本發(fā)明涉及油氣勘探領(lǐng)域，特別地涉及一種烴類擴(kuò)散系數(shù)測量裝置。

背景技術(shù)：

烴類氣體的擴(kuò)散作用是烴類氣體分子在與其接觸的物質(zhì)中滲透遷移的過程。天然氣是一種烴類和非烴類氣體的混合物，蘊(yùn)藏于地層之中。擴(kuò)散作用是天然氣滲流及損失的途徑之一。大量研究表明，雖然天然氣在地下的擴(kuò)散速率很小，但在漫長的地質(zhì)歷史時期中，其積累的擴(kuò)散量是十分可觀的，足以破壞掉有價值的氣藏。因此，天然氣或烴類氣體通過蓋層巖石的擴(kuò)散不可忽視，是油氣勘探中重要的研究內(nèi)容。引起烴類氣體發(fā)生擴(kuò)散作用的因素主要有濃度、溫度和壓力。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常通過測定氣體的濃度而得到相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)。但是，在使用現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)散系數(shù)測量裝置進(jìn)行測量時，由于其他因素的影響，無法準(zhǔn)確地得到烴類氣體的擴(kuò)散系數(shù)。由此得出的擴(kuò)散系數(shù)往往不具有足夠的說服力。在使用這種擴(kuò)散系數(shù)在對烴類氣體的擴(kuò)散進(jìn)行評價時，或者在對蓋層巖石的氣藏保護(hù)能力進(jìn)行評價時，更是缺乏參考價值。

因此，需要一種能得到較為準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)的烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置，通過使用這種烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置能通過測定氣體濃度而得到較為準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明提出了一種烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置，其包括：用于容納巖石樣品的巖石夾持器，在巖石夾持器內(nèi)構(gòu)造有巖石樣品容納腔，在巖石樣品容納腔的一側(cè)形成第一擴(kuò)散腔，在巖石樣品容納腔的另一側(cè)形成第二擴(kuò)散腔，與第一擴(kuò)散腔相連通以向第一擴(kuò)散腔內(nèi)注入烴類氣體的第一儲氣容器，與第二擴(kuò)散腔相連通以向第二擴(kuò)散腔內(nèi)注入?yún)⒄諝怏w的第二儲氣容器，以及與第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔相連通的壓差計，其中，第一儲氣容器向第一擴(kuò)散腔內(nèi)注入烴類氣體與第二 儲氣容器向第二擴(kuò)散腔內(nèi)注入?yún)⒄諝怏w同時進(jìn)行，并保證壓差計的示數(shù)不大于預(yù)設(shè)最大壓差。

通過使用烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置，向第一擴(kuò)散腔內(nèi)注入烴類氣體并向第二擴(kuò)散腔內(nèi)注入?yún)⒄諝怏w。通過每隔一段時間對第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體進(jìn)行取樣，并檢測氣體樣品中的烴類氣體的濃度，分析烴類氣體濃度的變化，而有效得到烴類氣體在巖石樣品中的擴(kuò)散系數(shù)。在測量過程中，能保證第一擴(kuò)散腔與第二擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力大體相等，以將壓差對擴(kuò)散系數(shù)的影響消除掉，由此得到較為準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)。這種擴(kuò)散系數(shù)可為蓋層評價、天然氣擴(kuò)散充注量和散失量評價以及常規(guī)或者非常規(guī)天然氣運(yùn)聚、成藏、保存和資源評價研究提供更科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

在一個實施例中，烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置還包括與第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔相連通的控壓器，控壓器能將第一擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力保持為測量壓力。這種結(jié)構(gòu)方便了使用者將第一擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力保持為測量壓力。

在一個實施例中，控壓器包括與第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔相連通的控壓泵，以及設(shè)置于控壓泵與第一擴(kuò)散腔之間或控壓泵與第二擴(kuò)散腔之間的活塞控壓器。通過這種結(jié)構(gòu)能較為精確地將第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力保持為測量壓力，或大體為測量壓力。

在一個實施例中，活塞控壓器包括活塞缸和容納于活塞缸內(nèi)的控壓活塞，在活塞缸內(nèi)的控壓活塞的一側(cè)形成與控壓泵相連通的第一活塞腔，在活塞缸內(nèi)的控壓活塞的另一側(cè)形成與第一擴(kuò)散腔或第二擴(kuò)散腔相連通的第二活塞腔。當(dāng)?shù)谝换钊慌c第二活塞腔內(nèi)存在壓差時，控壓活塞能移動以調(diào)節(jié)第一活塞腔與第二活塞腔的體積，由此調(diào)節(jié)第一活塞腔與第二活塞腔內(nèi)的壓力，進(jìn)而能方便地將第一擴(kuò)散腔與第二擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到測量壓力。

在一個實施例中，烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置還包括與第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔相連通的增壓泵，在第一擴(kuò)散腔與增壓泵之間設(shè)置有第一活塞組件，在第二擴(kuò)散腔與增壓泵之間連通有第二活塞組件。通過這種結(jié)構(gòu)能有效為第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體增壓，由此模擬地層內(nèi)的壓力，以排除壓力因素對擴(kuò)散系數(shù)測量產(chǎn)生的不良影響，從而能得到更為真實而準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)。

在一個實施例中，第一活塞組件為多個，多個第一活塞組件相互并聯(lián)，第二活塞增壓組件為多個，多個第二活塞組件相互并聯(lián)。通過這種結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對第一 擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力進(jìn)行多級增壓，從而能夠有效得到較大的氣體壓力。另外，可令多個第一活塞組件不同時工作，多個第二活塞組件不同時工作，以提高增壓時的調(diào)節(jié)精確度。

在一個實施例中，巖石夾持器還包括包圍巖石樣品容納腔、第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔的流體保溫腔，在流體保溫腔內(nèi)設(shè)置有具有測量溫度的流體。由此能模擬地層中的溫度，以有效消除溫度因素對擴(kuò)散系數(shù)測量產(chǎn)生的不良影響，從而能得到更為真實而準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)。

在一個實施例中，流體為甲基硅油。通過使用這種流體能更加均勻地保持巖石樣品夾持器中的溫度，并能提高所能模擬的最高溫度。

在一個實施例中，巖石夾持器為多個，多個巖石夾持器相互并聯(lián)。通過這種結(jié)構(gòu)能夠同時對多個巖石樣品進(jìn)行測量，提高了測量效率。

在一個實施例中，烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置還包括與第一擴(kuò)散腔和第二擴(kuò)散腔相連通的回收器。這種結(jié)構(gòu)能在測量結(jié)束后，將烴類氣體和參照氣體有效回收到回收器中。由此，有效防止了烴類氣體和參照氣體泄漏到環(huán)境中，保證了使用者的安全，并保護(hù)了環(huán)境。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)在測量過程中，能保證第一擴(kuò)散腔與第二擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力大體相等，以將壓差對擴(kuò)散系數(shù)的影響消除掉，由此得到較為準(zhǔn)確的擴(kuò)散系數(shù)。(2)為蓋層評價、天然氣擴(kuò)散充注量和散失量評價以及常規(guī)或者非常規(guī)天然氣運(yùn)聚、成藏、保存和資源評價研究提供更科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1顯示了本發(fā)明的烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置的一個實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1示意性地顯示了本發(fā)明的烴類氣體擴(kuò)散系數(shù)測量裝置100(以下簡稱裝置100)的整體結(jié)構(gòu)。

裝置100包括巖石夾持器701。在巖石夾持器701內(nèi)設(shè)置有用于容納巖石樣品704的巖石樣品容納腔。巖石樣品可為大體呈圓柱體的巖芯。在巖石樣品容納腔的兩側(cè)分別設(shè)置有第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802，在將巖石樣品704放置到巖石樣品容納腔內(nèi)后，第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802分別設(shè)置在巖石樣品704的兩側(cè)，并被巖石樣品704分隔開。

裝置100還包括與第一擴(kuò)散腔801相連通的第一儲氣容器101，以及與第二擴(kuò)散腔802相連通的第二儲氣容器102。在測量烴類氣體在巖石樣品中的擴(kuò)散系數(shù)時，通過第一儲氣容器101向第一擴(kuò)散腔801內(nèi)注入烴類氣體，同時通過第二儲氣容器102向第二擴(kuò)散腔802內(nèi)注入?yún)⒄諝怏w，優(yōu)選為氮氣。

另外，還設(shè)置有與巖石樣品容納腔相連通的環(huán)壓泵402，在向第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)注氣之前，可先通過環(huán)壓泵402向設(shè)置在巖石樣品容納腔內(nèi)的巖石樣品704施加環(huán)壓。并在注入氣體時和注入氣體后始終保證環(huán)壓大于第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力。為了準(zhǔn)確而有效地得知向巖石樣品704施加的環(huán)壓，可設(shè)置于巖石樣品容納腔相連通的環(huán)壓傳感器512。

如圖1所示，在第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802上還連通有壓差計503。壓差計503能測得第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力的差值。在向第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)注入氣體時，以及在這之后的測量過程中，均保證壓差計503的示數(shù)不大于預(yù)設(shè)最大壓差。由此能保證第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力相等或大體相等，從而能有效防止第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802之間的氣體壓力差對氣體的擴(kuò)散產(chǎn)生較大的影響。這樣能保證氣體的擴(kuò)散過程不受壓差作用的影響，因此提高了測得的擴(kuò)散系數(shù)的準(zhǔn)確性。

為了能更加方便而準(zhǔn)確地掌控第一儲氣容器101的壓力，可在第一儲氣容器101與第一擴(kuò)散腔801相連通的管路上設(shè)置相應(yīng)的氣壓表501。為了能更加方便而準(zhǔn)確地掌控第二儲氣容器102的壓力，可在第二儲氣容器102與第二擴(kuò)散腔802相連通的管路上設(shè)置相應(yīng)的氣壓表502。

另外，為了準(zhǔn)確而有效地得知第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力，還可設(shè)置與第一擴(kuò)散腔801相連通的腔壓傳感器504。為了準(zhǔn)確而有效地得知第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力，還可設(shè)置與第二擴(kuò)散腔802相連通的腔壓傳感器505。

為了保證在測量的初始狀態(tài)時，在第一擴(kuò)散腔801內(nèi)只有烴類氣體，而在第二擴(kuò)散腔802內(nèi)只有參照氣體，可如圖1所示的那樣，還設(shè)置有與第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802相連通的真空泵401。在將烴類氣體注入到第一擴(kuò)散腔801內(nèi)，并將參照氣體注入到第二擴(kuò)散腔802內(nèi)之前，可通過真空泵將第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體介質(zhì)抽除。由此能保證從第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)取得的氣體樣品中沒有非預(yù)期的氣體存在，從而保證了通過對這種氣體樣品內(nèi)的氣體濃度進(jìn)行分析并最終得到的擴(kuò)散系數(shù)更為準(zhǔn)確。

為了保證在測量過程中，保持第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的壓力保持為測量壓力，還可設(shè)置于第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802相連通的控壓器。由此，還能在氣體擴(kuò)散的過程中，方便地消除第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的壓差對擴(kuò)散過程產(chǎn)生的影響。

控壓器可包括分別與第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802相連通的控壓泵403，404，即為壓力跟蹤泵。如圖1所示，設(shè)置有與第一擴(kuò)散腔801相連通的控壓泵403，以及與第二擴(kuò)散腔802相連通的控壓泵404。

另外，在控壓泵403與第一擴(kuò)散腔801之間還設(shè)置有活塞調(diào)壓器，在控壓泵404與第二擴(kuò)散腔802之間也設(shè)置有相應(yīng)的活塞調(diào)壓器。控壓泵403與第一擴(kuò)散腔801之間的活塞調(diào)壓器與在控壓泵404與第二擴(kuò)散腔802之間的活塞調(diào)壓器具有相似的結(jié)構(gòu)，下面將以控壓泵403與第一擴(kuò)散腔801之間的活塞調(diào)壓器為例，對調(diào)壓活塞器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。

活塞控壓器包括活塞缸和容納于活塞缸內(nèi)的控壓活塞，在活塞缸內(nèi)的控壓活塞的一側(cè)形成與控壓泵403相連通的第一活塞腔，在活塞缸內(nèi)的控壓活塞的另一側(cè)形成與第一擴(kuò)散腔801相連通的第二活塞腔。在第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力小于測量壓力時，由于控壓泵403輸出的壓力大體等于測量壓力，因此在第一活塞腔內(nèi)的氣體壓力將大于在與第一擴(kuò)散腔801相連通的第二活塞腔之內(nèi)的氣體壓力，由此在控壓活塞的兩側(cè)產(chǎn)生壓差，推動控壓活塞朝向第二活塞腔移動，使第二活塞腔內(nèi)的容積變小，氣體壓力增大。第一活塞腔內(nèi)的壓力恒等于控壓泵403的輸出壓力，在這里為測量壓力。因此，在第二活塞腔內(nèi)的氣體壓力增大至測量壓力時，控壓活塞兩側(cè)的壓差消除，控壓活塞保持不動，從而使得第二活塞腔和第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的壓力保持為測量壓力。

如果第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力大于測量壓力了，那么可適當(dāng)降低控壓泵403的輸出壓力，以使其小于測量壓力，從而使控壓活塞朝向第一活塞腔移動，減小第二活塞腔和第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力。當(dāng)?shù)谝粩U(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力減小至測量壓力時，或小于測量壓力時，可將控壓泵403的輸出壓力調(diào)節(jié)至測量壓力

優(yōu)選地，還可設(shè)置與控壓活塞相連的位移傳感器901和902。可通過將位移傳感器901和902測得的位移記錄下來，而方便地得到第一擴(kuò)散腔或第二擴(kuò)散腔內(nèi)的容積變化量。

另外，還可在控壓泵403與第一擴(kuò)散腔801之間設(shè)置氣動閥301，使得當(dāng)?shù)谝粩U(kuò)散腔801內(nèi)的壓力降低時，會在氣動閥301兩側(cè)產(chǎn)生壓差，由此使得氣動閥301打開，控壓泵403對第一擴(kuò)散腔801進(jìn)行補(bǔ)壓。還可在控壓泵404與第二擴(kuò)散腔802之間設(shè)置氣動閥302，使得當(dāng)?shù)诙U(kuò)散腔802內(nèi)的壓力降低時，會在氣動閥302兩側(cè)產(chǎn)生壓差，由此使得氣動閥302打開，控壓泵404對第二擴(kuò)散腔802進(jìn)行補(bǔ)壓。

裝置100還包括與第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802相連的增壓泵405，優(yōu)選為恒壓恒速泵。在增壓泵405與第一擴(kuò)散腔801之間設(shè)置有第一活塞組件406。如圖1所示，第一活塞組件406包括殼體與容納在殼體內(nèi)的活塞。增壓泵405連通到殼體內(nèi)活塞的一側(cè)處，第一擴(kuò)散腔801連通到殼體內(nèi)活塞的另一側(cè)處。在需要對第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體進(jìn)行增壓時，增壓泵405向活塞的一端注入流體以推動活塞朝向另一側(cè)移動，由此減小了活塞另一側(cè)的容積。進(jìn)而增大了與殼體內(nèi)活塞的另一側(cè)相連通的第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力。

在增壓泵405與第二擴(kuò)散腔802之間設(shè)置有第二活塞組件409。如圖1所示，第二活塞組件409包括殼體與容納在殼體內(nèi)的活塞。增壓泵405連通到殼體內(nèi)活塞的一側(cè)處，第二擴(kuò)散腔802連通到殼體內(nèi)活塞的另一側(cè)處。在需要對第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體進(jìn)行增壓時，增壓泵405向活塞的一端注入流體以推動活塞朝向另一側(cè)移動，由此減小了活塞另一側(cè)的容積。進(jìn)而增大了與殼體內(nèi)活塞的另一側(cè)相連通的第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力。

通過上述增壓結(jié)構(gòu)可提高第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力，使其可模擬地層中的實際氣體壓力，從而有效提高了測得的烴類氣體的擴(kuò)散系數(shù)的真實性及準(zhǔn)確性。

還可在增壓泵405與第一擴(kuò)散腔801之間設(shè)置其他的第一活塞組件，其他的第一活塞組件與第一活塞組件406相互并聯(lián)。例如可如圖1所示的那樣在增壓泵405與第一擴(kuò)散腔801之間設(shè)置與第一活塞組件406相互并聯(lián)的第一活塞組件407。通過這種結(jié)構(gòu)能有效提高第一擴(kuò)散腔801內(nèi)的氣體壓力的最大值。

同時，在增壓泵405與第二擴(kuò)散腔802之間設(shè)置其他的第二活塞組件，其他的第二活塞組件與第二活塞組件409相互并聯(lián)。例如可如圖1所示的那樣在增壓泵405與第二擴(kuò)散腔802之間設(shè)置與第二活塞組件409相互并聯(lián)的第二活塞組件408。通過這種結(jié)構(gòu)能有效提高第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力的最大值。這里優(yōu)選地令第一活塞組件的數(shù)量和第二活塞組件的數(shù)量一致，以方便對第一擴(kuò)散腔與第二擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

通過上述結(jié)構(gòu)提高第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體壓力的最大值。例如，在設(shè)置有兩組第一活塞組件和第二活塞組件的情況下，在測量過程中，擴(kuò)散腔內(nèi)的氣體的實驗壓力可為0.1MPa-60MPa，與現(xiàn)有的裝置100相比，能對地層內(nèi)氣體壓力更大的情況進(jìn)行模擬，從而能有效對更深的地層中的烴類氣體的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行更加真實而準(zhǔn)確的測量。

如圖1所示，巖石夾持器還包括包圍巖石樣品容納腔、第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802的流體保溫腔。在進(jìn)行測量時，可在流體保溫腔內(nèi)設(shè)置流體，流體具有測量溫度，以將其包圍的巖石樣品容納腔、第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的溫度保持為測量溫度。通過這種結(jié)構(gòu)能有效模擬地層內(nèi)的溫度，以使測得的擴(kuò)散系數(shù)更加真實而準(zhǔn)確。為了準(zhǔn)確而方便地得知流體保溫腔內(nèi)的流體是否具備測量溫度，可設(shè)置于流體保溫腔相連通的溫度傳感器513。

另外，為了有效使流體保持在測量溫度，可設(shè)置于流體保溫腔相連通的流體泵410，通過流體泵410使得流體保溫腔內(nèi)的流體得以循環(huán)，并使其溫度可有效保持為測量溫度。

這里應(yīng)理解地是，上文所述的“測量壓力”為測量時所需的壓力，即是說為了模擬真實地層中的壓力而設(shè)定的壓力。上文所述的“測量溫度”為測量時所需的溫度，即是說為了模擬真實地層中的溫度而設(shè)定的溫度。

這里應(yīng)理解地是，在測量溫度小于100℃時，流體可為水。在測量溫度大于或等于100℃時，流體可為甲基硅油。

另外，為了方便使用者對第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802內(nèi)的氣體進(jìn)行取樣，可設(shè)置相應(yīng)的取樣閥601，602。其中，取樣閥601與第一擴(kuò)散腔801相連通，取樣閥602與第二擴(kuò)散腔802相連通。

此外，還可設(shè)置于第一擴(kuò)散腔801和第二擴(kuò)散腔802相連通的回收器401。在取樣完成后，需要結(jié)束測量時，可打開回收器401將巖石夾持器701內(nèi)的氣體有效抽出，避免了氣體泄漏到環(huán)境中，對環(huán)境造成污染，并保護(hù)了使用者的人身安全。

另外，可設(shè)置多個巖石夾持器，多個巖石夾持器相互并聯(lián)。例如，如圖1所示的那樣設(shè)置3個巖石夾持器701，702，703，巖石夾持器701，702，703相互并聯(lián)。其中，巖石夾持器701的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系已在上文中進(jìn)行了詳細(xì)說明，巖石夾持器702，703的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和與其他結(jié)構(gòu)的關(guān)系均與巖石夾持器701相似。

上述結(jié)構(gòu)之間的連通均是通過管路來實現(xiàn)的，并在所需的位置設(shè)置相應(yīng)的閥以對裝置100進(jìn)行有效控制。

下面將結(jié)合圖1對本發(fā)明的裝置100的工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明。其主要針對如圖1所示的，包括三個相互并聯(lián)的巖石樣品夾持器701，702，703的裝置100進(jìn)行說明。

首先，將流體泵410打開，使具有測量溫度的流體注入到流體保溫腔內(nèi)，并使流體能在流體泵410和流體保溫腔之間進(jìn)行循環(huán)。通過溫度傳感器513，514，515可有效監(jiān)測到流體保溫腔內(nèi)的溫度。

此時還可打開環(huán)壓泵402、控壓泵403，404以及增壓泵405的開關(guān)。以將泵預(yù)熱，并調(diào)節(jié)泵參數(shù)，檢查泵的工作是否正常，并未接下來的測量做準(zhǔn)備。

接下來對裝置100內(nèi)的管路、第一擴(kuò)散腔801，803，805以及第二擴(kuò)散腔802，804，806進(jìn)行抽真空。打開閥6，9，11，12，14，15，17，18，打開真空泵401并打開閥20，將第一擴(kuò)散腔801，803，805以及第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的氣體抽離至第一擴(kuò)散腔801，803，805以及第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的氣體壓力為–0.10MPa，并持續(xù)0.5-1h。這里可通過腔壓傳感器504，505，506，507，508，509得到相應(yīng)的壓力。然后，關(guān)閉閥20。

再接下來，打開閥13，16，19并打開環(huán)壓泵402對巖石樣品704，705，706施加環(huán)壓至4-8MPa。施加在巖石樣品704，705，706上的環(huán)壓可通過環(huán)壓傳感器510，511，512得到。

將閥5，7，8，10打開，并打開第一儲氣容器101和第二儲氣容器102，同時打開氣動閥301，302，303，304，305，306。另外，還緩慢并同時打開調(diào)壓閥201，202，以向第一擴(kuò)散腔801，803，805和第一活塞組件406，407內(nèi)注入烴類氣體，例如甲烷，并向第二擴(kuò)散腔802，804，806和第二活塞組件408，409內(nèi)注入?yún)⒄諝怏w。在注氣時，需保證壓差計503的示數(shù)不大于預(yù)設(shè)最大壓差，例如0.01MPa，并在第一擴(kuò)散腔801，803，805和第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的氣壓比施加在巖石樣品704，705，706上的環(huán)壓小3-5MPa。在注氣完成后，關(guān)閉調(diào)壓閥201，202，關(guān)閉第一儲氣容器101和第二儲氣容器102，并關(guān)閉閥5，10。

接下來為第一擴(kuò)散腔801，803，805和第二擴(kuò)散腔802，804，806增壓。打開增壓泵405，當(dāng)泵體壓力略高于擴(kuò)散腔內(nèi)壓力時，打開閥1，4，利用第一活塞組件406為第一擴(kuò)散腔801，803，805增壓，利用第二活塞組件409為第二擴(kuò)散腔802，804，806增壓。

第一活塞組件406和第二活塞組件409的容積為1L。如果測量壓力小于或等于30MPa，則可通過第一活塞組件406和第二活塞組件409將擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至測量壓力或大體等于測量壓力。如果測量壓力大于30MPa，可在通過第一活塞組件406和第二活塞組件409將擴(kuò)散腔內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至30MPa左右時，關(guān)閉閥1，4，6，9，并打開閥2，3，通過第一活塞組件407和第二活塞組件408繼續(xù)增壓直至氣體壓力小于測量壓力0.1MPa左右時停止。關(guān)閉閥2，3、增壓泵405和閥11，12，14，15，17，18。第一活塞組件407和第二活塞組件408的容積為60ml，以更加方便而精確地控制增壓的大小。

在第一擴(kuò)散腔801，803，805和第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的壓力到達(dá)測量壓力或小于測量壓力0.1MPa左右時，可通過控壓泵403，404將在第一擴(kuò)散腔801，803，805和第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的壓力調(diào)解到測量壓力。并在整個測量過程中，通過控壓泵403，404和活塞調(diào)壓器將第一擴(kuò)散腔801，803，805和第二擴(kuò)散腔802，804，806內(nèi)的壓力穩(wěn)定地保持為測量壓力。

然后每隔固定時間間隔，例如12-24h，從取樣閥601，602，603，604，605，606中使用微量進(jìn)樣針獲取氣體樣品。將氣體樣品放入到氣相色譜分析儀中，對氣體樣品中的烴類氣體的濃度進(jìn)行測定，并將分析結(jié)果錄入到數(shù)據(jù)處理裝置，例如計算機(jī)內(nèi)。每次每個取樣閥取3個氣體樣品，共取8-10次。

在取樣完成后，依次關(guān)閉控壓泵403，404、環(huán)壓泵402以及流體泵410。打開閥6，9，11，12，14，15，17，18，21，并打開閥22，通過回收器411回收裝置100內(nèi)的氣體?；厥胀瓿珊?，關(guān)閉閥22，并打開閥13，16，19，將施加在巖石樣品704，705，706上的環(huán)壓卸掉，結(jié)束測量。

另外，還需將取樣時間、溫度傳感器測得的溫度參數(shù)、環(huán)壓傳感器和腔壓傳感器中的壓力參數(shù)、位移傳感器中的位移參數(shù)等錄入到數(shù)據(jù)處理裝置中。

數(shù)據(jù)處理裝置通過烴類氣體的濃度的變化分析或計算得到擴(kuò)散系數(shù)。具體的分析或計算方法為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，在此不加贅述。

通過上述裝置100和相應(yīng)的操作方法可有效得到烴類氣體在巖石樣品704，705，706中的擴(kuò)散系數(shù)。這里的巖石樣品704，705，706的長度可為1-5cm，以降低微裂縫切穿巖石樣品造成的擴(kuò)散系數(shù)測定結(jié)果失真的概率。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。