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原文传递一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器及其测试方法

专利名称：	一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器及其测试方法
摘要：	本发明公开了一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器及其测试方法。它包括承压压头、承载限制装置、恒温系统、承压基座、用于固定测试岩石试件的固定单元、缓冲气罐、氦气储气罐、测试气体储气罐、油泵、油路、气体管路、气压表和气体开关，承压基座上设恒温系统和固定单元，恒温系统内设承载限制装置、固定单元、缓冲气罐、油泵、气压表和上进气开关、下进气开关，油泵通过油路与固定单元的单元主体内腔相连通；恒温系统外部设氦气储气罐、测试气体储气罐、氦气开关和测试气开关，缓冲气罐分别通过氦气和测试气管路与氦气储气罐和测试气体储气罐相连通，氦气和测试气管路分别设氦气开关和测试气开关。它具有结构简单、组装方便和工作安全可靠等特点。
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;周军文;卞正宁;冯宁宁;施林林;王启航
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：	CN201910014108.9
公开号：	CN109709017A
代理机构：	常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	王巍巍
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：	1.一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器，它包括承压压头(21)、承载限制装置(22)、恒温系统(9)、承压基座(23)、用于固定测试岩石试件(3)的固定单元、缓冲气罐(15)、氦气储气罐(14)、测试气体储气罐(13)、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)、氦气开关(11)和测试气开关(12)，气体管路包括上进气管路(16)、下进气管路(20)及氦气和测试气管路(10)，其特征在于：承压基座(23)上设恒温系统(9)和固定单元，恒温系统(9)内设承载限制装置(22)、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)，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)内设测试岩石试件(3)，测试岩石试件(3)设在下座(5)上，测试岩石试件(3)上端设承载限制装置(22)，承载限制装置(22)上设承压压头(21)和上盖(1)，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)与设在固定单元的主体内腔相连接，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)外部设氦气储气罐(14)、测试气体储气罐(13)、氦气开关(11)和测试气开关(12)，缓冲气罐(15)分别通过氦气和测试气管路(10)与氦气储气罐(14)和测试气体储气罐(13)相连通，氦气和测试气管路(10)分别设氦气开关(11)和测试气开关(12)。 2.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述承载限制装置(22)用于承载垂直荷载，并限制活动压头(221)的垂向位移，包括活动压头(221)、上承盖(222)、螺栓(223)、密封橡胶(224)和下封盖(225)，上承盖(222)与下封盖(225)通过螺栓(223)固定连接，上承盖(222)与下封盖(225)之间设空腔，空腔内设活动压头(221)，活动压头(221)的形状为十字型，活动压头(221)分别穿过上承盖(222)与下封盖(225)，上承盖(222)与下封盖(225)分别通过密封橡胶(224)与活动压头(221)相连接，活动压头(221)上端设承压压头(21)，下端设在测试岩石试件(3)上。 3.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述测试岩石试件(3)的上下两侧均安装气体分散片(24)，测试岩石试件(3)上面设基盖，测试岩石试件(3)通过基座(6)固定设在下座(5)上，并采用橡胶皮套(26)和金属套箍(25)进行密封。 4.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，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)与固定单元的单元主体(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。 5.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述氦气储气罐(14)，用于为缓冲气罐(15)提供氦气，用于岩石的孔隙体积校准，氦气储气罐(14)通过氦气和测试气管路(10)与缓冲气罐(15)相连通，并在氦气和测试气管路(10)上设氦气开关(11)。 6.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述测试气体储气罐(13)，用于为缓冲气罐(15)提供测试气体，测试气体储气罐(13)通过氦气和测试气管路(10)与缓冲气罐(15)相连通，并在氦气和测试气管路(10)上设测试气开关(12)。 7.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，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)，氦气开关(11)和测试气开关(12)分别控制氦气储气罐(14)和测试气体储气罐(13)为缓冲气罐(15)注入气体的气体管路。 8.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述测试岩石试件(3)尺寸为直径50cm、高度100mm。 9.如权利要求1所述的岩石压裂高压气体吸附测试仪器，其特征在于：所述恒温系统(9)用于给固定单元、缓冲气罐(15)、油泵(8)和管路提供恒定温度，温度变化幅度为±0.1℃。 10.一种岩石压裂高压气体吸附测试仪器的测试方法，其特征在于：某一固定温度T1和气体压强P4下，使用该岩石压裂高压气体吸附测试仪器测试岩石试件孔隙率的测试步骤如下： (1)采用游标卡尺测试岩石试件(3)的直径D，高度H，并计算出试件的体积VS： (2)安装固定单元、连接气体管路，安装测试岩石试件(3)同体积圆柱形钢制试件，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，给固定单元的单元主体(2)内腔提供围压Pv。 (4)打开氦气开关(11)给缓冲气罐15充入氦气气体并提供压强；关闭氦气开关(11)，待气体压力稳定后，记录气压表(17)的读数为压强P1； (5)打开下进气开关(19)和上进气开关(18)，待气压稳定后，记录气压表(17)的读数显示为压强P2；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)密封气体管路、气体分散片(24)等体积V2为: (6)关闭下进气开关(19)，关闭并拆除手工油泵(8)，拆解固定单元，取出圆柱形钢制试件，并安装测试岩石试件(3)在固定单元内，并连接气体管路和油路(7)。 (7)安装并打开手动油泵(8)，给固定单元的单元主体(2)提供围压用油，并施加围压Pv。 (8)打开氦气开关(11)给缓冲气罐(15)提供压强，关闭氦气开关(11)，待气体压力稳定后，记录气压表(17)的读数为压强P1； (9)打开下进气开关(19)和上进气开关(18)，待6h后，记录气压表(17)的读数显示为压强P3，根据理想气体方程按照如下公式计算测试岩石试件(3)的孔隙体积V3为: (10)关闭并拆除下进气开关(19)和上进气开关(18)，释放缓冲气罐(15)及相连气体管路中的氦气气体，待4h后，重新连接下进气开关(19)和上进气开关(18)。 (11)打开测试气开关(12)给缓冲气罐(15)充入测试气体并提供压强；关闭氦气开关(11)，待气体压力稳定后，记录气压表(17)的读数为压强P1； (12)打开下进气开关(19)和上进气开关(18)，待6h后，记录气压表(17)的读数显示为压强P4，根据理想气体方程按照如下公式计算测试岩石试件(3)的孔隙体积V4为: (13)测试气体在温度T1、围压压强Pv和气体压强P4下，测试岩石试件(3)单位体积的吸附量n1为： (14)按加载步骤逐级施加轴向荷载直至岩石压裂破坏，并记录轴向荷载Pn下气压表(17)的读数显示压强为P5，根据理想气体方程按照如下公式计算测试岩石试件(3)的孔隙体积V5为: (15)轴向荷载作用下Pn下，测试岩石试件(3)单位体积的吸附量n2为：故岩石在被压裂状态下的单体体积吸附减少量为n1-n2，为此可以判断岩石压裂对于高压气体吸附的影响。
所属类别：	发明专利