[發明專利]層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201610201796.6
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105651678B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 劉寧;張春生;房敦敏;潘文祥
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

1.層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試裝置，其特征在于：包括用于存儲液體的壓力容器、用于存儲惰性氣體的氣罐和用于放置層狀巖體試樣的密閉測試容器，所述密閉測試容器的一側設有進口通道，另一側設有水平出口，所述密閉測試容器的上下兩側設有垂直出口，所述垂直出口和所述水平出口均通過聯通管道連接至回收容器，所述進口通道處設有用于控制密閉測試容器的總進口啟閉的第二控制開關，所述第二控制開關的上游設有第一壓力表，所述垂直出口處設有用于控制垂直出口啟閉的第一控制開關，所述水平出口處設有用于控制水平出口啟閉的第三控制開關，所述回收容器的入口處設有用于控制回收容器入口啟閉的第四控制開關，所述第四控制開關的上游設有第二壓力表，所述壓力容器的出口處設有用于控制壓力容器出口啟閉的第五控制開關，所述壓力容器上連接有第三壓力表，所述氣罐的出口處設有用于控制氣罐出口啟閉的第六控制開關，所述氣罐上連接有第四壓力表。

2.層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試方法，其特征在于：所述方法應用權利要求1所述的裝置，并包括以下步驟：

(1)將包含層狀節理的巖體試樣放入密閉測試容器中，保持節理方向與流體進口方向垂直；

(2)進行垂直節理方向的氣體滲透性測試；

(3)進行平行節理方向的氣體滲透性測試；

(4)進行垂直節理方向的水滲透性測試；

(5)進行平行節理方向的水滲透性測試；

(6)根據步驟(2)-(5)的測試結果對層狀巖體的滲透系數進行整體性評估。

3.如權利要求2所述的層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試方法，其特征在于：所述垂直節理方向的氣體滲透性測試具體包括以下步驟：

3.1)關閉第五控制開關，開啟第六控制開關，控制滲透壓力在0.1～0.5MPa；

3.2)關閉第一控制開關，開啟第二控制開關、第三控制開關和第四控制開關，使得惰性氣體在密閉測試容器內沿垂直于巖體試樣的節理方向上通過；

3.3)通入一定時間的氣體，并記錄第一壓力表和第二壓力表的讀數；

3.4)根據式(1)計算垂直節理方向的層狀巖體氣體滲透系數；

式中K為惰性氣體滲透系數，A為巖樣橫截面面積，L為巖樣長度，P₁、P₂分別為第一壓力表和第二壓力表讀數，P₀為大氣壓力，μ為氣體的粘度，Q₀為單位時間內的流量。

4.如權利要求3所述的層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試方法，其特征在于：所述平行節理方向的氣體滲透性測試具體包括以下步驟：

4.1)關閉第五控制開關，開啟第六控制開關，控制滲透壓力在0.1～0.5MPa；

4.2)關閉第三控制開關，開啟第一控制開關、第二控制開關和第四控制開關，使得惰性氣體在密閉測試容器內沿巖體試樣的節理方向上通過，并從巖體兩側的出口滲出；

4.3)通入一定時間的氣體，并記錄第一壓力表和第二壓力表的讀數；

4.4)根據式(1)計算平行節理方向的層狀巖體氣體滲透系數。

5.如權利要求3所述的層狀巖體橫觀各向同性滲透系數測試方法，其特征在于：所述垂直節理方向的水滲透性測試具體包括以下步驟：

5.1)關閉第六控制開關，開啟第五控制開關，控制滲透壓力在0.1～0.5MPa；

5.2)關閉第一控制開關，開啟第二控制開關、第三控制開關和第四控制開關，使得水在密閉測試容器內沿垂直于巖體試樣的節理方向上通過；

5.3)通入一定時間的水，并記錄第一壓力表和第二壓力表的讀數；

5.4)根據式(1)計算垂直節理方向的層狀巖體水滲透系數。