[發明專利]一種致密巖石材料氣體滲透率測試裝置及測算方法

有效

• 申請號: 201310085675.6
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103163057A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王環玲;徐衛亞;邵建富;王欣;左婧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

1.一種致密巖石材料氣體滲透率測試裝置，其特征在于，包括壓力室、氣壓加載系統及圍壓加載系統；所述壓力室內放置有待測致密巖石，所述待測致密巖石的四周通過圍壓加載系統加載有圍壓，所述待測致密巖石的兩端面通過氣壓加載系統加載有氣壓。

2.根據權利要求1所述的致密巖石材料氣體滲透率測試裝置，其特征在于，所述氣壓加載系統包括惰性氣體氣源、上壓力儲氣罐、下壓力儲氣罐和氣壓控制裝置，所述惰性氣體氣源通過連接管路與上、下壓力儲氣罐連接，為壓力儲氣罐輸送惰性氣體；所述氣壓控制裝置分別與上、下壓力儲氣罐連接，用于控制上、下壓力儲氣罐的輸出氣壓；

所述連接管路包括連接主管和上連接次管、下連接次管，所述連接主管上設有主閥門，下連接次管上設有次閥門；

所述上壓力儲氣罐通過導管及第一壓力表與壓力室的上進氣口連接，下壓力儲氣罐通過導管與第二壓力表與壓力室的下進氣口連接。

3.一種致密巖石材料氣體滲透率的測算方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）選取天然致密巖石，將巖樣加工為圓柱形，測量并記錄巖樣的直徑和高度；

（2）將巖樣用高性能橡膠套裝好后，放入壓力室中，調整巖樣位置使之平衡，避免由于放置不平導致圍壓不能充分作用；

（3）施加圍壓至預定值，關閉圍壓泵閥門，使圍壓穩定在預定值；

（4）通過上、下氣體壓力儲氣罐施加某一氣壓，檢查導管各連接點的氣密性；

（5）在氣體無泄漏的條件下，增加導管內氣壓至P₀；

（6）待導管內氣壓穩定后，通過上壓力儲氣罐在試樣上表面施加一個脈沖壓力△P，脈沖壓力小于圍壓；

（7）測量脈沖壓力隨時間的變化，P₁和P₂分別為脈沖試驗過程中?t時刻巖樣上下兩端壓力值；

（8）測量巖樣兩端壓力穩定后的平均壓力P_f；

（9）重復步驟(3)-(8)，分別進行各種不同圍壓條件下的脈沖試驗，記錄試驗數據；

（10）通過下列公式計算巖石試樣在不同圍壓下的滲透率：

，式中，k為巖樣氣體滲透率，μ為氣體的粘滯系數，L為巖樣高度，V₁和V₂分別為巖樣上導管與上壓力儲氣罐及下導管與下壓力儲氣罐的體積，A為巖樣的橫截面積，P_f為壓力穩定后試樣兩端的平均壓力，c為壓力變化參數，在試驗過程中隨巖樣兩端氣壓的變化而變化，

P_f的計算公式為：，其中，P₀為試驗開始時試樣兩端的氣壓，△P為脈沖壓力；

c隨試樣兩端氣壓的變化而變化，其值由表達式來確定，其中，P₁和P₂分別為脈沖試驗過程中?t時刻巖樣上下兩端壓力值。