KR101800383B1 - 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치는 상기 암석 투과도 측정장치의 본체에 각각 구비되고 물탱크 및 가스탱크가 각각 연결되는 주입유체 연결부와, 주입유체 연결부에 의해 본체에 주입되는 주입유체를 암석 시료가 장착된 압력셀에 주입 및 배출할 수 있도록 압력셀을 본체에 탈부착가능하게 연결하기 위한 압력셀 연결부와, 물탱크 및 가스탱크가 연결되는 주입유체 연결부를 통해 주입되는 주입유체를 투과도 측정방법에 따라 선택적으로 압력셀 연결부에 연결되는 압력셀에 공급하기 위한 측정방법 조정밸브와, 주입유체 연결부를 통해 주입된 주입유체가 압력셀 내부로 주입되는 유량을 조절하기 위한 유량조절장치와, 압력셀 연결부를 통해 압력셀 내부로 주입 및 배출되는 주입유체의 온도 및 압력을 측정하기 위해 압력셀의 상,하류에 각각 구비되는 온도센서 및 압력계와, 온도센서 및 압력계에 의해 압력셀의 상,하류에서 측정된 주입유체의 온도 및 압력을 표시하는 온도 및 압력 지표장치와, 압력셀 연결부에 연결되는 압력셀에 장착되는 암석시료의 외부에 구속압을 가하기 위한 구속압 가압장치가 구비되며, 본체와 별개로 이루어져 압력셀이 내부에 장착되어 현장심도의 온도를 조절 및 유지하기 위한 항온항습기를 포함하고, 압력셀은 장착되는 암석시료에 축응력을 가하기 위한 압력 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석유가스 개발 및 CO2 지중저장을 위한 저류층 암석 내의 유체를 통과시킬 수 있는 매체의 능력을 나타내는 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 석유가스 개발 및 CO2 지중저장을 위한 저류층 암석의 경우 암석 내 유체를 통과시킬 수 있는 매체의 능력을 나타내는 암석 투과도가 중요한 지표가 되고 이러한 암석 투과도는 주입된 유체의 유량과 압력차를 이용하여 암석 투과도를 측정하게 된다.
이와 같은 암석 투과도 측정에 있어서 주입유체가 물인 경우 고투과성 암석투과도(≥10md) 측정 가능하며, 주입유체가 가스인 경우에는 저투과성 암석투과도(<10md) 측정이 가능하다.
그러나, 종래 암석 투과도 측정장치는 주입유체 및 측정방법(정량(constant flow) 또는 정압(constant pressure))에 따라 암석 투과도 측정장치를 새롭게 구성하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 종래 일축 압력셀을 이용하여 제한된 구속압을 가하여 주입된 유체의 유량 및 압력차를 이용하여 암석투과도를 측정하는 경우 실제 암석이 받는 응력조건과 다른 단 방향의 구속압만을 가하여 암석 투과도를 측정함으로써 실제 깊은 심도의 현장응력(In-situ)을 모사한 3차원적 암석 투과도를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 측정장치로 정상유동법을 이용한 고투과성 암석 투과도(≥10md) 및 저투과성 암석 투과도(<10md)를 측정할 수 있고 정량 또는 정압 측정방법을 선택적으로 수행할 수 있는 암석 투과도 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 실제 깊은 심도의 현장응력을 모사할 수 있는 3차원 암석 투과도 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치는 상기 암석 투과도 측정장치의 본체에 각각 구비되고 물탱크 및 가스탱크가 각각 연결되는 주입유체 연결부와, 상기 주입유체 연결부에 의해 본체에 주입되는 주입유체를 암석 시료가 장착된 압력셀에 주입 및 배출할 수 있도록 상기 압력셀을 상기 본체에 탈부착가능하게 연결하기 위한 압력셀 연결부와, 물탱크 및 가스탱크가 연결되는 주입유체 연결부를 통해 주입되는 주입유체를 투과도 측정방법에 따라 선택적으로 상기 압력셀 연결부에 연결되는 상기 압력셀에 공급하기 위한 측정방법 조정밸브와, 상기 주입유체 연결부(20)를 통해 주입된 주입유체가 압력셀 내부로 주입되는 유량을 조절하기 위한 유량조절장치와, 상기 압력셀 연결부를 통해 상기 압력셀 내부로 주입 및 배출되는 주입유체의 온도 및 압력을 측정하기 위해 상기 압력셀의 상,하류에 각각 구비되는 온도센서 및 압력계와, 상기 온도센서 및 압력계에 의해 상기 압력셀의 상,하류에서 측정된 주입유체의 온도 및 압력을 표시하는 온도 및 압력 지표장치와, 상기 압력셀 연결부(30)에 연결되는 압력셀에 장착되는 암석시료(S)의 외부에 구속압을 가하기 위한 구속압 가압장치가 구비되며, 주입유체 배출부에 주입유체가 배출되는 임계압력을 조절하는 역 압력 조절기(Backpressure Regulator), 상기 가스탱크로부터 주입되는 가스가 압력셀 내부로 주입되는 압력을 조절하기 위한 압력 조절기와, 상기 압력셀의 배출부를 통해 배출된 가스의 유량을 측정하는 가스유량측정기를 더 포함하고, 상기 본체와 별개로 이루어져 상기 압력셀이 내부에 장착되어 현장심도의 온도를 조절 및 유지하기 위한 항온항습기를 포함하고, 상기 압력셀은 장착되는 암석시료에 축응력을 가하기 위한 압력 로드셀이 구비되어 상기 구속압 가압장치에 의해 압력셀에 장착되는 암석시료의 외부에 구속압을 가하면서 상기 압력 로드셀에 의해 암석시료에 축응력을 가하여 현장응력의 조건을 구현하고, 측정방법에 따라 상기 측정방법 조정밸브를 조절하여 주입유체인 물 또는 가스를 선택적으로 압력셀에 공급함으로써 투과도 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 측정장치의 본체에는 상기 압력셀의 상,하류에서 측정된 주입유체의 온도, 압력과 유량을 포함하는 실시간 데이터가 기록되는 실시간 데이터 기록장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체에 구비되어 상기 압력셀에 주입 및 배출되는 주입유체의 압력을 측정하기 위한 압력계는 압력셀의 상, 하류측에 각각 측정한도 100psi의 제1압력계와, 측정한도 3000psi의 제2압력계 및 상기 제1,2압력계를 선택적으로 압력셀의 상, 하류측에 연결시키는 밸브로 구성되어 저투과성 및 고투과성 암석 투과도 측정이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량조절장치는 가스탱크로부터 압력셀로 공급되는 가스 유량을 조절하는 유량계와 물탱크로부터 압력셀로 공급되는 물의 유량을 조절하는 정량펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력셀 연결부와 상기 압력셀이 장착되는 항온항습기를 연결하는 연결부재는 상기 본체의 압력셀 연결부에 구비되고 삽입구와, 삽입구의 외주면에 다수의 결합홈이 형성되는 제1연결구와, 상기 압력셀 쪽에 연결되고 제1연결구의 삽입구가 내측으로 삽입되어 결합되도록 상기 삽입구와 대응되는 내주면을 가지고 외측에 스프링에 의해 탄성지지되는 원형의 누름측판과, 상기 누름측판에 의해 상기 제1연결구의 결합홈에 결합되어 연결을 고정하는 다수의 결합볼로 이루어지는 제2연결구로 구성되어 제1연결구를 제2연결구에 끼움결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구속압 가압장치는 물탱크와, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 이용하여 압력셀에 장착된 암석시료 외부에 일정 구속압을 가하기 위한 핸드펌프로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 실제 깊은 심도의 현장응력을 모사할 수 있는 3차원 암석 투과도 측정이 가능하고 심도별 투과도 변화양상을 분석할 수 있는 암석 투과도 측정장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면 측정압력 범위가 다른 두 종류의 압력계(100psi 및 3000psi)를 투과도 측정장치에 설치하여 저투과성(<10md) 및 고투과성(≥10md) 암석 투과도 측정이 가능한 암석 투과도 측정장치가 제공된다.
도1은 본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치를 도시한 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치의 모식도이며,
도3은 본 발명에서 측정장치 본체와 압력셀을 연결하는 구조를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치의 모식도이며,
도3은 본 발명에서 측정장치 본체와 압력셀을 연결하는 구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치를 도시한 도면이고, 도2는 본 발명에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치의 모식도이며, 도3은 본 발명에서 측정장치 본체와 압력셀을 연결하는 구조를 도시한 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치는 암석 투과도 측정장치의 본체(10)에 각각 구비되고 본체(10) 외부에서 내부로 주입유체가 정량, 또는 정압으로 선택적으로 주입되는 주입유체 연결부(20)와, 암석 투과도 측정장치의 본체(10)에 암석 시료(S)가 장착된 압력셀(40)을 탈부착가능하게 연결하는 압력셀 연결부(30)와, 투과도 측정방법에 따라 주입유체인 물 또는 가스를 선택적으로 상기 압력셀 연결부(30)에 연결되는 압력셀(40)에 공급하기 위한 측정방법 조정밸브(60)와, 주입유체 연결부(20)를 통해 주입된 주입유체가 압력셀(40) 내부로 주입되는 유량을 조절하기 위한 유량조절장치(70)와, 상기 압력셀(40) 내부로 주입되는 주입유체의 온도 및 압력 지표장치(80)와, 상기 압력셀(40)에 구속압을 가하기 위한 구속압 가압장치(50)와, 실시간 데이터 기록장치(90)가 구비되고, 본체(10)와 별개로 이루어져 압력셀(40)이 내부에 장착되는 항온항습기(15)를 포함하고, 상기 압력셀(40)은 장착되는 암석시료(S)에 축응력을 가하기 위한 압력 로드셀(46)이 구비된다.
본 발명의 암석 투과도 측정장치의 본체(10)에 구비되는 주입유체 연결부(20)는 본체(10) 외부에서 내부로 주입유체를 공급하기 위한 것으로 본체(10)의 좌측면 상부에 연결포트 형태로 이루어져 물탱크(21) 및 가스탱크(질소)(22)의 공급튜브가 연결된다.
상기 압력셀 연결부(30)는 투과도를 측정하고자 하는 암석시료(S)가 장착된 압력셀(40)을 본체(10)에 연결하기 위한 것으로, 압력셀 연결부(30)를 통해 압력셀(40)에 본체(10)로 공급되는 주입유체가 압력셀(40)로 공급되고 또한 압력셀(40)로부터 배출된다. 또한, 본 발명에서는 압력셀(40)의 주입, 배출부가 압력셀 연결부(30)에 탈부착가능하게 연결될 수 있도록 연결부재(31)에 의해 연결되어 압력셀(40) 종류에 무관하게 본체(10)에 압력셀(40)을 탈부착가능하여 압력셀(40) 응력조건에 따른 투과도 측정이 가능하다. 본 발명에서 압력셀 연결부(30)와 압력셀(40)의 주입, 배출부(42,43)와의 연결을 위한 연결부재(31)의 구조가 도3에 도시되어 있다. 도3에 도시된 바와 같이 압력셀 연결부(30)와 압력셀(40)과의 연결은 본체(10)의 압력셀 연결부(30)에 구비되고 삽입구(33)와 삽입구(33)의 외주면에 다수의 결합홈(33a)이 형성되는 제1연결구(32)와, 압력셀(40) 쪽에 연결되고 제1연결구(32)의 삽입구(33)가 내측으로 삽입되어 결합되도록 삽입구(33)와 대응되는 내주면을 가지고 외측에 스프링(37)에 의해 탄성지지되는 원형의 누름측판(36)과 누름측판(36)에 의해 제1연결구(32)의 결합홈(33a)에 결합되어 연결을 고정하는 다수의 결합볼(38)로 이루어지는 제2연결구(35)로 구성된다. 이러한 구성을 가지는 제1연결구(32)와 제2연결구(35)의 연결은 압력셀(40)과 본체(10) 연결시 제2연결구(35)의 누름측판(36)을 후방으로 가압하여 이동시키고 제1연결구(32)를 제2연결구(35)에 삽입한 상태에서 누름측판(36)의 가압을 해제하면 누름측판(36)이 스프링(37)에 의해 전진되면서 이에 의해 결합볼(38)이 결합홈(33a)에 결합됨으로써 연결이 고정된다. 또한 연결 해제시에는 제2연결구(35)의 누름측판(36)을 후진시켜 제1,2연결구(32,35)를 분리시키게 된다. 따라서, 본 발명에서는 기존 볼트,너트결합구조에 비해 전술한 바와 같은 끼움결합구조로 이루어져 신속하게 연결시킴과 동시에 보다 안정적으로 양 부재를 연결할 수 있고 또한 다른 압력셀을 연결하고자 할 경우에도 신속하게 분리시킬 수 있게 된다.
압력셀(40)에는 추가적으로 구속압을 가하기 위한 구속압 가압장치(50)가 압력셀 연결부(30)를 통해 연결된다.
압력셀(40)은 투과도를 측정하고자 하는 암석시료(S)가 체결되는 코어홀더부(41)와, 코어홀더부(41)에 주입유체를 주입하는 주입부(42)와, 코어홀더부(41)의 상부에 설치되어 암석시료(S)에 축응력을 가하기 위한 압력 로드셀(46)과, 암석시료(S)의 구속압을 결정하는 구속압주입부(44)와, 암석시료(S)를 통과하여 나오는 유체를 배출시키는 배출부(43)로 이루어지고, 배출부(43)에는 암석시료(S)를 통과하여 나오는 유체의 임계압력을 조절할 수 있는 역 압력 조절기(86)와 유체의 가스 유량이 측정되는 가스유량 측정기(85)가 연결된다. 여기서 코어홀더부(41)는 암석시료(S)를 체결하는 부분으로 직경 대 길이의 비가 1:2인 원기둥 형태의 정형화된 암석시료(S)를 코어홀더부(41) 내부의 수축튜브를 이용하여 엔드피스(41a)와 고정시켜 체결하게 된다. 압력셀(40)의 주입부(42)는 압력셀(40) 내부로 주입유체를 주입하기 위한 부분으로 본체(10)에 구비되는 정량 펌프(72) 및 가스유량계(71), 그리고 가스압력을 조절하기 위한 압력 조절기(23)에 의해 주입유체가 일정한 유량, 또는 압력으로 압력셀(40)에 주입되고, 배출부(43)를 통해 주입유체가 배출되는데 수직으로 세워진 암석시료(S)에서 주입유체가 중력의 영향을 없애기 위해 암석시료(S)의 하부에서 상부로 주입유체가 유동되도록 한다. 그리고, 정상유동법에서는 대기압 상태로 유체를 방출하는 역할을 수행한다. 구속압주입부(44)는 코어홀더부(41) 내부의 압력을 조절하기 위한 것으로 본체(10)에 구비되는 구속압 가압장치(50)에 의해 암석 시료(S) 외부에 압력을 가하여 구속압을 조절하게 된다. 그리고, 압력로드셀(46)에 의해 가해지는 축응력은 축응력 표시계(47)에 표시되며 데이터 기록장치(90)에 기록된다.
또한, 본 발명에서는 압력셀(40)이 항온항습기(15) 내에 장착되어 본체(10) 압력셀 연결부(30)와 연결되는데, 항온항습기(15)에서는 150℃까지 등온조건이 구현되어 현장 심도조건에 맞는 온도를 조절하고 또한, 항온항습기(15)와 함께 압력셀 주입부(42) 및 배출부(43)측의 온도를 측정하기 위한 온도센서(84)가 구비되어 압력셀 주입부(42) 및 배출부(43)의 유체유동시 온도에 따른 유체 밀도변화를 방지하여 보다 정확한 투과도 측정이 가능하도록 한다.
상기 구속압 가압장치(50)는 전술한 바와 같이 현장의 고압조건을 고려하여 압력셀(40)의 외주에 구속압을 가하기 위한 것으로, 최대 구속압 20MPa까지 가압된다. 구속압 가압장치(50)는 도2에 도시된 바와 같이 물탱크(51)와, 물탱크(51)로부터 압력셀(40)에 구속압을 가하기 위한 핸드펌프(52)로 이루어져서 핸드펌프(52)로 물탱크(51)로부터 물을 압력셀(40)의 암석시료(S) 외부로 공급하여 압력셀(40)의 암석시료(S)에 구속압을 가하게 된다. 가해지는 구속압은 압력계(53)에 의해 측정되고 측정된 구속압은 구속압 표시계(54)에 표시되며 데이터 기록장치(90)에 기록된다.
상기 측정방법 조정밸브(60)는 측정장치인 본체(10)에 구비되어 투과도 측정방법에 따라 주입유체인 물 또는 가스를 선택적으로 압력셀 연결부(30)에 연결되는 압력셀(40)에 공급하기 위한 것이다. 본 발명에서 측정방법 조정밸브(60)는 도2에 도시된 바와 같이 3-way 밸브가 채용되어 물탱크(21) 및 가스탱크(22)로부터 물 또는 가스가 압력셀(40)에 공급되도록 한다.
상기 유량조절장치(70)는 주입유체 연결부(20)를 통해 주입된 주입유체가 압력셀(40) 내부로 주입되는 유량을 조절하기 위한 것으로, 가스탱크(22)로부터 압력셀(40)에 공급하는 가스의 유량을 조절하는 가스유량계(mass flow meter)(71)와 물탱크(21)로부터 압력셀(40)에 공급하는 물의 유량을 조절하는 정량펌프(72)로 구성되어 각 주입유체의 유량을 조절한다.
압력 조절기(23)(regulator)는 주입유체 연결부(20)를 통해 가스탱크(22)로부터 주입가스가 압력셀(40) 내부로 주입되는 압력을 조절하기 위한 것으로, 가스의 압력을 조절하는 압력 조절기로 정상유동법의 정압실험으로 투과도를 측정하는데 사용한다.
역 압력 조절기(86)는 압력셀(40)에서 배출되는 유체가 배출부(43)를 통해 배출되는 임계압력을 조절하여 지층 실제 압력 조건을 모사하기 위한 공극 유체에 가해지는 압력(Pore Pressure)을 구현하는데 사용한다.
상기 가스유량측정기(85)는 압력셀(40)에서 배출되는 유체가 배출부(43)를 통해 배출되는 유량을 측정하여 정량 실험 일 때 정상유동상태의 판별 여부와 정압 실험의 주입유체 유량을 측정하는데 사용한다.
온도 및 압력 지표장치(80)는 상기 압력셀(40) 내부로 주입 및 배출되는 주입유체의 온도 및 압력을 표시하는 것으로, 도2에 도시된 바와 같이 압력셀(40)의 상,하류측에서 온도센서(84) 및 압력계(81,83)에 의해 온도 및 압력이 각각 측정되고 측정된 온도 및 압력이 온도 및 압력 지표장치(80)에 표시된다. 또한, 본체(10)에 구비되어 상기 압력셀(40)에 주입 및 배출되는 주입유체의 압력을 측정하기 위한 압력계는 압력셀(40)의 상, 하류측에 각각 측정한도100psi의 제1압력계(81)와, 측정한도 3000psi의 제2압력계(83) 및 상기 제1,2압력계(81,83)를 선택적으로 압력셀(40)의 상, 하류측에 연결시키는 밸브(82)로 구성되어 저투과성(<10md) 암석의 경우 밸브(82)에 의해 3000psi의 제2압력계(83)가 압력셀(40)의 상,하류측에 각각 연결되도록 하고 고투과성(≥10md) 암석의 경우 밸브(82)에 의해 100psi의 제1압력계(81)가 압력셀(40)의 상,하류측에 각각 연결되도록 하여 저투과성 및 고투과성 암석의 투과도 측정이 가능하게 된다.
한편, 이러한 주입유체의 온도, 압력 및 유량을 포함하는 실시간 데이터가 실시간 데이터기록장치(90)에 기록된다.
다음으로 전술한 구성을 가지는 본 발명의 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치의 작동방법에 대해 설명한다. 먼저, 본체(10)의 주입유체 연결부(20)에 압력셀(40)에 주입유체를 주입하기 위한 가스 탱크(22) 및 물탱크(21)를 각각 연결하고 투과도를 측정하고자 하는 암석시료(S)가 장착된 압력셀(40)을 항온항습기(15)에 설치한 다음 측정장치 본체(10)의 압력셀 연결부(30)에 연결한다. 그 다음 구속압 가압장치(50)를 이용하여 압력셀(40)의 암석시료(S) 외부에 일정 구속압(최대 20MPa)을 가하고, 이와 함께 압력로드셀(46)에 의해 최대 20KN의 축응력을 가한다.
그 다음 정상유동법의 정량, 또는 정압 실험에 의해 암석투과도를 측정하고자 할 경우에는 본체(10)에 구비된 측정방법 조정밸브(60) 및 압력 조절기(23)로 물탱크(21) 및 가스 탱크(22)로부터 물 또는 가스가 압력셀(40)로 공급되도록 조정한다. 먼저 정량 실험으로 측정하는 경우 유량조절장치(70)를 이용하여 설정된 유량으로 압력셀(40)에 주입유체를 공급하고, 압력셀(40) 상, 하류측에서의 온도와 압력, 그리고 주입유체의 유량에 대해 연속적으로 모니터링하여 데이터를 취득한다. 그리고 정압 실험으로 측정하는 경우에는 압력 조절기(23)를 이용하여 설정된 압력으로 압력셀(40)에 주입유체를 공급하고, 압력셀(40) 상, 하류측에서의 온도와 압력, 주입유체의 유량에 대해 연속적으로 모니터링하여 데이터를 취득한다. 마찬가지로 작동과정 동안 해당 센서에 의해 얻어지는 데이터는 실시간 데이터기록장치(90)에 기록되게 된다.
이와 같이 온도 및 압력지표장치(80)와 실시간 데이터기록장치(90)에 기록되는 데이터를 이용하여 암석 투과도를 도출하게 되는데 압력셀(40)의 주입부(42) 및 배출부(43)측의 유체 압력 및 유량을 측정하여 암석 투과도를 도출한다. 정상유동법에서 주입유체가 물일 경우와 가스일 경우의 암석 투과도는 다음과 같이 계산된다.
- 정상유동법(Steady state method)- 가스주입
여기서, k= 투과도(md), Q=유량(cc/m), μ=점도(cp), Δl=시료길이(cm), A=시료면적, ΔP=압력차, 
=Q(P하류/
), 
=(P상류+P하류)/2
- 정상유동법(Steady state method)- 물주입
여기서, k= 투과도(md), Q=유량(cc/m), μ=점도(cp), Δl=시료길이(cm), A=시료면적, ΔP=압력차
본 발명의 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치에서는 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 천부에서부터 최대 현장심도 약 1000m의 현장응력 조건에 따라 투과도를 측정할 수 있어 심도별 투과도 변화양상을 분석할 수 있으며 항온항습기(15)에 압력셀(40)을 장착하여 현장심도의 온도조건과 더불어 주입유체를 등온상태로 유지시켜 온도에 따른 밀도변화를 방지하고 주입유체의 점성도변화를 최소화하여 보다 정확한 투과도 측정이 이루어진다. 또한, 하나의 측정장치로 정상유동법에 의한 정량 또는 정압에 따른 측정이 가능함과 동시에 고투과성 암석 투과도(≥10md) 및 저투과성 암석 투과도(<10md)를 모두 측정할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있을 것이다.
10 : 본체 20 : 주입유체 연결부
30 : 압력셀 연결부 40 : 압력셀
50 : 구속압 가압장치 60 : 측정방법 조정밸브
70 : 유량조절장치 80 : 온도 및 압력 지표장치
30 : 압력셀 연결부 40 : 압력셀
50 : 구속압 가압장치 60 : 측정방법 조정밸브
70 : 유량조절장치 80 : 온도 및 압력 지표장치
Claims (6)
- 암석 투과도 측정장치로서,
상기 암석 투과도 측정장치의 본체(10)에 각각 구비되고 물탱크 및 가스탱크가 각각 연결되는 주입유체 연결부(20)와,
상기 주입유체 연결부(20)에 의해 본체(10)에 주입되는 주입유체를 암석 시료(S)가 장착된 압력셀(40)에 주입 및 배출할 수 있도록 상기 압력셀(40)을 상기 본체(10)에 탈부착가능하게 연결하기 위한 압력셀 연결부(30)와,
물탱크 및 가스탱크가 연결되는 주입유체 연결부(20)를 통해 주입되는 주입유체를 투과도 측정방법에 따라 선택적으로 상기 압력셀 연결부(30)에 연결되는 상기 압력셀(40)에 공급하기 위한 측정방법 조정밸브(60)와,
상기 주입유체 연결부(20)를 통해 주입된 주입유체가 압력셀(40) 내부로 주입되는 유량을 조절하기 위한 유량조절장치(70)와,
상기 압력셀 연결부(30)를 통해 상기 압력셀(40) 내부로 주입 및 배출되는 주입유체의 온도 및 압력을 측정하기 위해 상기 압력셀(40)의 상,하류에 각각 구비되는 온도센서 및 압력계와,
상기 온도센서 및 압력계에 의해 상기 압력셀(40)의 상,하류에서 측정된 주입유체의 온도 및 압력을 표시하는 온도 및 압력 지표장치(80)와,
상기 압력셀 연결부(30)에 연결되는 압력셀(40)에 장착되는 암석시료(S)의 외부에 구속압을 가하기 위한 구속압 가압장치(50)가 구비되며,
상기 가스탱크로부터 주입되는 가스가 압력셀(40) 내부로 주입되는 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(23)와,
상기 압력셀의 배출부를 통해 배출된 유체의 임계압력을 조절하는 역 압력 조절기(86)와
상기 압력셀의 배출부를 통해 배출된 가스의 유량을 측정하는 가스유량측정기(85)를 더 포함하고,
상기 본체(10)와 별개로 이루어져 상기 압력셀(40)이 내부에 장착되어 현장심도의 온도를 조절 및 유지하기 위한 항온항습기(15)를 포함하며, 상기 압력셀(40)은 장착되는 암석시료(S)에 축응력을 가하기 위한 압력 로드셀(46)이 구비되어 상기 구속압 가압장치(50)에 의해 압력셀(40)에 장착되는 암석시료(S)의 외부에 구속압을 가하면서 상기 압력 로드셀(46)에 의해 암석시료(S)에 축응력을 가하여 현장응력의 조건을 구현하고, 측정방법에 따라 상기 측정방법 조정밸브(60)를 조절하여 주입유체인 물 또는 가스를 선택적으로 압력셀(40)에 공급함으로써 투과도 측정이 가능하고,
상기 측정장치의 본체(10)에는 상기 압력셀(40)의 상,하류에서 측정된 주입유체의 온도, 압력과 유량을 포함하는 실시간 데이터가 기록되는 실시간 데이터 기록장치(90)가 더 구비되며,
상기 본체(10)에 구비되어 상기 압력셀(40)에 주입 및 배출되는 주입유체의 압력을 측정하기 위한 압력계는 측정한도 100psi의 제1압력계(81)와, 측정한도 3000psi의 제2압력계(83) 및 상기 제1,2압력계(81,83)를 선택적으로 압력셀(40)의 상, 하류측에 연결시키는 밸브(82)로 구성되어 압력셀(40)의 상류측과 하류측에 각각 구비됨으로써 저투과성 및 고투과성 암석 투과도 측정이 가능한 것을 특징으로 하고,
상기 압력셀 연결부(30)와 상기 압력셀(40)이 장착되는 항온항습기(15)를 연결하는 연결부재(31)는 상기 본체(10)의 압력셀 연결부(30)에 구비되고 삽입구와, 삽입구의 외주면에 다수의 결합홈이 형성되는 제1연결구(32)와,
상기 압력셀 쪽에 연결되고 제1연결구의 삽입구가 내측으로 삽입되어 결합되도록 상기 삽입구와 대응되는 내주면을 가지고 외측에 스프링에 의해 탄성지지되는 원형의 누름측판과, 상기 누름측판에 의해 상기 제1연결구의 결합홈에 결합되어 연결을 고정하는 다수의 결합볼로 이루어지는 제2연결구(35)로 구성되어 끼움결합되는 것을 특징으로 하는 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유량조절장치(70)는 가스탱크로부터 압력셀(40)로 공급되는 가스 유량을 조절하는 가스유량계(71)와 물탱크로부터 압력셀(40)로 공급되는 물의 유량을 조절하는 정량펌프(72)로 구성되는 것을 특징으로 하는 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 구속압 가압장치(50)는 물탱크와, 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 이용하여 압력셀(40)에 장착된 암석시료(S) 외부에 일정 구속압을 가하기 위한 핸드펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 등온 및 삼축압축 암석 투과도 측정장치.
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