[实用新型]一种利用变容积压力脉冲法测试岩石气体渗透系数的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土力学测试装置，尤其涉及一种利用变容积压力脉冲法测试岩石气体渗透系数的装置，具体地涉及致密低渗性岩石气体渗透系数的测试装置。

背景技术

岩石气体渗透系数是天然气、煤层气开采与地质储存的理论研究与工程实践分析计算中的一个重要参数。针对岩石、混凝土等介质进行渗透系数测定，其方法是采用对试样两端施加一定的压力差，使得流体在多孔介质中流动模拟与测试其渗透性。根据不同的压力差的施加方法，可分为稳定流与非稳定流方法；稳定流的方法是对试样两端施加恒定的压力差，当试样达到稳定后，根据两端压力差和流量计算试样的渗透系数；非稳定流方法主要有恒流泵法、压力振荡法和压力衰减法，其主要特点是都是在非稳定流状态下进行渗透系数测量的，能大大缩短测试时间，可以大大减少系统泄露与环境温度变化的影响。更为重要的是高精度的压力测试比高精度的流量测量更容易实现，可以大大降低了装置的造价。非稳定流测试方法中的压力衰减法其原理构造简单，并易于实现，目前在针对低渗岩石水的渗透性测试中得到了广泛应用。

在岩石气体渗透性测试研究中，针对渗气系数较大的试样，目前仍较多地是采用稳态法进行测试，该方法对于渗透系数高于10^-17m²的岩石较为准确；但对于渗透系数更低的岩石如完整盐岩(k_g＝10^-20～10wm²)就无法准确快速测试了。因此，针对低渗致密岩石采用压力脉冲法测试可以得到令人满意的结果。压力脉冲法测试岩心气体渗透系数的方法与装置的原理是在试样一端设置一定容积压力储气容器，另一端也安装一压力储气容器或与大气直接连通，然后通过施加一压力脉冲，根据两端压力差随时间变化计算得出试样气体渗透系数。目前，采用的装置其压力储气容器容积固定，且另一端多采用与上游端容积相同或与大气直接连接，而储气容器容积大小应根据试样渗透系数大小所确定的压力值确定，具体地就是渗透系数小，需要采用较大的压力脉冲值，选用较小的容积；对于试验气体为甲烷等危险气体不宜采用下游端直接与大气连通的方式。此外，研究表明，上下游储气容器容积大小比例对渗透系数测试精度有较大影响。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种利用变容积压力脉冲法测试岩石气体渗透系数的装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

针对于这一问题，本装置主要解决了脉冲法测试致密低渗气性岩石的方法与装置中无法改变上下游储气容器容积大小以及两者容器比例的问题。本装置可以根据不同试样气体渗透系数确定的不同压力值设置上下游储气容器大小和比例。

具体地说，本装置包括岩心夹持器，第1、2手动活塞泵，环压泵，第1～6标准室，对比室，真空泵，气瓶，数据采集器，调压阀，气体压力传感器，第1、2、3压差传感器，气压表，环压表，高压不锈钢管线和第1～22阀门；

该装置的连接与位置关系是：

第1手动活塞泵、第1标准室、第2标准室和第3标准室分别通过第8阀门、第16阀门、第17阀门和第18阀门并联再串联第9阀门后连接到岩心夹持器左端；

第2手动活塞泵、第4标准室、第5标准室和第6标准室分别通过第6阀门、第19阀门、第20阀门和第21阀门并联再串联第5阀门后连接到岩心夹持器右端，选择不同体积的标准室并且调节第1、2手动活塞泵，较精确地调节岩心夹持器左右两端的储气容器(所述储气容器指代两个手动活塞泵及六个标准室的任意组合)的容积大小与比例。

气源、第1阀门、调压阀和气压表依次连接后分为五路：

其中两路分别通过第7阀门和第4阀门与岩心夹持器两端的第9阀门和第5阀门相连；

其中一路通过第2阀门可以对气体放空；

其中一路通过第22阀门和对比室连接；

其中一路通过第3阀门和真空泵连接，对整个装置进行抽真空排杂气处理；

气压传感器通过第9阀门和岩心夹持器左端相连；

第1、2、3压差传感器分别通过第10～15阀门与岩心夹持器(10)两端的第9阀门和第5阀门相连；

气压传感器和第1、2、3压差传感器分别与数据采集器相连。

本实用新型的工作原理是：