巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置及巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)儀器的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置及巖 樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥頁(yè)巖是泥巖和頁(yè)巖的總稱，是指以粘土礦物為主的沉積巖。其中，層理不明顯且 呈現(xiàn)塊狀的稱為泥巖，具有微層理的稱為頁(yè)巖。泥頁(yè)巖主要由粘土礦物、陸源碎肩礦物和自 生非粘土礦物組成，其中粘土礦物是影響泥頁(yè)巖物理化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵因素。油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程 中，儲(chǔ)層巖石的穩(wěn)定性是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。
[0003] 傳統(tǒng)穩(wěn)定性巖樣水溶性物質(zhì)含量測(cè)量裝置是將一定質(zhì)量的巖樣樣品放入盛有蒸 餾水的燒杯中浸泡一定時(shí)間。巖樣樣品浸泡完后烘干并稱量其質(zhì)量，計(jì)算其質(zhì)量變化。進(jìn) 而得出一定時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量巖石崩落成微小碎塊的巖石質(zhì)量。通過(guò)對(duì)比不同巖石崩落碎塊 質(zhì)量隨時(shí)間變化來(lái)評(píng)價(jià)不同巖石穩(wěn)定性。
[0004] 然而，在進(jìn)行巖樣穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，不同巖樣性質(zhì)差異很大。特別是以頁(yè)巖為代表的 非常規(guī)巖樣，其粘土含量及伊/蒙混層含量較高，所含的水溶性物質(zhì)（如無(wú)機(jī)鹽等）含量也 很高。這樣，水溶性物質(zhì)也計(jì)算在不穩(wěn)定巖樣（巖石崩落成微小碎塊的巖石）質(zhì)量中，結(jié)果 會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性試驗(yàn)中所測(cè)得的一定時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量巖樣減少量明顯偏大，由此造成的頁(yè)巖 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)出現(xiàn)大量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置及巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)分析誤差較大的問(wèn)題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置，包 括：箱體，箱體包括實(shí)驗(yàn)腔；液缸，液缸設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器設(shè)置 在液缸內(nèi)；瓷坩堝，瓷坩堝設(shè)置在液缸內(nèi)，瓷坩堝包括底壁和側(cè)壁，側(cè)壁為多孔材料，多孔材 料對(duì)水溶性無(wú)機(jī)鹽具有選擇通過(guò)性。
[0007] 進(jìn)一步地，箱體還包括烘干腔和稱量腔。
[0008] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括第一電子秤，第一電子秤設(shè)置在稱量腔內(nèi)。
[0009] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括第一恒溫裝置和第二恒溫裝置，第一恒溫 裝置設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔內(nèi)，第二恒溫裝置設(shè)置在烘干腔內(nèi)。
[0011] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括第一隔熱層、第二隔熱層和第三隔熱層，第 一隔熱層設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔的內(nèi)壁上，第二隔熱層設(shè)置在烘干腔的內(nèi)壁上，第三隔熱層設(shè)置在 稱量腔的內(nèi)壁上。
[0012] 進(jìn)一步地，烘干腔和稱量腔并列的設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔的下方。
[0013] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括通風(fēng)通道，通風(fēng)通道設(shè)置在箱體的底部并 與烘干腔相連通。
[0014] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括第二電子秤，第二電子秤設(shè)置在稱量腔內(nèi)。
[0015] 進(jìn)一步地，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置還包括設(shè)置在箱體的底部的減震裝置、設(shè)置在網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)容器的底部的第一墊塊以及設(shè)置在瓷坩堝的底部的第二墊塊。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法，使用上述的巖樣穩(wěn)定 性實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法依次包括以下步驟：
[0017] 將烘干后的第一樣品放置在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器中，將烘干后的第二樣品放置在瓷坩堝 中；
[0018] 獲得第一樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的共同質(zhì)量，獲得第二樣品及瓷坩堝的共同質(zhì)量；
[0019] 將液缸內(nèi)放入待評(píng)價(jià)液體，使待評(píng)價(jià)液體與第一樣品和第二樣品接觸；
[0020] 經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，第一樣品質(zhì)量減輕后變成第三樣品，第二樣品質(zhì)量減輕后變成 第四樣品；
[0021] 烘干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器及其內(nèi)部的第三樣品，烘干瓷坩堝及其內(nèi)部的第四樣品；
[0022] 獲得第三樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的共同質(zhì)量，獲得第四樣品及瓷坩堝的共同質(zhì)量；
[0023] 根據(jù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的質(zhì)量、瓷坩堝的質(zhì)量、第一樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的共同質(zhì)量、 第二樣品及瓷坩堝的共同質(zhì)量、第三樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的共同質(zhì)量以及第四樣品及瓷坩 堝的共同質(zhì)量得到預(yù)定時(shí)間內(nèi)不穩(wěn)定巖樣質(zhì)量百分比。
[0024] 進(jìn)一步地，通過(guò)以下公式得到不穩(wěn)定巖樣質(zhì)量百分比：
[0026] 其中，j = i+1，i為大于等于1的自然數(shù)，n i為i個(gè)單位時(shí)間內(nèi)不穩(wěn)定巖樣質(zhì)量 百分比，1%為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的質(zhì)量，m。2為瓷坩堝的質(zhì)量，m n為第一樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器的 共同質(zhì)量，m12為第二樣品及瓷坩堝的共同質(zhì)量，m n為i個(gè)單位時(shí)間內(nèi)第三樣品及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 容器的共同質(zhì)量，m]2為i個(gè)單位時(shí)間內(nèi)第四樣品及瓷坩堝的共同質(zhì)量。
[0027] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)需要測(cè)量巖石在水或待評(píng)價(jià)溶液中的穩(wěn)定性時(shí)，將需 要測(cè)量的巖樣粉碎成碎塊，將碎塊分成兩份烘干并稱重。具體地，第一份放入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器 中，該容器能夠保證巖樣碎塊不會(huì)漏出容器，而巖樣的在水或溶液中不穩(wěn)定巖樣（即分散 的碎末）會(huì)從該容器中漏出。第二份放入瓷坩堝中。將水或待評(píng)價(jià)溶液倒入液缸中，水或 待評(píng)價(jià)溶液的液面需完全浸泡巖樣。瓷坩堝包括底壁和側(cè)壁，側(cè)壁為多孔材料，多孔材料使 得水溶性無(wú)機(jī)鹽能夠通過(guò)側(cè)壁且?guī)r樣不能通過(guò)側(cè)壁。待兩份巖樣浸泡預(yù)定時(shí)間后，取出兩 份巖樣烘干并稱重。第一份巖樣質(zhì)量減小量等于水或溶液溶解的質(zhì)量加上不穩(wěn)定巖樣（上 述分散的碎末）的質(zhì)量，第二份巖樣質(zhì)量減小量等于水或溶液溶解的質(zhì)量。第一份巖樣質(zhì) 量減少百分比減去第二份巖樣質(zhì)量減少百分比即為上述時(shí)間內(nèi)不穩(wěn)定巖樣的質(zhì)量減少百 分比。本發(fā)明的方案避免了由于水或待測(cè)溶液中溶解巖樣所帶來(lái)的影響，有效地減小了現(xiàn) 有技術(shù)中巖樣穩(wěn)定性分析誤差較大的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0029] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0030] 圖2示出了不穩(wěn)定巖樣（碎末）的質(zhì)量百分比隨時(shí)間變化關(guān)系圖。
[0031] 其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：
[0032] 10、箱體；11、實(shí)驗(yàn)腔；111、液缸；112、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器；113、瓷坩堝；114、計(jì)時(shí)器； 115、第一恒溫裝置；116、第一隔熱層；117、第一墊塊；118、第二墊塊；12、烘干腔；121、第二 恒溫裝置；122、第二隔熱層；123、通風(fēng)通道；13、稱量腔；131、第一電子秤；132、第三隔熱 層；133、第二電子秤；20、減震裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0034] 如圖1所示，本實(shí)施例的巖樣穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)裝置包括：箱體10、液缸111、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容 器112和瓷坩堝113。箱體10包括實(shí)驗(yàn)腔11。液缸111設(shè)置在實(shí)驗(yàn)腔11內(nèi)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容 器112設(shè)置在液缸111內(nèi)。瓷坩堝113設(shè)置在液缸111內(nèi)，瓷坩堝113包括底壁和側(cè)壁，側(cè) 壁為多孔材料。多孔材料對(duì)水溶性無(wú)機(jī)鹽具有選擇通過(guò)性。
[0035] 應(yīng)用本實(shí)施例的技術(shù)方案，當(dāng)需要測(cè)量巖石在水或待評(píng)價(jià)溶液中的穩(wěn)定性時(shí)，將 需要測(cè)量的巖樣粉碎成碎塊，將碎塊分成兩份烘干并稱重，第一份放入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)容器112 中，該容器能夠保證巖樣碎塊不會(huì)漏出容器，而巖樣的在水或溶液中分散的碎末會(huì)從該容 器中漏出。第二份放入瓷坩堝113中。將水