一种预测地下储氢泄漏压力的装置及方法

1.本发明涉及储氢储能技术领域，特别涉及一种预测地下储氢泄漏压力的装置及方法。


背景技术：

2.随着化石燃料过度使用和枯竭，温室气体过度排放导致全球变暖。氢气被看作21世纪最具发展潜力的清洁能源，对能源绿色转型发展起到重要支撑作用，是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
3.目前，储氢的方式有物理吸附储氢、地面容器储氢和多孔介质储氢等，储氢库通过利用岩石的多孔介质储氢，具有安全性高、经济成本低和占用地面空间小等特点，氢气在可以地下存储很长时间。然而，对于盖层渗透率较大的情况，会出现粘性指进现象，从而增加氢气的潜在损失。一旦发生氢气泄漏的情况，储氢量会出现严重的下降，经济上造成损失，甚至会引起化学反应等，影响井筒、地层等的安全性问题。
4.因此，为确保储氢库能够长期高效安全地运行，必须尽可能预防氢气受压力影响问题，以降低储氢库泄漏风险。开展储氢库泄漏风险评估及对策研究，进行储氢库氢气突破盖层泄漏的临界突破压力研究，这对确保储氢库长效安全运行、保障地区能源安全供应具有迫切的现实意义。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明旨在提供一种预测地下储氢泄漏压力的装置及方法。
6.本发明的技术方案如下：
7.一方面，提供一种预测地下储氢泄漏压力的装置，包括输入系统、岩心夹持器一、岩心夹持器二、废液收集罐、围压泵一、围压泵二、恒温箱一、恒温箱二；
8.所述恒温箱一用于模拟储层温度，所述岩心夹持器一用于夹持储层岩心且设置在所述恒温箱一内，所述围压泵一与所述岩心夹持器一相连，且相连的管路上设有阀门一；
9.所述恒温箱二用于模拟盖层温度，所述岩心夹持器二用于夹持盖层岩心且设置在所述恒温箱二内，所述围压泵二与所述岩心夹持器二相连，且相连的管路上设有阀门二；
10.所述输入系统、岩心夹持器一、岩心夹持器二以及废液收集罐依次相连，且所述输入系统与所述岩心夹持器一之间的管路上依次设有压力传感器一和气体流量计一，所述岩心夹持器一和所述岩心夹持器二之间的管路上设有压力传感器二，所述岩心夹持器二和所述废液收集罐之间的管路上依次设有压力传感器三、气体流量计二以及阀门三，且所述阀门三能够保证流体只能从所述岩心夹持器二向所述废液收集罐方向流动；
11.所述输入系统包括并联设置的输气管线和输液管线，所述输气管线的输出端和所述输液管线的输出端通过三通阀与所述岩心夹持器一的输入端相连；
12.所述输气管线包括相连的高压储气罐和气体加湿装置，且相连的管路上设有减压阀；所述气体加湿装置的输出端与所述三通阀的其中一个输入端相连，且相连的管路上设
有阀门四；
13.所述输液管线包括相连的驱替泵和中间容器，且相连的管路上设有阀门五；所述中间容器内设有地层盐溶液，所述中间容器的输出端与所述三通阀的另一个输入端相连，且相连的管路上设有阀门六。
14.作为优选，所述压力传感器一和所述气体流量计一设置在所述恒温箱一内，所述压力传感器三和所述气体流量计二设置在所述恒温箱二内。
15.作为优选，所述压力传感器二设置在所述恒温箱一内、所述恒温箱二内或者所述恒温箱一和所述恒温箱二之间。
16.作为优选，所述阀门三采用止回阀。
17.作为优选，还包括数据处理系统，所述压力传感器一、压力传感器二、压力传感器三、气体流量计一以及气体流量计二均与所述数据处理系统相连。
18.另一方面，还提供一种预测地下储氢泄漏压力的方法，采用上述任意一项所述的预测地下储氢泄漏压力的装置进行预测，包括以下步骤：
19.s1：获取储层岩心和盖层岩心，并将其分别夹持在所述岩心夹持器一和所述岩心夹持器二内；
20.s2：对所述预测地下储氢泄漏压力的装置进行抽真空；
21.s3：开启所述围压泵一、阀门一、恒温箱一，模拟储层温度和储层压力；开启所述围压泵二、阀门二、恒温箱二，模拟盖层温度和盖层压力；
22.s4：开启所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三，对所述储层岩心和所述盖层岩心饱和地层盐溶液，饱和后关闭所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三；
23.s5：开启所述减压阀、阀门四、阀门三，向所述岩心夹持器一内注入氢气，观察所述压力传感器三的压力变化情况；
24.s6：当所述压力传感器三或所述气体流量计二的示数大于零，且示数稳定时，记录此时各压力传感器和各气体流量计的示数；
25.s7：建立实验室条件下等效临界突破压力的计算模型，结合步骤s6获得的数据，计算实验室条件下等效临界突破压力，该突破压力即为地下储氢泄漏压力。
26.作为优选，步骤s6中，所述计算模型为：
[0027][0028]
式中：p
l
为实验室条件下氢气的等效临界突破压力，pa；p2为压力传感器二的压力示数，pa；sh为储层中氢气的溶解度，nm3/m3；zf为地层条件下的压缩因子，无量纲；po为标准条件下的压力，pa；d
lc
为实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数，m2/s；h
lc
为实验室条件下盖层岩心的长度，m；d
lr
为实验室条件下氢气在储层中的扩散系数，m2/s；h
lr
为实验室条件下储层岩心的长度，m；φd为界面孔隙度，无量纲；t为注氢开始至压力传感器三示数稳定的时间，s；t
lc
为实验室条件下盖层岩心的温度，k；t
lr
为实验室条件下储层岩心的温度，k；d
lr
为实验室条件下储层岩心的直径，m；z
lc
为实验室条件下盖层岩心的压缩因子，无量纲；yh为气体中氢气的体积分数，无量纲；φ为储层岩石孔隙度，无量纲；s
wi
为束缚水饱和度，无量纲；to为标准条件下的温度，k；h
fr
为地层条件下储层的厚度，m；d
lc
为地层条件下储层岩心的直
径，m；z
lr
为实验室条件下储层岩心的压缩因子，无量纲。
[0029]
作为优选，实验室条件下氢气在储层中的扩散系数以及实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数分别通过下式进行计算：
[0030][0031][0032]
式中：d
fr
和d
fc
分别为地层条件下氢气在储层和盖层中的扩散系数，m2/s；q为扩散激活能，j/mol；r为气体常数，j/(mol
·
k)。
[0033]
本发明的有益效果是：
[0034]
本发明能够模拟真实的地层条件；通过设置两个串联的岩心夹持器分别夹持储层岩心和盖层岩心，并在两个岩心夹持器之间设置压力传感器，其能够更准确的确定物质的量，从而建立更准确的计算模型，从而计算获得更准确的实验室条件下氢气的等效临界突破压力。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1为本发明预测地下储氢泄漏压力的装置的结构示意图。
[0037]
图中标号：1-高压储气罐、2-减压阀、3-气体加湿装置、4-阀门五、5-阀门一、6-阀门二、7-驱替泵、8-围压泵一、9-围压泵二、10-阀门四、11-阀门六、12-压力传感器一、13-压力传感器二、14-压力传感器三、15-岩心夹持器一、16-岩心夹持器二、17-气体流量计一、18-气体流量计二、19-阀门三、20-废液收集罐、21-中间容器、22-恒温箱一、23-恒温箱二。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0039]
一方面，如图1所示，本发明提供一种预测地下储氢泄漏压力的装置，包括输入系统、岩心夹持器一15、岩心夹持器二16、废液收集罐20、围压泵一8、围压泵二9、恒温箱一22、恒温箱二23；
[0040]
所述恒温箱一22用于模拟储层温度，所述岩心夹持器一15用于夹持储层岩心且设置在所述恒温箱一22内，所述围压泵一8与所述岩心夹持器一15相连，且相连的管路上设有阀门一5；
[0041]
所述恒温箱二23用于模拟盖层温度，所述岩心夹持器二16用于夹持盖层岩心且设置在所述恒温箱二23内，所述围压泵二9与所述岩心夹持器二16相连，且相连的管路上设有阀门二6；
[0042]
所述输入系统、岩心夹持器一15、岩心夹持器二16以及废液收集罐20依次相连，且所述输入系统与所述岩心夹持器一15之间的管路上依次设有压力传感器一12和气体流量计一17，所述岩心夹持器一15和所述岩心夹持器二16之间的管路上设有压力传感器二13，所述岩心夹持器二16和所述废液收集罐20之间的管路上依次设有压力传感器三14、气体流量计二18以及阀门三19，且所述阀门三19能够保证流体只能从所述岩心夹持器二16向所述废液收集罐20方向流动；
[0043]
所述输入系统包括并联设置的输气管线和输液管线，所述输气管线的输出端和所述输液管线的输出端通过三通阀与所述岩心夹持器一15的输入端相连；
[0044]
所述输气管线包括相连的高压储气罐1和气体加湿装置3，且相连的管路上设有减压阀2；所述气体加湿装置3的输出端与所述三通阀的其中一个输入端相连，且相连的管路上设有阀门四10；
[0045]
所述输液管线包括相连的驱替泵7和中间容器21，且相连的管路上设有阀门五4；所述中间容器21内设有地层盐溶液，所述中间容器21的输出端与所述三通阀的另一个输入端相连，且相连的管路上设有阀门六11。
[0046]
在一个具体的实施例中，所述压力传感器一和所述气体流量计一设置在所述恒温箱一内，所述压力传感器三和所述气体流量计二设置在所述恒温箱二内，所述压力传感器二设置在所述恒温箱一内、所述恒温箱二内或者所述恒温箱一和所述恒温箱二之间。
[0047]
在一个具体的实施例中，所述阀门三采用止回阀。需要说明的是，除了止回阀外，本发明也可采用其他阀门实现流体单向流动的功能，例如所述阀门三采用两个阀门，其中一个阀门为单向阀，所述单向阀设置在另一个阀门与所述岩心夹持器二之间即可实现本发明所需的功能。
[0048]
在一个具体的实施例中，本发明所述装置还包括数据处理系统(图中未示出)，所述压力传感器一、压力传感器二、压力传感器三、气体流量计一以及气体流量计二均与所述数据处理系统相连。在本实施例中，通过所述数据处理系统，能够更加方便智能的获取各压力传感器和各气体流量计的示数，可选地，所述数据处理系统为计算机。
[0049]
需要说明的是，本发明所采用的气体加湿装置、中间容器、岩心夹持器等子部件均为现有技术，具体结构在此不再赘述。
[0050]
另一方面，本发明还提供一种预测地下储氢泄漏压力的方法，采用上述任意一项所述的预测地下储氢泄漏压力的装置进行预测，包括以下步骤：
[0051]
s1：获取储层岩心和盖层岩心，并将其分别夹持在所述岩心夹持器一和所述岩心夹持器二内。
[0052]
s2：对所述预测地下储氢泄漏压力的装置进行抽真空。
[0053]
s3：开启所述围压泵一、阀门一、恒温箱一，模拟储层温度和储层压力；开启所述围压泵二、阀门二、恒温箱二，模拟盖层温度和盖层压力。
[0054]
s4：开启所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三，对所述储层岩心和所述盖层岩心饱和地层盐溶液，饱和后关闭所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三。
[0055]
s5：开启所述减压阀、阀门四、阀门三，向所述岩心夹持器一内注入氢气，观察所述压力传感器三的压力变化情况。
[0056]
s6：当所述压力传感器三或所述气体流量计二的示数大于零，且示数稳定时，记录此时各压力传感器和各气体流量计的示数。
[0057]
s7：建立实验室条件下等效临界突破压力的计算模型，结合步骤s6获得的数据，计算实验室条件下等效临界突破压力，该突破压力即为地下储氢泄漏压力。
[0058]
在一个具体的实施例中，步骤s6中，所述计算模型为：
[0059][0060]
式中：p
l
为实验室条件下氢气的等效临界突破压力，pa；p2为压力传感器二的压力示数，pa；sh为储层中氢气的溶解度，nm3/m3；zf为地层条件下的压缩因子，无量纲；po为标准条件下的压力，pa；d
lc
为实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数，m2/s；h
lc
为实验室条件下盖层岩心的长度，m；d
lr
为实验室条件下氢气在储层中的扩散系数，m2/s；h
lr
为实验室条件下储层岩心的长度，m；φd为界面孔隙度，无量纲；t为注氢开始至压力传感器三示数稳定的时间，s；t
lc
为实验室条件下盖层岩心的温度，k；t
lr
为实验室条件下储层岩心的温度，k；d
lr
为实验室条件下储层岩心的直径，m；z
lc
为实验室条件下盖层岩心的压缩因子，无量纲；yh为气体中氢气的体积分数，无量纲；φ为储层岩石孔隙度，无量纲；s
wi
为束缚水饱和度，无量纲；to为标准条件下的温度，k；h
fr
为地层条件下储层的厚度，m；d
lc
为地层条件下储层岩心的直径，m；z
lr
为实验室条件下储层岩心的压缩因子，无量纲。
[0061]
上述所述计算模型通过以下步骤推导获得：
[0062]
计算实验室条件下的等效压力：
[0063][0064][0065]
式中：n为氢气物质的量，mol；v
l
为实验室条件下氢气的体积，m3；p
l
为实验室条件下氢气的压力，pa；r为气体常数，j/(mol
·
k)；t
l
为实验室条件下氢气的温度，k；tf为地层氢气的温度，k；pf为地层氢气的压力，pa。
[0066]
同时，在地层中存在：
[0067]vh
＝vrφ(s
g-s
gi
)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0068]
式中：vh为岩石中氢气的容量，m3；vr为岩石的总体积，m3；sg为氢气在储层中的体积分数，无量纲；s
gi
为当所有气体被开采到允许的最小流动压力时，实际上仍然留在储层中的体积分数，无量纲。
[0069]
所以等效压力为：
[0070][0071]
式中：a为进入盖层中氢气物质的量与储层中氢气物质的量之比，无量纲；
[0072]
且
[0073][0074][0075][0076]
式中：v
lr
为实验室条件下储层岩心中氢气的体积，m3；z
lr
为实验室条件下储层岩心的压缩因子，无量纲；n1为实验室条件下储层岩心的物质的量，mol；p3为压力传感器三的压力示数，pa；v
lc
为实验室条件下盖层岩心中氢气的体积，m3；z
lc
为实验室条件下盖层岩心的压缩因子，无量纲；n2为实验室条件下盖层岩心的物质的量，mol。
[0077]
由此，即可推导获得本发明式(1)所示的计算模型。
[0078]
因为在注氢进行气驱时，压力梯度在变化，进入盖层岩心时的压力相应的也在变化，如此会影响物质的量，若仅设置一个岩心夹持器，在其中设置即包括储层又包括盖层的岩心，其不能准确的获得物质的量，从而不能获得更准确的突破盖层的压力预测结果。
[0079]
本发明所建立的计算模型，是根据本发明所述预测地下储氢泄漏压力的装置建立获得的，本发明所述预测地下储氢泄漏压力的装置设置了两个串联的岩心夹持器，并分别用来夹持储层岩心和盖层岩心，并在两个岩心夹持器之间设置压力传感器，如此能够更准确的确定物质的量，从而使得本发明所述计算模型更准确的预测突破盖层的等效压力。
[0080]
另外，本发明所述计算模型进行等效压力计算时，所采用的扩散系数并非直接采用的地层的扩散系数，而是同样将其进行等效，如此，获得的结果会更加准确。
[0081]
可选地，实验室条件下氢气在储层中的扩散系数以及实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数分别通过下式进行计算：
[0082][0083][0084]
式中：d
fr
和d
fc
分别为地层条件下氢气在储层和盖层中的扩散系数，m2/s；q为扩散激活能，j/mol。
[0085]
在一个具体的实施例中，以某目标区域为例，采用本发明所述预测地下储氢泄漏压力的方法预测其地下储氢泄漏压力。通过地质调查和岩心测试可知，该目标区域储层的盖层和储层的高度各为30m和170m、地层条件下盖层和储层的扩散系数各为1.2*10-9
m2/s和2.3*10-8
m2/s，气体常数为8.314j/(mol
·
k)，扩散激活能为19297.06j/mol，储层中氢气的溶解度为2.1nm3/m3，地层条件下储层岩石的压缩因子为1.1，界面孔隙度为0.01，岩石孔隙度为0.121，束缚水饱和度为0.2，气体中氢气的体积分数为90％，实验室条件下储层岩心的压缩因子为0.94，储层岩心的压缩因子为1.01，实验室条件下储层岩心的长度为6cm，盖层岩心的长度为2cm，储层岩心的直径为3.16cm，盖层岩心的长度为3.04cm，。所述方法具体包括以下步骤：
[0086]
(1)准备储层岩心和盖层岩心，对其进行清洗、烘干后测量其长度和直径；
[0087]
(2)准备流体，将实际气藏的氢气样品储存在所述高压储气罐中，将实际气藏中的液体储存在气体加湿装置中，将地层盐溶液储存在中间容器中；
[0088]
(3)按照本发明所述预测地下储氢泄漏压力的装置的连接关系连接各子部件，并检查所述装置的气密性；
[0089]
(4)对所述装置进行抽真空；
[0090]
(5)开启所述围压泵一8、阀门一5、恒温箱一22，模拟储层温度和储层压力；开启所述围压泵二9、阀门二6、恒温箱二23，模拟盖层温度和盖层压力；在本实施例中，模拟储层温度为283k，模拟盖层温度为288k；
[0091]
(6)开启所述驱替泵7、阀门五4、阀门六11、阀门三19，对所述储层岩心和所述盖层岩心饱和地层盐溶液，饱和后关闭所述驱替泵7、阀门五4、阀门六11、阀门三19；
[0092]
(7)开启所述减压阀2、阀门四10、阀门三19，向所述岩心夹持器一15内注入氢气，观察所述压力传感器三14的压力变化情况；
[0093]
(8)当所述压力传感器三14或所述气体流量计二18的示数大于零，且示数稳定时，记录此时各压力传感器和各气体流量计的示数，此时压力传感器二13的示数为8000pa，压力传感器三14的示数为3000pa，从开始注氢到此时的时间为10天；
[0094]
(9)根据式(2)和式(3)计算等效扩散系数，获得实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数为4.376*10-6
m2/s，实验室条件下氢气在储层中的扩散系数为7.274*10-5
m2/s；
[0095]
(10)根据式(1)计算实验室条件下等效临界突破压力，获得实验室条件下等效临界突破压力为16538.48pa。
[0096]
由此可知，在本实施例中，当注氢压力超过16538.48pa时氢气会突破盖层，导致泄漏等安全与经济隐患。
[0097]
综上所述，本发明能够更准确的预测地下储氢泄漏压力。与现有技术相比，本发明具有显著的进步。
[0098]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种预测地下储氢泄漏压力的装置，其特征在于，包括输入系统、岩心夹持器一、岩心夹持器二、废液收集罐、围压泵一、围压泵二、恒温箱一、恒温箱二；所述恒温箱一用于模拟储层温度，所述岩心夹持器一用于夹持储层岩心且设置在所述恒温箱一内，所述围压泵一与所述岩心夹持器一相连，且相连的管路上设有阀门一；所述恒温箱二用于模拟盖层温度，所述岩心夹持器二用于夹持盖层岩心且设置在所述恒温箱二内，所述围压泵二与所述岩心夹持器二相连，且相连的管路上设有阀门二；所述输入系统、岩心夹持器一、岩心夹持器二以及废液收集罐依次相连，且所述输入系统与所述岩心夹持器一之间的管路上依次设有压力传感器一和气体流量计一，所述岩心夹持器一和所述岩心夹持器二之间的管路上设有压力传感器二，所述岩心夹持器二和所述废液收集罐之间的管路上依次设有压力传感器三、气体流量计二以及阀门三，且所述阀门三能够保证流体只能从所述岩心夹持器二向所述废液收集罐方向流动；所述输入系统包括并联设置的输气管线和输液管线，所述输气管线的输出端和所述输液管线的输出端通过三通阀与所述岩心夹持器一的输入端相连；所述输气管线包括相连的高压储气罐和气体加湿装置，且相连的管路上设有减压阀；所述气体加湿装置的输出端与所述三通阀的其中一个输入端相连，且相连的管路上设有阀门四；所述输液管线包括相连的驱替泵和中间容器，且相连的管路上设有阀门五；所述中间容器内设有地层盐溶液，所述中间容器的输出端与所述三通阀的另一个输入端相连，且相连的管路上设有阀门六。2.根据权利要求1所述的预测地下储氢泄漏压力的装置，其特征在于，所述压力传感器一和所述气体流量计一设置在所述恒温箱一内，所述压力传感器三和所述气体流量计二设置在所述恒温箱二内。3.根据权利要求1或2所述的预测地下储氢泄漏压力的装置，其特征在于，所述压力传感器二设置在所述恒温箱一内、所述恒温箱二内或者所述恒温箱一和所述恒温箱二之间。4.根据权利要求1所述的预测地下储氢泄漏压力的装置，其特征在于，所述阀门三采用止回阀。5.根据权利要求1所述的预测地下储氢泄漏压力的装置，其特征在于，还包括数据处理系统，所述压力传感器一、压力传感器二、压力传感器三、气体流量计一以及气体流量计二均与所述数据处理系统相连。6.一种预测地下储氢泄漏压力的方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任意一项所述的预测地下储氢泄漏压力的装置进行预测，包括以下步骤：s1：获取储层岩心和盖层岩心，并将其分别夹持在所述岩心夹持器一和所述岩心夹持器二内；s2：对所述预测地下储氢泄漏压力的装置进行抽真空；s3：开启所述围压泵一、阀门一、恒温箱一，模拟储层温度和储层压力；开启所述围压泵二、阀门二、恒温箱二，模拟盖层温度和盖层压力；s4：开启所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三，对所述储层岩心和所述盖层岩心饱和地层盐溶液，饱和后关闭所述驱替泵、阀门五、阀门六、阀门三；s5：开启所述减压阀、阀门四、阀门三，向所述岩心夹持器一内注入氢气，观察所述压力
传感器三的压力变化情况；s6：当所述压力传感器三或所述气体流量计二的示数大于零，且示数稳定时，记录此时各压力传感器和各气体流量计的示数；s7：建立实验室条件下等效临界突破压力的计算模型，结合步骤s6获得的数据，计算实验室条件下等效临界突破压力，该突破压力即为地下储氢泄漏压力。7.根据权利要求6所述的预测地下储氢泄漏压力的方法，其特征在于，步骤s6中，所述计算模型为：式中：p
l
为实验室条件下氢气的等效临界突破压力，pa；p2为压力传感器二的压力示数，pa；s
h
为储层中氢气的溶解度，nm3/m3；z
f
为地层条件下的压缩因子，无量纲；p
o
为标准条件下的压力，pa；d
lc
为实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数，m2/s；h
lc
为实验室条件下盖层岩心的长度，m；d
lr
为实验室条件下氢气在储层中的扩散系数，m2/s；h
lr
为实验室条件下储层岩心的长度，m；φ
d
为界面孔隙度，无量纲；t为注氢开始至压力传感器三示数稳定的时间，s；t
lc
为实验室条件下盖层岩心的温度，k；t
lr
为实验室条件下储层岩心的温度，k；d
lr
为实验室条件下储层岩心的直径，m；z
lc
为实验室条件下盖层岩心的压缩因子，无量纲；y
h
为气体中氢气的体积分数，无量纲；φ为储层岩石孔隙度，无量纲；s
wi
为束缚水饱和度，无量纲；t
o
为标准条件下的温度，k；h
fr
为地层条件下储层的厚度，m；d
lc
为地层条件下储层岩心的直径，m；z
lr
为实验室条件下储层岩心的压缩因子，无量纲。8.根据权利要求7所述的预测地下储氢泄漏压力的方法，其特征在于，实验室条件下氢气在储层中的扩散系数以及实验室条件下氢气在盖层中的扩散系数分别通过下式进行计算：算：式中：d
fr
和d
fc
分别为地层条件下氢气在储层和盖层中的扩散系数，m2/s；q为扩散激活能，j/mol；r为气体常数，j/(mol
·
k)。

技术总结
本发明公开了一种预测地下储氢泄漏压力的装置及方法，所述方法包括以下步骤：S1：获取储层岩心和盖层岩心，并将其分别夹持在岩心夹持器一和岩心夹持器二内；S2：对所述装置进行抽真空；S3：模拟储层和盖层的温度和压力；S4：对储层和盖层岩心饱和地层盐溶液；S5：向所述岩心夹持器一内注入氢气，观察所述压力传感器三的压力变化情况；S6：当所述压力传感器三或所述气体流量计二的示数大于零，且示数稳定时，记录此时各压力传感器和各气体流量计的示数；S7：建立实验室条件下等效临界突破压力的计算模型，结合步骤S6获得的数据，计算实验室条件下等效临界突破压力，该突破压力即为地下储氢泄漏压力。本发明能够准确地预测地下储氢泄漏压力，为储氢库防漏提供技术支持。为储氢库防漏提供技术支持。为储氢库防漏提供技术支持。


技术研发人员：何佑伟 赵国庆 汤勇 秦佳正 王宁 乔宇
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.04.15
技术公布日：2023/7/21