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专利号: 2020108632310
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用矿物含量分计算泥岩热导率的方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:步骤1,将采集到的泥岩样品擦干净,去除样品表面的浮土杂质,避免水洗;

步骤2,对干净的泥岩样品进行真空干燥,干燥温度为50℃,干燥时间需要超过24h,待样品的重量不再发生变化为止;

步骤3,利用容量瓶法测试出样品的视相对密度;

步骤3中,视相对密度比重瓶测定法的具体步骤如下:步骤3‑1,取洁净、干燥并精密称定重量的比重瓶,比重瓶质量为Wp,装满测试样品;

步骤3‑2,装上温度计,保证瓶中应无气泡,置20℃的水浴中放置10~20分钟,使瓶内被测物的温度达到20℃;

步骤3‑3,用滤纸除去溢出比重瓶外部的液体,立即盖上罩;

步骤3‑4,将比重瓶自水浴中取出,用滤纸将比重瓶的外面擦干,精密称定质量为Wp+s,减去比重瓶的重量,求得样品的质量Ws;

步骤3‑5,将样品取出,20℃洗净比重瓶,并装满新煮沸过的冷水;

步骤3‑6,照上法测得同一温度时水的重量Ww,按下式计算测试样品的相对密度:步骤4,通过阿基米德原理‑气体膨胀置换法,利用小分子直径的惰性气体氦在一定条件下的玻尔定律,计算得到样品的真相对密度,并计算出泥岩样品的孔隙度数;

步骤4中,通过下式计算出泥岩样品的孔隙度数:3

式中,为泥岩样品孔隙度,单位为%;TRD为泥岩样品的真相对密度,单位为g/cm ;ARD3

为泥岩样品的视相对密度,单位为g/cm;

步骤5,利用XRD测试出的泥岩中的矿物含量数据;

步骤6,通过计算将矿物组分含量的重量百分含量转化为体积百分含量;

步骤6中,通过下式将矿物组分含量的重量百分含量转化为体积百分含量:式中,wi为通过XRD实验获取的重量百分含量数值,单位为%;vi为通过计算后的体积百3

分含量,单位为%;ρi为矿物的密度数值,单位为g/cm;

步骤7,定义泥岩的矿物热导率熵这一参数用来求解泥岩的热导率值;

步骤7中,利用公式计算泥岩的矿物热导率熵值:Sλp=‑λi×ni×ln(ni)          (4)式中,Sλp为泥岩的矿物热导率熵值,单位为W/(m·k);λi为矿物热导率,单位为W/(m·k);ni为矿物的体积百分含量,单位为%;

步骤8,通过实验实测数据拟合出泥岩的矿物热导率熵值与泥岩的热导率之间的多元线性关系的参数,计算泥岩的基质热导率数值;

步骤8中,计算泥岩的基质热导率数值的公式为:λm=exp(0.09Sλ石英+0.327Sλ长石+0.12Sλ白云石+0.304Sλ菱铁矿+0.143Sλ金红石+0.202Sλ黏土矿物+

0.051Sλ其他+0.025Sλ云母)    (5)式中,λm是泥岩基质热导率,Sλ其他是矿物成分含量小于5%的矿物成分的热导率熵值;

步骤9,对计算出来的基质热导率数据进行孔隙度校正,得到最终的泥岩热导率。

2.根据权利要求1所述的一种利用矿物含量分计算泥岩热导率的方法,其特征在于:步骤9中,利用下式对泥岩的孔隙度进行校正:式中,为泥岩样品的孔隙度,单位为%;λA/W为空气或水的热导率,单位为W/(m·k);λM为泥岩样品热导率,单位为W/(m·k)。