一种低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统及方法与流程

本发明涉及岩矿渗透率测量技术领域，特别是涉及一种低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统及方法。

背景技术：

以致密气、煤层气和页岩气为代表的非常规天然气资源是当前世界各国天然气工业的重点勘探开发对象。渗透率和扩散系数是岩矿多孔介质的重要物性，它们定量表征了储层气体在岩矿孔隙中的运移能力，是进行储层评价的关键参数。非常规天然气藏的储层岩矿具有极低的孔隙度(通常小于10％)，其中，页岩和煤具有大量微、纳米孔隙，其基质渗透率低至纳达西量级，具有很高的测量分析难度。基于钻井取心获得的实际岩样进行渗透率(或扩散系数)的测量，是勘探流程中必不可少的环节，也是当前的技术难点。

目前低渗岩矿渗透率的测量方法主要是压力衰减法，被测样品类型包括机加工成形的岩心柱塞或人工致裂的岩心颗粒。其中，岩心柱塞样品压力衰减渗透率测试方法通常在样品的两个端面施加一个压差阶跃，通过其衰减速率反映气体沿岩心柱塞轴向的渗透率。然而，天然岩矿样品的渗透率具有显著的各向异性，单方向的渗透率测量不能完整表征各向异性材料的渗流阻力特性。完整表征这种各向异性渗透率张量，需要沿不同方向取心与测试，取样成本高、测试结果受取样的影响较大。

岩心柱塞样品径向渗透率的测量可以提供垂直于轴向的渗透率数据，当其与轴向渗透率测量结果相结合时，可以完整地表征岩矿样品渗流的各向异性特征。已有的压力衰减法径向渗透率测量技术，是利用压力传感器直接测量由样品吸气引起的夹持器环形空间的压力信号衰减特性。提高测量系统的压力曲线测量精度、降低系统温度波动提高径向渗透率测量精度的主要手段。现有技术方案的主要缺陷在于：

1)样品内部孔隙空间远远小于由夹持器环形空间和管路容积构成的死体积，样品吸气引发的夹持器环形空间压力衰减幅度很小，直接使用压力传感器进行测量时，对传感器精度要求极高。压力传感器的测量精度与其量程成正比(如测量精度为满量程的0.1％)，在测量的压力工况接近实际地下储层压力时，压力传感器量程高达20mpa，此时测量精度为20kpa，其无法区分20kpa以下的压力变化，因此，无法满足对夹持器环形空间压力衰减曲线的测量。

2)为了对岩心柱塞施加确定的轴向压力，通常需要在夹持器内设置一套油浴围压系统，在测量系统以外设置围压增压泵、循环泵等部件，由此增加了整体系统的复杂性和成本。

技术实现要素：

本发明的一个目的是要提高压力衰减曲线的测量精度。

本发明的另一个目的是要降低整体系统的复杂性和成本。

特别地，本发明提供了一种低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统，包括：

夹持装置，具有用于放置岩心柱塞的样品腔以及用于夹持所述岩心柱塞的两个夹持端；

第一参比腔，其通过第一隔离阀与用于供应高压气体的高压气源装置相连；

第二参比腔，其通过自动平衡阀与所述第一参比腔相连，并通过第二隔离阀与所述样品腔相连；

压力控制系统，用于控制所述第一隔离阀、所述自动平衡阀和所述第二隔离阀的启闭，以使所述第一参比腔和所述第二参比腔内充入所述高压气体，并在所述第一参比腔和所述第二参比腔的压力保持不变后，使所述第一参比腔和所述第二参比腔内的高压气体进入所述样品腔，在预设时间后仅使所述第二参比腔内的高压气体进入所述样品腔；

压差传感器，接在所述第一参比腔和所述第二参比腔之间，用于读取在所述预设时间后所述第二参比腔和所述样品腔作为一个整体与所述第一参比腔之间的压差值；

数据处理系统，用于记录所述压差传感器读取的压差值随时间变化的压差衰减曲线，并对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率。

可选地，所述数据处理系统按照如下公式对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率：

其中，δp(t)为t时刻的所述压差传感器的读数，单位为pa；

δpf为所述样品腔气体渗透过程结束时所述压差传感器的读数，单位为pa；

p0i为所述第二参比腔与所述样品腔气体压力达到平衡时的压力，单位为pa；

p1i为所述第二参比腔与所述样品腔连通前，样品腔内的压力，单位为pa；

γ为压差衰减曲线的时间常数；

c为线性拟合的截距；

k为岩心柱塞的径向渗透率，单位为m²；

a1为贝塞尔函数j0(r0an)＝0的最小正根，其大小由岩心半径决定，单位为m^-1；

m为所述高压气体的摩尔质量，单位为kg/kmol；

ρ为所述高压气体的密度，单位为kg/m³；

μ为所述高压气体的粘度，单位为pa·s；

z为真实气体压缩因子，单位为m³/m³；

r为气体常数8.314，单位为kj/kmol·k；

t为热力学温度，单位为k；

为岩心的孔隙度。

可选地，所述第二参比腔以及所述样品腔除所述岩心柱塞占用的剩余部分内填充有钢球。

可选地，所述夹持装置的其中一个所述夹持端具有一朝向所述样品腔的凹腔；

所述夹持装置还包括设置在所述样品腔和所述凹腔所在夹持端之间的金属板，所述金属板和所述凹腔之间形成围压气室。

可选地，所述径向渗透率测量系统还包括：

减压器，其与所述高压气源装置通过高压气源阀相连通，并与所述围压气室相连通；

所述压力控制系统还用于控制所述高压气源阀的启闭，并通过所述高压气源阀调整所述高压气体压力，并在所述减压器打开时将所述围压气室的压力稳定在所需压力，从而对所述夹持装置的轴向的围压大小进行控制。

可选地，所述径向渗透率测量系统还包括恒温箱，所述第一参比腔、所述第二参比腔和所述夹持器设置在所述恒温箱内；

所述恒温箱内还设置有温度控制器和对流风扇，用于提供恒定的测量温度。

特别地，本发明还提供了一种基于上述的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统的径向渗透率测量方法，包括如下步骤：

将岩心柱塞放置在夹持装置的样品腔中，并通过所述夹持装置的两个夹持端夹持所述岩心柱塞，并抽真空；

向第一参比腔和第二参比腔内充入高压气体；

停止向所述第一参比腔和所述第二参比腔内充入高压气体，并等待气体流动与热平衡，直至所述第一参比腔和所述第二参比腔的压力保持不变；

使所述第二参比腔与所述样品腔相连通，并将用于连通所述第一参比腔和所述第二参比腔的自动平衡阀设置为预设时间后关闭；

在所述自动平衡阀关闭后，记录接在所述第一参比腔和所述第二参比腔之间的压差传感器读取的压差值随时间变化的压差衰减曲线，直至压差值不再发生变化时停止记录；

对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率。

可选地，按照以下公式对所述压差衰减曲线进行拟合计算获得所述岩心柱塞的径向渗透率：

其中，δp(t)为t时刻的所述压差传感器的读数，单位为pa；

δpf为所述样品腔气体渗透过程结束时所述压差传感器的读数，单位为pa；

p0i为所述第二参比腔与所述样品腔气体压力达到平衡时的压力，单位为pa；

p1i为所述第二参比腔与所述样品腔连通前，样品腔内的压力，单位为pa；

γ为压差衰减曲线的时间常数；

c为线性拟合的截距；

k为岩心柱塞的径向渗透率，单位为m²；

a1为贝塞尔函数j0(r0an)＝0的最小正根，其大小由岩心半径决定，单位为m^-1；

m为所述高压气体的摩尔质量，单位为kg/kmol；

ρ为所述高压气体的密度，单位为kg/m³；

μ为所述高压气体的粘度，单位为pa·s；

z为真实气体压缩因子，单位为m³/m³；

r为气体常数8.314，单位为kj/kmol·k；

t为热力学温度，单位为k；

为岩心的孔隙度。

可选地，在所述向第一参比腔和第二参比腔内充入高压气体之后，以及在停止向所述第一参比腔和所述第二参比腔内充入高压气体之前，还包括：

将所述高压气体充入位于所述夹持装置一端的围压气室，以将其压力控制在所需压力，从而对所述夹持装置施加所需轴向围压。

可选地，所述径向渗透率测量方法还包括如下步骤：

关闭第二隔离阀，打开第一隔离阀和自动平衡阀，以再次向所述第一参比腔和所述第二参比腔内充入高压气体，调整所述高压气体输出压力，直至接近下一测试工况的压力。

与现有技术中利用压力传感器直接测量由样品吸气引起的夹持器环形空间(样品腔中除所述岩心占用的剩余部分)的压力值相比，本发明通过测量由岩心柱塞样品吸气引起的夹持器环形空间(样品腔中除所述岩心柱塞样品占用的剩余部分)的压力值与第一参考腔之间的压力差，这使得由岩心柱塞样品吸气引起的压力衰减曲线测量精度得到极大的提高。

通过设置连接在压差传感器两端的自动平衡阀，可以确保压差衰减幅度不超过其量程，在此前提下，压力衰减曲线测量精度正比于压差传感器的量程，以量程为500kpa，精度为0.1％的传感器为例，其对压力衰减的区分度可达到500pa，该传感器的测量精度相比于采用同等精度的压力传感器有数倍至数十倍的提升，且该压力测量精度不随系统的绝对压力增加而产生变化，因此，由此测量的压力衰减曲线测量精度得到极大的提高。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量方法的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量方法的测量原理图；

图4是图2所示步骤s400中自动平衡阀关闭时气体流动示意图；

图5是图2所示步骤s400中第二参比腔与样品腔内气体达到平衡时气体流动示意图；

图6是图2所示步骤s400中延时时间为零时第一参比腔和第二参比腔中的压力变化以及压差传感器读数；

图7是图2所示步骤s400中延时时间不为零时第一参比腔和第二参比腔中的压力变化以及压差传感器读数；

图中：1-夹持装置，101-夹持端，102-样品腔，103-夹持器环形空间，104-凹腔，105-金属板，106-密封件，107-密封圈，2-第一参比腔，3-第二参比腔，4-岩心柱塞，5-第一隔离阀，6-自动平衡阀，7-第二隔离阀，8-压差传感器，9-减压器，10-第一放空阀，11-围压气室，12-高压气源阀，13-压力传感器，14-恒温箱，15-温度控制器，16-对流风扇，17-钢球，18-真空阀，19-第二放空阀。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量系统的示意性结构图。如图1所示，该径向渗透率测量系统宝包括夹持装置1、第一参比腔2、第二参比腔3、压力控制系统(图中未示出)、压差传感器8和数据处理系统(图中未示出)。

该夹持装置1具有两个夹持端101以及位于两个夹持端101之间且用于放置岩心柱塞4的样品腔102，向该样品腔102中施加压力，可以使高压气体沿岩心柱塞4的径向流入，从而导致样品腔102的压力会逐渐衰减。

该第一参比腔2与用于供应高压气体的高压气源装置之间的管路上设置有第一隔离阀5，该第一隔离阀5开启时第一参比腔2与高压气源装置相连通。

该第二参比腔3与第一参比腔2之间的管路上设置有自动平衡阀6，该自动平衡阀6开启时第二参比腔3与第一参比腔2相连通。该第二参比腔3与样品腔102之间的管路上设置有第二隔离阀7，该第二隔离阀7开启时第二参比腔3与样品腔102相连通。

该压力控制系统用于控制第一隔离阀5、自动平衡阀6和第二隔离阀7的启闭，以使第一参比腔2和第二参比腔3内充入高压气体，并在第一参比腔2和第二参比腔3的压力保持不变后，使第一参比腔2和第二参比腔3内的高压气体进入样品腔102，在预设时间后仅使第二参比腔3内的高压气体进入样品腔102。

该压差传感器8接在第一参比腔2和第二参比腔3之间，用于读取在预设时间后第二参比腔3和样品腔102作为一个整体与第一参比腔2之间的压差值。其中，自动平衡阀6同时连接在压差传感器8的两端，如此，可以通过设置自动平衡阀6的延时关闭时间来调整压差传感器8读数的数值范围，确保压差衰减幅度不超过压差传感器8的量程，从而防止压差传感器8损坏。

该数据处理系统用于记录压差传感器8读取的压差值随时间变化的压差衰减曲线，并对压差衰减曲线进行拟合计算获得岩心柱塞4的径向渗透率。

与现有技术中利用压力传感器13直接测量由样品吸气引起的夹持器环形空间(样品腔中除所述岩心占用的剩余部分)的压力值相比，本发明通过测量由岩心柱塞4样品吸气引起的夹持器环形空间103(样品腔102中除所述岩心柱塞4样品占用的剩余部分)的压力值与第一参考腔之间的压力差，这使得由岩心柱塞4样品吸气引起的压力衰减曲线测量精度得到极大的提高。

通过设置连接在压差传感器8两端的自动平衡阀6，可以确保压差衰减幅度不超过其量程，在此前提下，压力衰减曲线测量精度正比于压差传感器8的量程，以量程为500kpa，精度为0.1％的传感器为例，其对压力衰减的区分度可达到500pa，该传感器的测量精度相比于采用同等精度的压力传感器13有数倍至数十倍的提升，且该压力测量精度不随系统的绝对压力增加而产生变化，因此，由此测量的压力衰减曲线测量精度得到极大的提高。

该数据处理系统按照如下公式对所述压差衰减曲线进行线性拟合计算获得所述岩心柱塞4的径向渗透率：

其中，δp(t)为t时刻的所述压差传感器的读数，单位为pa；

δpf为所述样品腔中气体渗透过程结束时所述压差传感器的读数，单位为pa；

p0i为所述第二参比腔与所述样品腔气体压力达到平衡时的压力，单位为pa；

p1i为所述第二参比腔与所述样品腔连通前，样品腔内的压力，单位为pa；

γ为压差衰减曲线的时间常数；

c为线性拟合的截距；

k为岩心柱塞的径向渗透率，单位为m²；

a1为贝塞尔函数j0(r0an)＝0的最小正根，其大小由岩心半径决定，单位为m^-1；

m为所述高压气体的摩尔质量，单位为kg/kmol；

ρ为所述高压气体的密度，单位为kg/m³；

μ为所述高压气体的粘度，单位为pa·s；

z为真实气体压缩因子，单位为m³/m³；

r为气体常数8.314，单位为kj/kmol·k；

t为热力学温度，单位为k；

为岩心的孔隙度。

在一个实施例中，该第二参比腔3以及样品腔102除岩心柱塞4占用的剩余部分(夹持器环形空间103)内填充有钢球17。该钢球17可以为不锈钢球。通过在第二参比腔3和夹持器环形空间103内填充不锈钢球，可以提高压力衰减过程的变化幅度，进一步提高压力衰减曲线的测量精度。同时，利用不锈钢球的比热容可以屏蔽外界温度扰动对压力衰减过程的干扰。

为了对岩心柱塞施加确定的轴向压力，现有技术中通常在夹持器内设置一套油浴围压系统，而本申请中开创性地研发出一套体积小、成本低且结构简单巧妙的新的围压系统。该围压系统包括减压器9、第一放空阀10和围压气室11。

该夹持装置1的其中一个夹持端101具有一朝向样品腔102的凹腔104。夹持装置1还包括设置在样品腔102和凹腔104所在夹持端101之间的金属板105，金属板105和凹腔104之间形成围压气室11。该金属板105例如可以为金属盲板。该金属盲板可以为表面粗糙度极低的不锈钢平板。在金属盲板和岩心柱塞4样品的一端之间设置有密封件106，在另一夹持端101与岩心柱塞4样品的另一端之间也设置有密封件106。该密封件106可以为密封垫片，其材质例如可以为聚四氟乙烯等弹性材料。在一个实施例中，该夹持装置1的两个夹持端101分别为夹持器法兰和夹持器端盖。该凹腔104位于夹持器法兰内。夹持器法兰、夹持器端盖与样品腔102的连接处均采用密封圈107进行密封，该密封圈107可以为与高压气体适配的橡胶o型圈。

该第一放空阀10与围压气室11相连，该第一放空阀10开启时，可以使得围压气室11内的压力与大气压保持一致。

该减压器9与高压气源装置之间的管路上设置有高压气源阀12，该高压气源阀12开启时，高压气源装置与减压器9相连。该高压气源阀12与减压器9均打开且第一放空阀10关闭时，可以向围压气室11施加经过减压器9减压后的压力。通过调节减压器9的开度可以对夹持装置1的轴向的围压大小进行控制，即对岩心柱塞4样品施加确定的轴向夹持力。

通过对样品腔102及夹持器法兰的巧妙设计，直接由高压气源经减压器9向围压气室11供给一个可调节的围压压力，使岩心柱塞4得以可靠夹持并适当施力，保证了其轴向密封。该围压系统取代了行业中常规使用的围压油浴系统，减小了系统的复杂性和成本。

如图1所示，该径向渗透率测量系统还包括真空阀18和第二放空阀19。以上所述高压气源阀12、真空阀18、第一放空阀10和第二放空阀19的具体形式可以是球阀或截止阀。第一隔离阀5、第二隔离阀7以及自动平衡阀6是具有优良密封性能的截止阀，如隔膜密封阀、波纹管密封阀等。该径向渗透率测量系统还包括压力传感器13和恒温箱14。压力传感器13接在第二参比腔3上。第一参比腔2、第二参比腔3、夹持器、第一隔离阀5、第二隔离阀7、自动平衡阀6、压差传感器8以及压力传感器13均设置在恒温箱14内。该恒温箱14内还设置有温度控制器15和对流风扇16，用于向该恒温箱14内提供恒定的测量温度。该温度控制器15以及对流风扇16可以使得恒温箱14内的温度变化稳定在0.1℃以下。

以上各个阀开启与关闭所引起的第一参比腔2、第二参比腔3和样品腔102中的变化为：

关闭高压气源阀12、第一放空阀10和第二放空阀19，开启真空阀18以及该径向渗透率测量系统中其它所有的阀，可以将该系统充分抽真空。

关闭真空阀18、第一隔离阀5、第一放空阀10和第二放空阀19，调整高压气源压力，以向第一参比腔2和第二参比腔3内充入高压气体，并打开减压器9，可以控制围压气室11压力稳定在所需压力，从而对岩心柱塞4样品施加确定的轴向夹持力。

关闭第一隔离阀5，等待气体流动与热平衡，直至第一参比腔2和第二参比腔3的压力保持不变。

打开第二隔离阀7，并将自动平衡阀6设置为预设时间后自动关闭，使第一参比腔2和第二参比腔3内的高压气体进入样品腔102，并在预设时间后仅使第二参比腔3内的高压气体进入样品腔102。在自动平衡阀6关闭后，第二参比腔3和样品腔102的气压保持一致，而第二参比腔3和样品腔102逐渐与第一参比腔2之间形成压力差。

图2示出了根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量方法的示意性流程图，该径向渗透率测量方法是利用上述径向渗透率测量系统进行测量的。如图2所示，该径向渗透率测量方法包括：

步骤s100，将岩心柱塞放置在夹持装置的样品腔中，并通过夹持装置的两个夹持端夹持岩心柱塞，并抽真空；

步骤s200，向第一参比腔和第二参比腔内充入高压气体；

步骤s300，停止向第一参比腔和第二参比腔内充入高压气体，并等待气体流动与热平衡，直至第一参比腔和第二参比腔的压力保持不变；

步骤s400，使第二参比腔与样品腔相连通，并将用于连通第一参比腔和第二参比腔的自动平衡阀设置为预设时间后关闭；

步骤s500，在自动平衡阀关闭后，记录接在第一参比腔和第二参比腔之间的压差传感器读取的压差值随时间变化的压差衰减曲线，直至压差值不再发生变化时停止记录；

步骤s600，对压差衰减曲线进行拟合计算获得岩心柱塞的径向渗透率。

本发明方法通过测量由岩心柱塞样品吸气引起的夹持器环形空间(样品腔中除所述岩心柱塞样品占用的剩余部分)的压力值与第一参考腔之间的压力差，这使得由岩心柱塞样品吸气引起的压力衰减曲线测量精度得到极大的提高。并且采用上述方案的压力测量精度不随系统的绝对压力增加而产生变化。

在步骤s100中，可以打开对流风扇与温度控制器，从而使保温箱内的温度变化稳定在0.1℃以下。抽真空时，关闭高压气源阀、第一放空阀和第二放空阀，开启真空阀以及该径向渗透率测量系统中其它所有的阀。

在步骤s200中，关闭真空阀、隔离阀1，调整高压气源压力至ph，以向第一参比腔和第二参比腔内充入高压气体，并打开减压器，控制围压气室压力稳定在pz，对柱塞样品施加确定的轴向夹持力；

在步骤s300中，关闭第一隔离阀，等待气体流动与热平衡，直至第一参比腔和第二参比腔的压力保持不变。

在步骤s400中，打开第二隔离阀，并将自动平衡阀设置为延时关闭，记该延时时间为tw。

在步骤s500中，开启数据处理系统，第一参比腔和第二参比腔的压力迅速降低，并与样品腔压力达到平衡。当自动平衡阀关闭后，第二参比腔与样品腔气体压力随着高压气体沿岩心柱塞径向的渗透进一步降低。数据处理系统记录压差与压力读数随时间的变化曲线δp(t)与p(t)，直至压差δp不再随时间变化，完成数据记录。

灵活调整延时时间tw可以调整压差传感器读数的数值范围，确保δp(t)不超出传感器量程，防止压差传感器损坏。

在步骤s600中，基于压差传感器输出的δp(t)曲线测量结果，取实验进行了充分长时间(优选取压差衰减曲线的后半段时间点)的δp(t)数据点，采用以下公式对压差衰减曲线进行拟合：

其中，δp(t)为t时刻的所述压差传感器的读数，单位为pa，δpf为所述样品腔中气体渗透过程结束时所述压差传感器的读数，单位为pa；p0i为所述第二参比腔与所述样品腔气体压力达到平衡时的压力，单位为pa；p1i为所述第二参比腔与所述样品腔连通前，样品腔内的压力，单位为pa；。γ为压差衰减曲线的时间常数，c为线性拟合的截距。

根据柱坐标下气体非稳态流动的解析解，岩心的径向渗透率k与压力衰减时间常数γ之间满足公式(2)所示的关系：

其中，k为岩心柱塞的径向渗透率，单位为m²，a1为贝塞尔函数j0(r0an)＝0的最小正根，其大小由岩心半径决定，单位为m^-1，ρ为所述高压气体的密度，m为所述高压气体的摩尔质量，单位为kg/kmol；单位为kg/m³，μ为所述高压气体的粘度，单位为pa·s，z为真实气体压缩因子，单位为m³/m³，r为气体常数8.314，单位为kj/kmol·k，t为热力学温度，单位为k，为岩心孔隙度。

图3示出了根据本发明一个实施例的低渗岩矿岩心柱塞的径向渗透率测量方法的测量原理图。图4示出了图2所示步骤s400中自动平衡阀关闭时气体流动示意图，其中，空心箭头所指方向为气体流动方向。图5示出了图2所示步骤s400中第二参比腔与样品腔内气体达到平衡时气体流动示意图。由图3至图5可知，自动平衡阀关闭后，夹持器环形空间内的高压气体沿着岩心柱塞的径向流入，第二参比腔与样品腔的压力随着样品吸气逐渐降低，直至最终达到平衡，气体不再流动且第二参比腔和样品腔内的压力不再发生变化。

图6示出了图2所示步骤s400中延时时间为零时第一参比腔和第二参比腔中的压力变化以及压差传感器读数。如图6所示，延时时间为零时，第二隔离阀打开后第一参比腔的压力保持不变，一直维持在ph，第二隔离阀打开时，第二参比腔的压力也为ph，第二隔离阀打开后，随着时间的推移，第二参比腔的压力逐渐降低，首先与样品腔压力达到平衡，其数值为p0i，随后第二参比腔与样品腔的压力同步降低直至气体渗透过程结束。

图7示出了图2所示步骤s400中延时时间不为零时第一参比腔和第二参比腔中的压力变化以及压差传感器读数。如图7所示，延时时间不为零时，第二隔离阀打开后，在自动平衡阀关闭前第一参比腔和第二参比腔的压力均迅速降低，并逐渐与样品腔压力趋于一致，第二参比腔和样品腔压力达到平衡，其数值为p0i。在自动平衡阀关闭后，第一参比腔的压力保持在p0i不变，第二参比腔的压力随着时间的推移逐渐降低直至气体渗透过程结束。

结合图6和图7可知，延时时间tw越短，δp(t)和δpf数值越大。优选地，可以在保证不超过压差传感器量程的前提下根据实际需要尽可能缩短延时时间，但同时应当保证该延时时间大于从打开第二隔离阀到第二参比腔与样品腔压力建立平衡所需的时间。

在另一个实施例中，上述步骤s400之后还可以包括关闭第二隔离阀，打开第一隔离阀与自动平衡阀，调整高压气源输出压力，直至压力传感器读数接近至下一测试工况压力，转至步骤s300，开始下一工况测试。在该实施例中，可以理解的是，上一工况样品腔的最终压力即为新工况的初始样品压力p1i(在第一工况中，p1i＝0)，通过对不同初始压力条件下的样品渗透过程测量，可以获得其渗透率随压力变化的规律。

利用以下实施例来说明本发明径向渗透率测量系统以及方法测量径向渗透率的过程。

实施例1：

本实施例中，选用100kpa量程，精度为0.065％的yokogawa压差变送器作为核心测量传感器，样品夹持压力为2.0mpa。首先对样品进行抽真空8小时，样品腔初始压力p1i为10pa，随后关闭第二隔离阀，将系统其它部分用氦气增压至1.0mpa，切断第一隔离阀，并将恒温系统设定在27.0℃，恒温30分钟。设置自动平衡阀延时15s关闭，打开第二隔离阀，开始记录压差和压力曲线。通过对压差曲线的观察，发现大约12s左右压差示数为0，压力曲线迅速下降至0.572mpa后基本维持不变，因此确定本次试验的p0i为0.572mpa。实验进行2小时后，压差曲线基本不再发生变化，δpf最终数值为74.125kpa。根据公式(1)拟合得到本次压差曲线的时间常数为3.495×10^-4s^-1。在公式(2)中带入样品和氦气物性数据，可以最终计算得到样品的径向渗透率k为2.73×10^-5md。

实施例2：紧接实施例1最终状态，关闭第二隔离阀，此时样品腔初始压力为0.498mpa。调整样品的夹持压力为2.5mpa，打开第一隔离阀、自动平衡阀，将系统用氦气增压到1.5mpa，切断第一隔离阀，恒温10分钟。设置自动平衡阀延时15s关闭，重复实施例1中的操作、测量和计算，测得p0i为1.083mpa，δpf为67.479kpa，k为2.21×10^-5md。这表明样品的径向渗透率随其孔隙压力的增加而降低，该现象与气体在孔隙中的滑脱流动有关。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。