透水性や貯留性を正確に把握することは不可能であるため、通常、実験室での水理試験により、必要とするデータを得る。
これらの透水性や貯留性を測定する方法は、多数あるが、岩盤層を成す岩石が緻密で不透水性を有する場合、測定時間を減らすため、殆ど、測定用岩石サンプルに圧力パルスを加えるパルス崩壊(過度)法を用いる。
このような実験室内の水理試験により、目的岩盤層を成す岩石サンプルの水理的特性を示す代表的な値としての透水係数(hydraulic conductivity)と貯留係数(storage coefficient)とを算出することができる。
ここで、前記透水係数は、水が通過する速度、つまり、通過した距離を、時間で除した値と定義され、この透水係数の値が小さければ小さいほど、地下岩盤層での流体(水)の流動が難しいとことを意味する。
また、前記貯留係数は、単位水頭の変化により、単位面積当りの帶水層から流入又は流出される水の量と定義される。
一方、比貯留係数(Specific storage、specific storativity)は、帶水層内での単位体積当りの単位水頭の上昇又は降下により、この帶水層から流入又は流出される水の量(体積)と定義され、この比貯留係数に帶水層の厚さを掛けると、貯留係数を求めることができる。
従来のパルス崩壊法は、比貯留係数を０と仮定し、透水係数だけを測定するか、圧力曲線を逆算して、透水係数と比貯留係数を求めていた。
従来技術による透水係数と比貯留係数を求める方法の第１の問題点は、各パラメータがある程度の不確実性(uncertainty)を有しているかについては、全く提示していないことである。
すなわち、実験室での水理試験時に測定された圧力には、必ず実験誤差が存在するため、最終的に求めた透水係数と比貯留係数共に、どの程度の不確実性を有することになることを免れられないが、従来技術では、これに関するデータを提示していないことで、実験の信頼度を全く分かることができなかった。
第２の問題点は、実験誤差によるパラメータの不確実性が、実験システム(上流池と下流池の大きさ)(上流池と下流池は、図１において、それぞれ符号１０と２０ご参照)により変わるが、どの条件下で前記パラメータを求めているか、分からないことである。
第３の問題点は、水理試験の構成条件により、各パラメータ間の不確実性が互いに影響する場合が発生することがあるが、この場合、いずれか１つのパラメータの不確実性が分からない場合、他のパラメータの不確実性も分からないことである。
既存の透水係数と比貯留係数を求める方法は、以上の問題点に対する解決策を全く提示していなかった。
一方、本発明に関連する先行技術文献としては、下記のような非特許文献(論文)がある。
(1) Brace, W.F., J.B. Walsh, and W.T. Frangos, Permeability of granite under high pressure, J. Geophys. Res. 1968 73 2225-2236.
(2) Hsieh, P.A., J.V. Tracy, C.E. Neuzil, J.D. Bredehoeft, and S.E. Silliman, A transient laboratory method for determining the hydraulic properties of tight rocks-I. Theory, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. 1981 18 245-252.
(3) Wang, H. F., and D. J. Hart, Experimental error for permeability and specific storage from pulse decay measurements, Int. J. Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr. 1993 30, 1173-1176.
(4) Zhang, M., M. Takahashi, R.H. Morin, and T. Esaki, Evaluation and application of the transient-pulse technique for determining the hydraulic properties of low-permeability rocks-Part 2: Experimental application, Geotechnical Testing Journal 2000b; 23, 091-099.
それで、本発明の一目的は、各パラメータが有した不確実性に関連するデータを明確に提示することにより、実験の信頼度を高めることである。
また、本発明の他の目的は、どの実験条件下でそれぞれのパラメータを求めたかを明らかにして、実験誤差によるパラメータの不確実性を明確にすることである。
本発明の更に他の目的は、各パラメータの不確実性が互いに影響する場合にも、各パラメータの不確実性を明確にすることである。
上述した本発明の目的を解決するための本発明の望ましい一実施例による圧力パルス-崩壊試験における不確実性減少技法は、筐体内部のスリーブ内に岩石サンプルを位置させる段階と、前記岩石サンプルの左右側にそれぞれ、エンドプラグと多孔性ディスクを装着して、前記岩石サンプルを固定する段階と、前記固定した岩石サンプルの多孔性ディスクの軸方向の外側にそれぞれ、上流池と下流池を連結する段階と、前記上流池と前記下流池にそれぞれ、圧力測定センサを取り付ける段階と、閉圧力システムを形成するように、前記スリーブ内に位置した前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階と、前記閉圧力システム内の前記岩石サンプルに、前記上流池を介して圧力パルスを加える段階と、前記圧力パルスが崩壊しながら得られた圧力パルスの変動から、透水係数と比貯留係数を求める段階とを含むことを特徴とする。
ここで、前記透水係数と比貯留係数を求める段階は、計算で得た透水係数と比貯留係数の計算値と、前記圧力測定センサで得た前記圧力パルスの変動測定値の差の和、又は、その平均値を示した目的関数のグラフから、このグラフ内の等高線の最小値を示す座標値を読み出し、この最小値を、前記岩石サンプルの透水係数と比貯留係数と決めることができる。
また、前記スリーブの材質は、ゴムであることが望ましい。
更に、前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階は、流体流入空間に流体を供給し、圧力を加えて行われることができる。
また、封圧及び軸圧を加える前記流体は、オイルであることが望ましい。
上述した本発明の目的を解決するための本発明の望ましい他の実施例による圧力パルス-崩壊試験における不確実性減少技法は、筐体内部のスリーブ内に岩石サンプルを位置させる段階と、前記岩石サンプルの左右側にそれぞれ、エンドプラグと多孔性ディスクを装着して、前記岩石サンプルを固定する段階と、前記固定した岩石サンプルに、上流池と下流池を連結する段階と、前記上流池と前記下流池にそれぞれ、圧力測定センサを取り付ける段階と、前記上流池の大きさを調節するための２つのバルブを離隔して位置させる段階と、前記スリーブ内に位置した前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加えて、閉圧力システムを形成する段階と、前記閉圧力システム内の前記岩石サンプルに、前記上流池を介して圧力パルスを加える段階と、前記圧力パルスが崩壊しながら得られた圧力パルスの変動から、透水係数と比貯留係数を求める段階とを含むことを特徴とする。
ここで、前記透水係数と比貯留係数を求める段階は、計算で得た透水係数と比貯留係数の計算値と、前記圧力測定センサで得た前記圧力パルスの変動測定値の差の和、又はその平均値を示した目的関数のグラフから、このグラフ内の等高線の最小値を示す座標値を読み出し、この最小値を、前記岩石サンプルの透水係数と比貯留係数と決めることが望ましい。
また、前記圧力パルスを加える段階は、前記離隔した２つのバルブをそれぞれ制御して、前記上流池の大きさが調整された状態で、前記上流池を介して圧力パルスを加えることが望ましい。
ここで、前記圧力パルスを加える段階を複数回繰り返して得た目的関数のグラフを重畳して表示することにより、前記岩石サンプルの前記透水係数と比貯留係数の不確実性を減少させることができる。
また、前記スリーブの材質はゴムであることが望ましい。
更に、前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階は、流体流入空間に流体を供給して、圧力を加えて行われることができる。
また、封圧及び軸圧を加える前記流体は、オイルであることが望ましい。
本発明によると、実験誤差による透水係数と比貯留係数の不確実性を提示することができるので、実験の信頼度を評価することができる。
また、本発明によると、実験条件が明確になるので、実験を行う前に、簡単なシミュレーションを行って最適の実験システムを設計することができ、従って、パラメータ間の不確実性が互いに影響しない境界条件を提示して、不確実性を減少させることができる。
更に、本発明によると、水理試験中、パラメータ間の不確実性が互いに影響する場合にも、他の実験によって、パラメータの１つの不確実性を制限することができるので、水理試験の結果が更に正確になる。
図１は、岩石サンプルの透水係数と比貯留係数を測定するための、本発明による圧力パルス-崩壊試験で用いた三軸-コアホルダ装置の概略断面図である。 図２は、目的関数のグラフと関連する測定誤差(Error)とを同時に示す図であって、ここで、測定誤差は、圧力パルス大きさとの割合を示す。 図３は、相互に影響する目的関数のグラフと関連する測定誤差とを同時に示す図である。 図４は、３回にかけての水理試験から得られたそれぞれの目的関数を重畳した時の目的関数の、グラフにおける透水係数と比貯留係数の不確実性を示す図である。
本発明の利点及び特徴、そして、これらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すると、明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で示される実施例に限るものではなく、互いに異なる様々な形態で具現され、単に、本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者に、発明の範疇を完全に知らせるために提供され、本発明は、請求の範囲の範疇により定義されるだけである。
以下、添付の図面を参照して、本発明の望ましい実施例による圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法について、詳しく説明をする。
まず、本発明による圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法で用いた水理試験装置の構成について説明する。
図１は、三軸-コアホルダ装置の概略断面図である。
前記三軸-コアホルダ装置５００は、大きく、上部と、本体部と、下部とに分けられ、図面では、左側部分が下部を示し、右側部分が上部を示している。
本発明の圧力パルス崩壊試験で用いられる岩石サンプル１００は、筐体４のスリーブ４０内に位置しており、図１から分かるように、スリーブ４０の両方が少し広がっているシリンダ状で形成されていることが望ましい。
前記スリーブ４０は、ゴム材質からなることが望ましいが、後述する封圧(confining pressure)を加えることにおいて、この封圧が岩石サンプル１００に適切に伝達されることができる構成であれば、他の材料を使っても構わない。
前記岩石サンプル１００は、本体部のスリーブ４０内で順に、上下部軸方向に配置された上側部エンドプラグ(end plug)１２及び下側部エンドプラグ２２によって、１次的に固定され、前記上側部エンドプラグ１２及び下側部エンドプラグ２２の上下部軸方向の外側において、多孔性ディスク３０、３５によって、２次的に固定され、この多孔性ディスク３０、３５の上下部軸方向の外側において、上側部ホルダ８と下側部ホルダ８’によって、最終的に固定されて位置している。
ここで、上下部軸方向とは、図面における右側及び左側方向をそれぞれ意味する。
また、上側部エンドプラグ１２と下側部エンドプラグ２２は、流体による腐食、又は耐久性などを考えて、ステンレスで形成することが望ましい。
三軸-コアホルダ装置５００の上部には、外部からの圧力パルスＰが伝達される上流池１０、 前記上流池１０内の圧力パルスＰを測定するための上流側圧力測定器８０、前記上流池１０の大きさを調節(制御)するための２つのバルブ９０、９５が、適当な間隔を置いて離隔して形成されている。
また、装置の上部には、本体部内の岩石サンプル１００の外側の多孔性ディスク３５を固定するための上側部エンドプラグ１２を、その軸方向の外側で更に固定する上側部ホルダ８と、前記上側部ホルダ８を取り囲む上側部ホルダ保持部２と、上側部ホルダ８と上側部ホルダ保持部２との間の空間ｂに連結された上側部流体供給口６０とが、それぞれ形成されている。
ここで、上流池１０と下流池２０の位置は、逆に形成されてもよく、前記２つのバルブ９０、９５は、上流池１０の大きさだけでなく、下流池２０の大きさを調節するように設置されることもできる。
また、三軸-コアホルダ装置５００に軸圧(axial pressure)を加えるためには、本体部に岩石サンプル１００を位置させた後に、前記上側部流体供給口６０を介して、所定の粘度を有する流体、望ましくは、オイルを流体流入空間ｂに供給し、この供給されるオイルの圧力によって、前記上側部ホルダ８が図面の左側方向に迫り出しながら、岩石サンプル１００に所望する軸圧を加えることができる。
この際、前記上側部流体供給口６０の外部には、オイルを加圧して供給することができるオイル加圧部(図示せず)が形成されていることが望ましい。
本発明の三軸-コアホルダ装置５００の本体部には、内部に岩石サンプル１００が位置するスリーブ４０と、前記スリーブ４０内において、前記岩石サンプル１００を両方で支持する多孔性ディスク３０、３５と、前記多孔性ディスク３０、３５をそれぞれ支持する上側部エンドプラグ１２及び下側部エンドプラグ２２と、前記スリーブ４０の外側の流体流入空間а、及び前記流体流入空間аに流体を供給して封圧を供するための本体部流体供給口５０、５０とが配置されている。
ここで、前記封圧の形成に用いられる流体は、軸圧の形成に用いられた所定の粘度を有するオイルと同一のオイルであることが望ましく、上側部流体供給口６０でのように、その外側に、オイル加圧部(図示せず)が形成されていることが望ましい。
本発明の三軸-コアホルダ装置５００の下部には、上部側の上流池１０に対応する構成の下流池２０、前記下流池２０の下側部端部に取り付けられ、装置５００内の圧力を測定するための下流側圧力測定器７０、岩石サンプル１００の下部軸方向の外側に形成された下側部エンドプラグ２２を固定保持するための下側部ホルダ８’、及び下側部ホルダ８'を取り囲む下側部ホルダ保持部２'が配置されている。
上部においては、上側部ホルダ８と上側部ホルダ保持部２との間に連通した流体流入空間(ｂ)が形成されているが、これに対して、下部では、下側部ホルダ８’と下側部ホルダ保持部２'との間に、連通空間が形成されていない。
一方、前記三軸-コアホルダ装置５００には、上側部ホルダ８と上側部ホルダ保持部２との間、上側部ホルダ保持部２と筐体４との間、及び筐体４と下側部ホルダ保持部２'との間には、適切な数の流体封止用Ｏ−リング６、６、６、６が設けられていることが望ましい。
また、上側部ホルダ保持部２と筐体４、筐体４と下側部ホルダ保持部２’、及び下側部ホルダ８’と下側部ホルダ保持部２’はそれぞれ、螺合されることが望ましく、特に、下側部ホルダ８’と下側部ホルダ保持部２’との螺合は、岩石サンプル１００に加えられる流体の軸圧を適切に調節する機能を行う。
すなわち、上述したように、スリーブ４０内に岩石サンプル１００を位置させ、装置５００の設置が終了した後に、上側部流体供給口６０から流体を供給することで、一定の軸圧を形成することができるが、所望する軸圧を形成するためには、最終的に、下側部ホルダ８’と下側部ホルダ保持部２’との間の螺合を用いて、調整することができる。
次に、本発明の三軸-コアホルダ装置５００に、封圧を与える構成について説明する。
スリーブ４０内に岩石サンプル１００を位置させ、装置５００の設置が終了した後に、本体部流体供給口５０、５０を介して流体を供給し、このように供給された流体は、シリンダ状スリーブ４０の同心円方向の外側でスリーブ４０を加圧して、岩石サンプル１００に最終的な封圧を供することになる。
ここで、封圧と軸圧の形成順番は、ほぼ同時に進行することが望ましい。
また、前記封圧の形成に用いられる流体は、軸圧の形成に用いられる所定粘度のオイルと同一のオイルであることが望ましく、上側部流体供給口６０でのように、その外側に、オイル加圧部(図示せず)が形成されていることが望ましい。
以下では、上述したように、図１の三軸-コアホルダ装置５００に岩石サンプル１００を固定した構成を参照して、本発明の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法について説明することにする。
三軸-コアホルダ装置５００に、岩石サンプル１００を固定した後、岩石サンプル１００の上流側と下流側の両側にそれぞれ、上流池１０と下流池２０とを連結し、前記上流池２０には、ポンプ(図示せず)を連結して、圧力パルス(Ｐ)を加えられるように用意する。
以後に、上述したように、岩石サンプル１００に軸圧と封圧を加えることで、閉圧力システムを形成し、前記ポンプにより生成される圧力パルスＰを、上流池１０に加える。
時間が経過しながら、上流池１０と下流池２０の圧力パルスに変動が発生(崩壊)するようになるが、上流側圧力測定器８０と下流側圧力測定器７０とによって、パルスの圧力変動を示す曲線を求めた後、これを逆算して、岩石サンプル１００の透水係数と比貯留係数を求める。
岩石サンプル１００の透水係数と比貯留係数は、圧力の変動曲線から直接測定されることではなく、測定値と理論値のカーブフィッティング法を用いて求め、測定値と計算値の差が一番小さい場合に予測された２つのパラメータを、該当岩石サンプル１００のパラメータと決める。
上流池と下流池の圧力(puとpd)の理論的な変動曲線は、下記の数１により得られる。
前記数１は、パルス圧力Ｐで定常化した式である。
ここで、α = SsAL/Su、β = Sd/SsAL、そして、τ = kt/(SsL)である。
АとＬはそれぞれ、試料の断面積、及び長さ、SuとSdはそれぞれ、上流池と下流池の圧縮記憶常数(compressive storage)、Ssは、比貯留係数、kは、透水係数、tは、パルスが発生した時点からの時間であり、Φmは、下記数２の解である。

このようにし計算して得た計算値と、本発明による水理試験での測定値の差の和(あるいは、平均値)を、目的関数(Objective function)とし、図２及び図３に示しているように、横軸に透水係数を取り、縦軸に比貯留係数を取る関数(グラフ)として表すことができる。
一方、透水係数と比貯留係数が目的関数の最小値を含む範囲での目的関数を求めた後、この目的関数が一番小さい際の座標値(最小値)を等高線から読み出し、岩石サンプル１００の測定値としての透水係数と比貯留係数と決める。
前記最小値の座標から遠くなると、目的関数の値が増加し、この際の目的関数の値は、圧力測定値の誤差(Error)を表す。
この誤差は、図２の右側において、棒グラフで示している。
ここで、測定誤差が大きくなるほど、つまり、誤差を示している棒グラフの上側に行くほど、各パラメータの不確実性も大きくなる。
この目的関数のグラフを用いると、圧力測定値から、透水係数と比貯留係数の不確実性が分かる。
具体的に考察してみると、図２において、測定誤差の平均値が圧力パルスの２％である場合、目的関数が、グラフの中央で明るいグレイ部分で表示される。
この場合、透水係数(Permeability)の不確実性は、約−２０〜６０％であり、比貯留係数の不確実性は、約−３０〜６０％となる。
図２の内容を概略的に整理すると、本発明の一構成は、岩石サンプルに軸圧と封圧を加え、前記岩石サンプルに上流池と下流池を連結し、この状態で、外部からの圧力パルスを加える圧力パルス崩壊試験法を用いて得た透水係数と比貯留係数をそれぞれ、横軸と縦軸に示した目的関数のグラフから、この等高線の最小値を示す座標値を読み出し、これを前記岩石サンプルの透水係数と比貯留係数と決める構成であることが分かる。
次に、図３は、相互に影響する不確実性を表している目的関数を示す図である。
図３では、不確実性が相互に影響する場合を示しており、図から分かるように、実験誤差を示す等高線が楕円形を呈し、少し傾斜した姿勢を示している。
この場合、パラメータのある不確実性を既に分かっている場合と比較して、パラメータのいずれか１つの不確実性を分からない場合、他のパラメータの不確実性が非常に大きくなる。
例えば、比貯留係数の不確実性が０である場合、透水係数の不確実性は、２０％程度であるが、比貯留係数の不確実性が分からない場合、透水係数の不確実性は、ずっと大きくなる。
この場合、図２と図３の目的関数を重畳して表示すると、比貯留係数の不確実性が制限されるため、透水係数の不確実性も非常に制限されて、２つのパラメータの不確実性を減少させることができる。
これについては、図４を参照して説明する。
図２及び図３の目的関数を重畳したグラフを得るためには、境界条件の異なる２以上の実験が必要である。
このために、図１に示している三軸-コアホルダ装置５００の上流池１０に形成した２つのバルブ９０、９５を用いて、前記上流池１０の大きさを異にして調整し、互いに異なる境界条件での実験を複数回繰り返した後に、この実験結果を重畳して解析すると、不確実性をかなり減らすことができる。
すなわち、境界条件を異にする一連の実験を多数回行い、各実験の不確実性を重畳してから共通集合を表示すると、一回実験した場合と比較して、不確実性を確実に減らすことができる。
このようにすると、図３に示しているように、不確実性が互いに影響する場合の実験においても、他の実験により、ある１つのパラメータの不確実性を制限することができ、全体システムの測定不確実性を低くすることができるようになる。
図４に示しているように、３回にかけての水理試験から得られた目的関数を重畳した時の目的関数のグラフにおける透水係数と比貯留係数の不確実性を、グラフの中央で四角形で表現するようになると、１回の水理試験結果だけを使用した場合と比較して、不確実性が大幅減少していることが分かる。
図３及び図４の内容を概略整理すると、本発明の他の構成は、境界条件を変えながら、圧力パルス崩壊試験を繰り返して得た目的関数のグラフを重畳して共通集合を表示することにより、岩石サンプルの透水係数と比貯留係数の不確実性を減少させる構成であることが分かる。
以上、一部、例えば、本発明の望ましい実施例による圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法について説明したが、このような説明は、例示に過ぎず、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、以上の説明から本発明を多様に変形して実施するか、本発明に等しい実施を行うことができるということをよく理解するだろう。
５００ : 三軸-コアホルダ装置
２ : 上側部ホルダ保持部
２' : 下側部ホルダ保持部
４ : 筐体
６ : Ｏ−リング
８ : 上側部ホルダ
８' : 下側部ホルダ
１０ : 上流池
２０ : 下流池
１２ : 上側部エンドプラグ
２２ : 下側部エンドプラグ
３０、３５ : 多孔性ディスク
４０ : スリーブ
５０ : 本体部流体供給口
６０ : 上側部流体供給口
７０ : 下流側圧力測定器
８０ : 上流側圧力測定器
９０、９５ : バルブ
１００ : 岩石サンプル
Ｐ : 圧力パルス
а、ｂ : (流体流入)空間

Claims (10)

  1. 筐体内部のスリーブ内に岩石サンプルを位置させる段階と、
    前記岩石サンプルの左右側にそれぞれ、エンドプラグと多孔性ディスクを装着して、前記岩石サンプルを固定する段階と、
    前記固定した岩石サンプルの多孔性ディスクの軸方向外側にそれぞれ、上流池と下流池を連結する段階と、
    前記上流池と前記下流池にそれぞれ、圧力測定センサを取り付ける段階と、
    閉圧力システムを形成するように、前記スリーブ内に位置した前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階と、
    前記閉圧力システム内の前記岩石サンプルに、前記上流池を介して圧力パルスを加える段階と、
    前記圧力パルスが崩壊しながら得られた圧力パルスの変動から、透水係数と比貯留係数を求める段階とを含み、
    前記透水係数と比貯留係数を求める段階は、
    計算で得た透水係数と比貯留係数の計算値と、前記圧力測定センサで得た前記圧力パルスの変動測定値の差の和、又は、その平均値を示した目的関数のグラフから、このグラフ内の等高線の最小値を示す座標値を読み出し、この最小値を、前記岩石サンプルの透水係数と比貯留係数と決めることを特徴とする圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  2. 前記スリーブの材質は、ゴムであることを特徴とする請求項１に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  3. 前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階は、
    流体流入空間に流体を供給して圧力を加えることを特徴とする請求項１に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  4. 前記流体は、オイルであることを特徴とする請求項３に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  5. 筐体内部のスリーブ内に岩石サンプルを位置させる段階と、
    前記岩石サンプルの左右側にそれぞれ、エンドプラグと多孔性ディスクを装着して、前記岩石サンプルを固定する段階と、
    前記固定した岩石サンプルに、上流池と下流池を連結する段階と、
    前記上流池と前記下流池にそれぞれ、圧力測定センサを取り付ける段階と、
    前記上流池の大きさを調節するための２つのバルブを離隔して位置させる段階と、
    前記スリーブ内に位置した前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加えて、閉圧力システムを形成する段階と、
    前記閉圧力システム内の前記岩石サンプルに、前記上流池を介して圧力パルスを加える段階と、
    前記圧力パルスが崩壊しながら得られた圧力パルスの変動から、透水係数と比貯留係数を求める段階とを含み、
    前記透水係数と比貯留係数を求める段階は、
    計算で得た透水係数と比貯留係数の計算値と、前記圧力測定センサで得た前記圧力パルスの変動測定値の差の和、又は、その平均値を示した目的関数のグラフから、このグラフ内の等高線の最小値を示す座標値を読み出し、この最小値を、前記岩石サンプルの透水係数と比貯留係数と決めることを特徴とする圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  6. 前記スリーブの材質は、ゴムであることを特徴とする請求項５に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  7. 前記圧力パルスを加える段階は、
    前記離隔した２つのバルブをそれぞれ制御して、前記上流池の大きさが調整された状態で、前記上流池を介して圧力パルスを加える段階であることを特徴とする請求項５に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  8. 前記圧力パルスを加える段階を複数回繰り返して得た目的関数のグラフを重畳して表示することにより、前記岩石サンプルの前記透水係数と比貯留係数の不確実性を減少させることを特徴とする請求項７に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  9. 前記岩石サンプルに軸圧と封圧を加える段階は、
    流体流入空間に流体を供給して、圧力を加えることを特徴とする請求項５に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
  10. 前記流体は、オイルであることを特徴とする請求項９に記載の圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法。
JP2013187289A 2012-09-11 2013-09-10 圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法 Expired - Fee Related JP5544443B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120100488A KR101245333B1 (ko) 2012-09-11 2012-09-11 압력 펄스 붕괴 시험에서의 불확도 감소 기법
KR10-2012-0100488 2012-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014055500A JP2014055500A (ja) 2014-03-27
JP5544443B2 true JP5544443B2 (ja) 2014-07-09

Family

ID=48182202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013187289A Expired - Fee Related JP5544443B2 (ja) 2012-09-11 2013-09-10 圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9335245B2 (ja)
JP (1) JP5544443B2 (ja)
KR (1) KR101245333B1 (ja)
CN (1) CN103674801B (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10302543B2 (en) 2015-05-07 2019-05-28 The Uab Research Foundation Full immersion pressure-pulse decay
CN104914028B (zh) * 2015-05-08 2018-02-09 山东科技大学 假三轴高压渗透试验仪
CN105424575B (zh) * 2015-11-10 2019-06-11 中国石油天然气股份有限公司 一种确定渗透率的方法和装置
KR101800796B1 (ko) * 2016-08-16 2017-11-27 한국지질자원연구원 극저투수율암석의 투수율 측정 장치 및 그 방법
KR101999279B1 (ko) * 2017-06-13 2019-07-11 이성종 탄소섬유를 이용한 x-ray CT촬영용 압력장치
US10845292B2 (en) * 2017-06-19 2020-11-24 Saudi Arabian Oil Company Method for correcting low permeability laboratory measurements for leaks
US11079313B2 (en) * 2019-05-17 2021-08-03 Saudi Arabian Oil Company Methods and systems for determining core permeability pulse decay experiments
CN110823779B (zh) * 2019-11-19 2022-09-16 西南石油大学 一种岩心夹持器和组合式岩心夹持模型

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4552011A (en) * 1982-09-28 1985-11-12 Phillips Petroleum Company Establishing a differential pressure across a core sample or calibrating a differential pressure transducer
US4506542A (en) * 1983-04-22 1985-03-26 Chandler Engineering Company Apparatus and procedure for relative permeability measurements
US4571985A (en) * 1983-11-17 1986-02-25 The United States Army Corps Of Engineers As Represented By The Secretary Of The Army Method and apparatus for measuring the hydraulic conductivity of porous materials
US5417104A (en) * 1993-05-28 1995-05-23 Gas Research Institute Determination of permeability of porous media by streaming potential and electro-osmotic coefficients
CN2188205Y (zh) 1993-10-22 1995-01-25 西南石油学院 岩石物性参数测试装置
US5813798A (en) * 1997-03-28 1998-09-29 Whiffen; Greg Piecewise continuous control of groundwater remediation
JP3041417B2 (ja) 1998-06-19 2000-05-15 工業技術院長 岩石試験体の透水試験装置
JP3503927B2 (ja) * 1998-09-07 2004-03-08 財団法人電力中央研究所 三軸セル、三軸試験装置および三軸試験方法
US6321317B1 (en) * 1998-12-16 2001-11-20 Hewlett-Packard Co Apparatus for and method of multi-dimensional constraint optimization in storage system configuration
US6415648B1 (en) * 1999-02-18 2002-07-09 Colorado School Of Mines Method for measuring reservoir permeability using slow compressional waves
US6178808B1 (en) * 1999-08-12 2001-01-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Apparatus and method for testing the hydraulic conductivity of geologic materials
WO2003036330A2 (en) * 2001-10-22 2003-05-01 Coppola Emery A Jr Neural network based predication and optimization for groundwater / surface water system
US6986281B1 (en) * 2004-06-30 2006-01-17 Battelle Energy Alliance, Llc Exfiltrometer apparatus and method for measuring unsaturated hydrologic properties in soil
FI20045353A (fi) 2004-09-24 2006-03-25 Sandvik Tamrock Oy Menetelmä kiven rikkomiseksi
US7882726B2 (en) * 2007-05-08 2011-02-08 Porous Materials, Inc. Compression vacuapore for determination of pore structure characteristics of hydrophobic materials under compressive stress
US20100089124A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-15 North Dakota State University Integrated porous rigid wall and flexible wall permeability test device for soils
US20110067857A1 (en) * 2009-09-23 2011-03-24 Schlumberger Technology Corporation Determining properties of a subterranean structure during hydraulic fracturing
CN201532351U (zh) * 2009-11-13 2010-07-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种利用变容积压力脉冲法测试岩石气体渗透系数的装置
US8806954B1 (en) * 2010-11-16 2014-08-19 U.S. Department Of Energy Steady state method to determine unsaturated hydraulic conductivity at the ambient water potential

Also Published As

Publication number Publication date
US20140069183A1 (en) 2014-03-13
JP2014055500A (ja) 2014-03-27
KR101245333B1 (ko) 2013-03-19
CN103674801B (zh) 2015-10-07
CN103674801A (zh) 2014-03-26
US9335245B2 (en) 2016-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5544443B2 (ja) 圧力パルス崩壊試験における不確実性減少技法
US10571384B2 (en) Methods and systems for determining gas permeability of a subsurface formation
US10416064B2 (en) Methods and systems for determining gas permeability of a subsurface formation
JP4757092B2 (ja) 地下水流動評価方法
JP5769676B2 (ja) 物質の圧力、温度、ひずみ分布測定システム、これを用いた二酸化炭素地中貯留の監視方法、二酸化炭素注入による地層安定性への影響評価方法、および結氷監視方法
US11371905B2 (en) Methods for detecting leakage in permeability measurement system
EP1927846A1 (fr) Méthode pour caractériser la distribution de la perméabilité absolue d'un échantillon hétérogène
Mo et al. Pore-scale analysis of flow resistance in tight sandstones and its relationship with permeability jail
CN102012347A (zh) 一种水泥静胶强度测窜方法
CN109239310A (zh) 一种渗流力大小及其对地层有效应力影响的测量装置及方法
CN106769684B (zh) 页岩气扩散能力测试***
Zhang et al. A study on effect of seepage direction on permeability stress test
KR101800796B1 (ko) 극저투수율암석의 투수율 측정 장치 및 그 방법
Jang et al. Novel apparatus to measure the low-permeability and porosity in tight gas reservoir
Bouchelaghem et al. Real‐scale miscible grout injection experiment and performance of advection–dispersion–filtration model
Boonstra et al. Well hydraulics and aquifer tests
CN109580448A (zh) 低渗透储层启动压力梯度测试装置及方法
US10234371B2 (en) Method and apparatus for characterizing sand control inserts
BÓDI et al. Measurement of porosity and gas permeability of tight rocks by the pulse decay method
Ramakrishnan et al. A laboratory investigation of permeability in hemispherical flow with application to formation testers
Pavlov et al. The Method of Rock Massive Stress State Estimation By Deformational Characteristics of Near-the Borehole Zone Which Contains the Hydraulic Fracture
Zhang et al. Effects of confining pressure on gas and water permeabilities of rocks
Kuusela-Lahtinen et al. Interpretation of flow dimensions from constant pressure injection test
Indraratna et al. Evaluation of jointed rock permeability using a high pressure triaxial apparatus
Kameya et al. Relative permeability experiments by displacement method for estimating CO2 movement

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140512

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5544443

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees