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原文传递一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置及测试方法

专利名称：	一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置及测试方法
摘要：	发明公开了一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置及测试方法，在筒体内设有两个封堵机构I、两个封堵机构II，在每个封堵机构I的两侧分别设有分隔板，在每个封堵机构II的两侧分别设有阻水板，阻水板一端与分隔板连接，阻水板另一端与筒体内部连接，在位于同一侧的两个阻水板之间设有注水管。本发明联合柔性膜无定型紧密贴合属性与自由气体便捷充、放优势，实现不规则边界高压封堵及透水条件可逆转换，通过转换岩样的放置方位，依次将六个端面交替设为出、入渗面，实现不同渗流路径下的岩样测试；通过气态围压均匀施加，达到应力状态的精准调控，客观获取地质构造体导水差异性分析及水力参数空间变异性表征结果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	郭亮;张军伟;廖明伟;王保权;李婧铷;刘太鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910712083.X
公开号：	CN110320149A
代理机构：	成都四合天行知识产权代理有限公司
代理人：	周建;王记明
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	610000 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，包括上端开放的筒体(8)以及与筒体(8)开放端相匹配的密封盖板(1)，其特征在于：在所述筒体(8)内设有两个沿筒体(8)轴线对称分布的封堵机构I(7)，在筒体(8)内部上下两端分别设有封堵机构II(4)，且在每个所述封堵机构I(7)的两侧分别设有下端部与筒体(8)底部连接的分隔板(6)，密封风琴罩(17)的一端与分隔板(6)侧壁连接，密封风琴罩(17)的另一端与封堵机构I(7)侧壁连接，且在每个所述封堵机构I(7)的两侧还分别设有与分隔板(6)相垂直的阻水板(18)，阻水板(18)一端与分隔板(6)侧壁连接，阻水板(18)另一端与筒体(8)内部连接，且在位于同一侧的两个阻水板(18)之间设有注水管(19)，注水管(19)的端部贯穿筒体(8)内壁后向外延伸；使用时，将不规则块状岩样置于筒体(8)内，通过调整两个封堵机构I(7)和两个封堵机构II(4)的位置来实现对岩样四个侧壁的封堵，且岩样正对注水管(19)的两个侧壁呈开放状态。 2.根据权利要求1所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：所述封堵机构I(7)包括内部设有空腔的壳体，在壳体的一个侧壁上设有开口(710)，所述封堵机构II(4)包括内部设有空腔的箱体，在箱体的一个侧壁上设有通孔，且在壳体与箱体内部均设有覆膜组件，所述覆膜组件包括正旋轴(701)、驱动气缸(711)、两个纵向传送带(705)、以及两个横向传送带(713)，阻水膜(703)缠绕在所述正旋轴(701)外圆周壁上，纵向传送带(705)与横向传送带(713)相互垂直，每个纵向传送带(705)上均固定有滑块(708)，每个横向传送带(713)上均固定有滑块(714)，且在滑块(708)上固定有夹头(709)，在滑块(714)上固定有夹头(715)；驱动气缸(711)的输出端设有矩形边框(704)，正旋轴(701)转动设置在壳体内壁的顶部，且两个纵向传送带(705)位于开口(710)或通孔的两侧，阻水膜(703)的活动端在纵向传送带(705)上夹头(709)的夹持下逐步将开口(710)或通孔封闭，且当阻水膜(703)的活动端移至横向传送带(713)所对应的水平位置时，纵向传送带(705)上的夹头(709)解除对阻水膜(703)的夹持，横向传送带(713)上的夹头(715)对阻水膜(703)进行夹持并带动阻水膜(703)朝远离开口或通孔的方向移动，启动驱动气缸(711)，驱动气缸(711)的输出端带动矩形边框(704)对阻水膜(703)施加挤压，以实现开口(710)或通孔的密封；在所述壳体正对开口(710)的侧壁上设置有连接管(16)，连接管(16)贯穿壳体内壁后向外延伸，且在连接管(16)的延伸端上安装有电磁阀(3)，在所述筒体(8)的外圆周壁上安装有与之内部连通的套管II(9)，进气管I(15)活动贯穿套管II(9)后与电磁阀(3)连接；在位于筒体(8)内部上方的箱体侧壁上设置有连通管(20)，连通管(20)贯穿箱体内壁后向外延伸，且在连通管(20)的延伸端上也安装有电磁阀(3)，在所述筒体(8)的上端面上安装有与之内部连通的套管I(2)，进气管II活动贯穿套管I(2)后与电磁阀(3)连接；在位于筒体(8)内部下方的箱体内壁上设置有直管(21)，直管(21)贯穿箱体内壁后向外延伸，且在直管(21)延伸端的端面上连接有软管(22)，软管(22)贯穿筒体(8)的外壁后向外延伸；在所述壳体内还设有两个水平放置的推动气缸(702)，且每个推动气缸(702)的输出端均安装有与纵向传送带(705)垂直的顶板(706)，顶板(706)的长度与所述开口(710)的宽度相同，且两个顶板(706)的间距与所述开口(710)的长度相同。 3.根据权利要求2所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：所述壳体内部的驱动气缸(711)输出端上设有压紧架I(707)，所述压紧架I(707)为四个L型板(24)拼接构成的矩形框架，在每个L型板(24)一端端面上安装有伸缩气缸(26)，另一端端面上固定有连杆(27)，且在相邻的两个L型板(24)中，一个L型板(24)上的伸缩气缸(26)输出端与另一个L型板(24)上的连杆(27)连接，在任意一个L型板(24)的侧壁上均安装有支撑杆(28)，支撑杆(28)与驱动气缸(711)的输出端连接；在位于所述箱体内部的驱动气缸(711)输出端上设有压紧架II(23)，所述压紧架II(23)为两个对称分布的L型板(24)拼接构成的U形框架，在一个L型板(24)的水平段端面上安装有伸缩气缸(26)，在另一个L型板(24)的水平段端面上设有连杆(27)，伸缩气缸(26)输出端与连杆(27)连接，且每个L型板(24)的竖直段端面上均设有压杆(30)，压杆(30)与L型板(24)的竖直段相互垂直；在任意一个L型板(24)上设置有支杆(29)，支杆(29)与驱动气缸(711)输出端连接。 4.根据权利要求2所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：所述夹头(709)包括U型的本体以及两个柔性夹板(718)，在本体的两个竖直段相对的侧壁上分别开有盲孔，在柔性夹板(718)的侧壁上固定有销柱(720)，且在柔性夹板(718)另一个侧壁中部嵌入电磁铁(717)，销柱(720)端面与盲孔底部之间留有间隙，且在销柱(720)的外圆周壁上套设有扭转弹簧(719)，扭转弹簧(719)的一端与销柱(720)的外圆周壁连接，扭转弹簧(719)的另一端与盲孔的底部连接。 5.根据权利要求2所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：在所述筒体(8)的内壁上固定有两个导轨(11)，且每个导轨(11)分别位于同一侧的两个所述分隔板(6)之间，在导轨(11)的上表面上设有滑槽，且在所述壳体底部设有与滑槽配合的导向块(10)。 6.根据权利要求3所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：在所述矩形框架的四个内侧壁上均设有截面呈弧形的橡胶垫(25)。 7.根据权利要求1所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置，其特征在于：在所述筒体(8)内壁下端还设有圆形底板(12)，底板(12)将所述筒体(8)内部分隔成相互独立的调节区和试验区，在调节区内设有上顶气缸(14)，在上顶气缸(14)的输出端设有顶杆，在底板(12)的中部开有小孔，小孔内安装有防水环(13)，顶杆上端活动贯穿防水环(13)后与位于试验区底部的封堵机构II(4)的外壁连接。 8.基于权利要求1～7任意一项所述的一种流向可调式不规则岩样高压渗透装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤： a、清除待考察区域岩体表层受风化剥蚀而沉积的覆土和碎裂的块石，在目标点四周开挖竖向探槽，暴露出新鲜的待考察地质体； b、联合构造解析方法与地球物理探测手段，提取步骤a中所暴露地质体内部的裂隙交切信息，辨识对地下水流动起导控作用的导水单元及控水节点； c、基于步骤b的辨识结果，在步骤a中探槽所揭露待考察地质体上标记4～5个待取样品的取样范围，沿各取样边界挖槽截取包含多组导水单元、控水节点的大体积不规则原状岩样； d、针对步骤c所获岩样，拟定4～5个渗流测试方向，将样品渗流方向上两对立边界定义为透水界面A和B，A面为入渗面，则B面为出渗面，样品其余边界面定义为非透水面； e、将步骤d中的岩样按符合预定渗流方向的位置装入筒体(8)内，保证岩样的入渗面和出渗面分别对应筒体(8)的两个开放端面，采用两组封堵机构I(7)、两组封堵机构II(4)对非透水面进行封堵处理； f、待步骤e中防渗封堵处理完毕，利用密封盖板(1)将筒体(8)的开放端封闭装配形成渗流压力室； g、将渗流压力室入渗面通过注水管(19)连接加压供水设备，出渗面通过另一个注水管(19)连接储水容器，组装形成不规则岩样高压渗透测试仪； h、待步骤g中各部件整体连接完毕，当两组壳体、两组箱体内的气压达稳定状态后，启动供压量测设备对岩样施加渗透水压，水流在预设初始压力下由入渗面开始沿样品内连通裂隙网络持续流动以实现样品饱和； i、调节供压量测设备所提供的渗透压力值，待水流达稳定状态后记录相应压力、时间、流量等数据；进一步按实验方案中的预定计划改变围压和渗透压力数值，获取一组对应不同围压、不同渗透压力的稳态测试数据； j、打开密封盖板(1)，解除两组封堵机构I(7)、两组封堵机构II(4)对岩样(31)非透水面的封堵，翻转岩样(31)，按步骤d确定的渗流测试方向重新定义岩样(31)的非透水面、入渗面与出渗面，重复步骤e-i操作直至该样品沿全部预定方向渗流完毕； k.依次对步骤c所获其余岩样重复步骤d-j操作，直至所有样品测试完毕； l、基于步骤k所获数据开展计算分析，得到不同渗流路径下地质构造体导水性的空间变异特征，获取构造体水文地质属性综合表征结果。
所属类别：	发明专利