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原文传递多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法

专利名称：	多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法
摘要：	本发明公开一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，包括如下步骤：(1)进行压力室的气路连接；(2)将铁块置于压力室中，进行系统标定；(3)对岩样进行物性测量；(4)将岩样放置于压力室中，施加围压至设定值并保持恒定；(5)持续向气路中施加渗压至预设值；(6)逐级加载偏应力直至岩样破坏，每一级偏应力瞬时加载完成后进行流变加载，瞬时加载过程中采用流量法测量气体渗透率，流变加载过程中采用稳态法测量气体渗透率；最终得到多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。本发明开创了多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，将加载过程划分为瞬时加载部分和流变加载部分，采用不同测试方法得到实现流变全过程的渗透率的测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	贾朝军;郑艳妮;龚琛杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910306557.0
公开号：	CN110031376A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	吴飞
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将三轴流变仪压力室的气路上游依次连接储气瓶和气源，分别在气源与储气瓶之间、储气瓶与压力室之间设置阀门Ⅰ和阀门Ⅱ，并在阀门Ⅱ与储气瓶之间设置压力表①；将压力室气路下游连接用于连通或阻断大气压的阀门Ⅲ，并在压力室与阀门Ⅲ之间设置压力表②；将压力表①和压力表②与计算机连接； (2)将不透气的铁块置于压力室中，进行上、下游气路的体积标定； (3)对岩样进行物性测量； (4)将岩样放置于三轴压力室中，施加围压至设定值并保持恒定； (5)打开三个阀门，持续向气路中施加渗压至压力表①读数达到预设值P1后关闭阀门Ⅰ； (6)逐级加载偏应力直至岩样破坏，每一级偏应力瞬时加载完成后进行流变加载，瞬时加载过程中采用流量法测量气体渗透率，流变加载过程中采用稳态法测量气体渗透率；最终得到多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。 2.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤(5)中，施加渗压至压力表①的读数大于渗压预设值P1并小于等于P1+0.1MPa，保持渗压加载直至岩样上下游形成稳态渗流时关闭阀门Ⅰ。 3.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤(6)的测试过程及加载过程具体包括：步骤61，进行第一级偏应力瞬时加载，将本级加载偏应力分阶逐渐加载，加载至每阶预设值时，维持偏应力不变，采用流量法测试气体渗透率；步骤62，当偏应力增加到第一级偏应力预设值时，进入第一级流变加载阶段，采用稳态法测试流变过程中的气体渗透率；步骤63，重复步骤61～62，依次进行第二级、第三级、…、第N级的偏应力瞬时加载及流变加载，直至岩样破坏，测得多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。 4.根据权利要求3所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤61及63中，进行每一级偏应力瞬时加载时，将该级加载的偏应力分为3～5阶，采集每阶偏应力对应的气体渗透率。 5.根据权利要求3所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤61中，每阶偏应力加载之前，监测环向应变变化，在环向应变变化稳定后再进行偏应力加载。 6.根据权利要求3所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤61中，瞬时加载阶段，所述采用流量法测试气体渗透率的方法包括： A、保持阀门Ⅱ、Ⅲ为打开状态，阀门Ⅰ为关闭状态，加载第一阶偏应力； B、在偏应力加载至第一阶预设值后，关闭阀门Ⅲ，实时记录压力表②在阀门Ⅲ关闭时间Δtl内的压力变化ΔP，根据测得值计算该阶偏应力下的气体渗透率； C、打开阀门Ⅲ将下游气体释放，重复步骤A～B继续加载偏应力，进行下一阶偏应力下的气体渗透率测量。 7.根据权利要求6所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤B中，瞬时加载阶段，岩样在某阶偏应力下的气体渗透率Kl根据下式计算：式中，μg为气体的粘度，h和A分别为所测岩样的高度和横截面积，P0为大气压； Q为阀门Ⅲ关闭时间内通过岩样的稳定气体流量，Δtl为阀门Ⅲ关闭时间，ΔP为阀门Ⅲ关闭时间内压力表②的读数变化，Vd为系统标定时测得的下游气路的总体积。 8.根据权利要求3所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤62中，流变加载阶段，所述采用稳态法测试气体渗透率的方法为：保持阀门Ⅲ与大气相连，保持流变过程中渗压恒定，将第一级流变加载阶段分为若干时间段，实时记录每一时间段内压力表①的读数变化ΔP1，根据测得值计算流变过程中对应时间段内的气体渗透率。 9.根据权利要求8所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，流变加载阶段，岩样在某一时间段内的气体渗透率Kw根据下式计算：式中，μg为气体的粘度，h和A分别为所测岩样的高度和横截面积，Vs为系统标定时测得的上游气路的总体积，Δtw为计算气体渗透率选取的时间段，ΔP1为时间段Δtw内压力表①的读数变化；P0为大气压，Pmoy＝P1-ΔP1/2。 10.根据权利要求8所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，每个测试时间段采集若干个时刻压力表①的读数变化计算气体渗透率，取平均值作为该时间段流变加载过程的气体渗透率。
所属类别：	发明专利