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原文传递一种用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器

专利名称：	一种用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器
摘要：	本发明公开了一种用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器。它包括控制系统、恒温系统、用于测试岩石试件(试样)的固定单元、缓冲气罐、储气罐、油泵、油路、气体管路、气压表(最好为数字气压表)和气体开关，固定单元包括上盖、单元主体、下座和固定螺栓，下座上设单元主体，单元主体上设上盖，下座与上盖通过固定螺栓相连接，单元主体内设岩石试件，岩石试件设在下座上，缓冲气罐上下两端分别通过上进气管路和下进气管路与固定单元相连接，油泵通过油路与固定单元的单元主体内腔相连通；恒温系统外部设储气罐和控制系统，储气罐通过储气管路和储气开关与缓冲气罐相连通，储气管路上设储气开关，控制系统通过数据线与气压表相连接。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	常州工学院
发明人：	宋杨;王妍白;宋嘉轩;王嘉奕;王保元;周如珊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910014063.5
公开号：	CN109709016A
代理机构：	常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘松
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	213032 江苏省常州市新北区辽河路666号
主权项：	1.一种用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，它包括控制系统(13)、恒温系统(9)、用于测试岩石试件(3)的固定单元、缓冲气罐(15)、储气罐(12)、油泵(8)、油路(7)、气体管路、气压表(17)和气体开关，气体开关包括上进气开关(18)、下进气开关(19)和储气开关(11)，气体管路包括上进气管路(16)、下进气管路(20)和储气管路(10)，其特征在于：所述恒温系统(9)内部设固定单元、缓冲气罐(15)、油泵(8)、油路(7)、上进气管路(16)、下进气管路(20)、气压表(17)和上进气开关(18)、下进气开关(19)和储气开关(11)，固定单元包括上盖(1)、单元主体(2)、下座(5)和固定螺栓(4)，下座(5)上设单元主体(2)，单元主体(2)上设上盖(1)，下座(5)与上盖(1)通过固定螺栓(4)相连接，单元主体(2)内设岩石试件(3)，岩石试件(3)设在下座(5)上，缓冲气罐(15)上下两端分别通过上进气管路(16)和下进气管路(20)与固定单元相连接，上进气管路(16)上设上进气开关(18)和气压表(17)，下进气管路(20)上设下进气开关(19)，油泵(8)通过油路(7)与固定单元的单元主体(2)内腔相连通；恒温系统(9)外部设储气罐(12)和控制系统(13)，储气罐(12)通过储气管路(10)和储气开关(11)与缓冲气罐(15)相连通，储气管路(10)上设储气开关(11)，控制系统(13)通过数据线(14)与气压表(17)相连接。 2.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述岩石试件(3)的上下两侧均安装气体分散片(21)，岩石试件(3)上面设压头(22)，岩石试件(3)通过基座(6)固定设在下座(5)上，并采用橡胶皮套(24)和金属套箍(23)进行密封。 3.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述缓冲气罐(15)用于为孔隙率测试提供压力，缓冲气罐(15)上端通过上进气管路(16)与固定单元单元主体(2)内腔的测试岩石试件(3)相连接，缓冲气罐(15)下端通过下进气管路(20)与固定单元内腔的测试岩石试件(3)相连接。 4.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述储气罐(12)，用于为缓冲气罐(15)提供测试气体，储气罐(12)通过储气管路(10)与缓冲气罐(15)相连通，并在储气管路(10)上设储气开关(1 1)。 5.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述气压表(17)为数字气压表(17)，用于测试缓冲气罐(15)的气体压力。 6.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述油泵(8)用于为固定单元的单元主体(2)内腔提供围压，油泵(8)上设油压表，用于测量固定单元单元主体(2)内腔的围压。 7.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述控制系统(13)，用于连接气压表(17)实时记录和输出缓冲气罐(15)的气体压力随时间的变化曲线，所述数据线(14)，用于连接数字气压表(17)与控制系统(13)。 8.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述气体开关，用于控制气体在管道内的流动，其中，上进气开关(18)控制固定单元上进气管路(16)，下进气开关(19)控制固定单元下进气管路(20)，储气开关(11)控制储气罐(12)为缓冲气罐(15)注入气体的气体管路。 9.如权利要求1所述的用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器，其特征在于：所述岩石试件(3)的直径为50cm、高度为100mm的圆柱形岩石试件(3)。 10.一种用于超低渗开裂岩石气体渗透率的测试仪器的测试方法，其特征在于：某一固定温度T1，开裂超低渗开裂岩石气体渗透率的测试步骤如下： (1)采用游标卡尺测试岩石试件(3)的直径d，高度h。 (2)安装固定单元、连接气体管路，安装岩石试件(3)，并确定所有开关关闭，打开恒温系统(9)设置固定温度T1。 (3)打开手动油泵(8)阀门，给固定单元提供围压Pv。 (4)打开储气开关(11)给缓冲气罐(15)充入气体并提供压强；关闭储气开关(11)，连接数据线(14)，打开控制系统(13)，自动记录数字气压表(17)的压强数，记录频率为1数据/s,所述记录频率是指1秒记录一个数据。直至气体压强稳定，此压强读数为P1； (5)打开下进气开关(19)和上进气开关(18)，数字气压表(17)显现气体压力迅速降至P2，然后开始缓慢降低；根据理想气体方程，按照如下公式计算下进气开关(19)和上进气开关(18)密封管道、气体分散片(21)等体积V2为: (6)继续通过控制系统(13)记录数字气压表(17)压强，可以得到压强变化曲线，P为压强，T为时间，压强逐渐降低，且降低速度越来越慢，直至压强稳定至P3，此时气体从岩石试件(3)上下表面和裂缝(27)处进入岩石试件(3)，则此时可计算岩石试件(3)孔隙体积Vk为： (7)此时，依据达西定律计算任意时刻T4岩石试件(3)的气体渗透率，其步骤如下： (a)在时间T4时，数字气压表(17)的压强为P4，则根据理想气体方程，岩石试件(3)孔隙内的平均压力Pa为: (b)在此岩石试件(3)中，气体压力在压差的作用下并非均匀分布，其分布函数P(x)为：开裂岩石试件(3)具有上进气口(25)、出气口(26)、裂缝(27)和下进气口(28)。其中，P进为进气口的气压；P出为出气口(26)的气压。那么，气压表(17)压力值为P4时，岩石试件(3)气压的分布函数为：其中，Ph/2为P4时岩石试件(3)中间处的气体压强。 (c)根据理想气体方程，由于仅有Ph/2未知，可推导出Ph/2为： Ph/2≈P4-1.5Pa (d)在气压值为P4时，Δt的时间内，气压变化了ΔP4，那么此时间内的压力均值Pmean为Pmean＝P4-0.5ΔP4 (e)由理想气体方程可得，在ΔT的时间内的平均流量Qmean为： (f)最终可计算出此时气体渗透率为：。
所属类别：	发明专利