[实用新型]低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于岩体渗流与渗流-应力耦合技术领域，特别涉及适用于不同围压条件下的低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置。

背景技术

低渗岩石的渗透性研究对低渗透油气田开发、地下能源储存、温室气体地下封存、高瓦斯矿井瓦斯抽放、放射性废物地质处置等领域都具有非常重要的意义。然而，由于低渗岩石的渗透性试验时间长、密封难度大、精度要求高以及易受环境影响等特点，目前国内外针对低渗透岩石的试验研究还远远未能满足工程建设与安全评估需求。岩石渗透率测试的室内试验方法可分为稳态流量法、瞬态压力脉冲法和压力振荡波法。其中，瞬态压力脉冲法因其理论成熟、测量精度可达10^-22m²而被广泛采用；渗透流体可以选用水、气体（如氮气、氦气）或煤油，由于气体具有粘滞性小、不易与岩样发生物理化学反应等特点，因此低渗岩石渗透率测试多以气体作为渗透流体。然而，国内目前尚未具备研究不同围压条件下低渗岩石渗透率测量的瞬态压力脉冲法气体渗透装置。

实用新型内容

一种适用于不同围压条件下低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置及试验方法，并给出了该装置的试验方法。

本实用新型装置包括围压伺服系统、气压伺服系统和数据采集处理系统。其中，围压伺服系统可以在低渗岩石试样侧向施加0~60MPa围压；气压伺服系统由注气系统和气体渗透系统组成，注气系统可提供0.1~10MPa的高纯氮气，气体渗透系统可进行管道回路和钢瓶回路两个不同量程的气体渗透试验；数据采集系统能实时采集岩石试样在进、出口回路的压力，同时绘制进、出口回路的压力-时间曲线并自动计算岩石试样的渗透率，进行存储及显示。各系统详细介绍如下：

1、围压伺服系统

围压伺服系统采用三轴流变仪围压伺服系统。该系统是专为岩石和混凝土类材料进行力学性能试验而设计的，操作方便，自动化程度高，试验完全在计算机控制下进行。围压伺服系统可以施加侧向0~60MPa围压，控制精度为0.01MPa，可在两个月内保持稳定，误差不超过1%。

围压伺服系统包括高压油箱、第一液压阀门、第一高精度液压泵、第一安全片、第二液压阀门以及围压传感器，；所述第一高精度液压泵、第一安全片、第二液压阀门依次连接后接围压传感器；第一液压阀门一端与高压油箱连接，另一端分别与第二液压阀门和接围压传感器连接；所述第一高精度液压泵还与注气系统连接；所述围压传感器还与气体渗透系统连接。

2、气压伺服系统

气体渗透系统由注气系统和气体渗透系统组成，其关键是气体渗透系统的密封性。

(1) 注气系统包括高压氮气、气阀、气体减压阀及连通管道。高压氮气最大进气压力为20MPa，气体减压阀可以提供0.1~10MPa的出气压力。

注气系统包括高压氮气及与之相连的气阀，所述气阀还依次连接气体减压阀、第三液压阀门；所述第三液压阀门上接一废气收集容器后分别接与第二安全片和第四液压阀门连接；所述第二安全片前与第二高精度液压泵相连后与上述第一高精度液压泵连接，后与第四液压阀门相连后与气体渗透系统相连。

(2) 气体渗透系统可进行管道回路和钢瓶回路两个不同量程的气体渗透试验。管道回路可进行10^-16~10^-22m²量程的气体渗透试验，由进口管道、试样、出口管道组成，进口管道与出口管道由气阀连接；钢瓶回路可进行10^-12~10^-18m²量程的气体渗透试验，由进口管道、进口钢瓶、试样、出口钢瓶、出口管道组成。两个回路在量程上有两个量级的交集，可以对试验结果进行验证。