[發明專利]特低滲巖石徑向滲透率測試試驗的試樣組件及其試驗方法

有效

• 申請號: 201710023302.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106841000B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 何柏;謝凌志;趙鵬;孫亞澤
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 51202 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 呂建平;周敏

1.特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于，用于特低滲巖石徑向滲透率測試的試樣組件的構成，包括圓柱形巖石試樣(3)、主體結構為圓柱形的上轉換接頭(1)和下轉換接頭(2)；所述上轉換接頭與所述下轉換接頭的直徑與所述巖石試樣的直徑相等，所述巖石試樣中心加工有為滲透介質提供徑向滲透通道的圓柱孔，所述上轉換接頭底面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸臺(1-1)；所述下轉換接頭的頂面中心處設計有與巖石試樣圓柱孔嵌入配合的圓柱形凸環(2-1)，底面中心處設計有與下壓頭相配合安裝孔(2-2)，中心加工有從安裝孔貫通頂面圓柱形凸環的滲透介質流通孔；上轉換接頭頂面與上壓頭的對接面能使滲透出的介質回歸到上壓頭中心孔內；試驗方法包括如下步驟：

(1)對特低滲巖石試樣進行滲透前預處理，若滲透介質為液體，對試樣進行液體飽和預處理；若滲透介質為氣體，需對試樣進行干燥預處理；

(2)將上轉換接頭底面上的凸臺、下轉換接頭頂面上的凸環分別嵌入巖石試樣的中心圓柱孔中，并在巖石試樣與上轉換接頭和下轉換接頭對接端面涂抹粘接劑使之相互粘接固定為一體，以防止實驗過程中滲透介質從試樣端面泄露，然后將巖石試樣、上轉換接頭和下轉換接頭一起整體用密封試樣袋進行密封，防止空氣中水分進入試樣或試樣中水分揮發；

(3)上壓頭與上轉換接頭頂面對接，對接面能使滲透出的介質回歸到上壓頭中心孔內，之后先用滲透絲網裹覆全部巖石試樣、全部上轉換接頭和部分上壓頭，再用熱縮膜完全裹覆滲透絲網并超出滲透絲網裹覆的上下銜接處，最后用密封箍圈固定密封住熱縮膜上下端部，防止實驗過程中圍壓油滲入試樣或滲透介質外泄；

(4)將上壓頭安裝在試驗機上，下轉換接頭與試驗機上的下壓頭銜接，對整體滲透系統抽真空后，增加圍壓及軸壓至預定值，使滲透介質的滲透上下游壓力達到P₀，5-10分鐘后，增加滲透上游壓力至P_i，滲透下游壓力仍保持P₀不變，分別測量滲透上、下游壓力隨時間的變化規律和滲透率；滲透率的計算，先由滲透系統的上、下游壓力容器的壓力隨時間的變化規律公式P₁-P₂＝(P_i-P₀)e^-at計算出系數a，再通過下述公式計算滲透率：

當滲透介質為氣體時，滲透率按下述公式計算：

當滲透介質為液體時，滲透率按下述公式計算：

上述公式中，k為試樣的徑向滲透率(m²)，V₁、V₂分別為滲透過程中上、下游容器體積(m³)，R₁、R₂分別為巖石試樣的內半徑、外半徑(m)，L為巖石試樣的高度(m)，t為實驗時間(s)，μ為滲透介質的粘滯系數(Pa·s)，β為液體的壓縮系數(Pa^-1)。

2.根據權利要求1所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于所述巖石試樣的外徑為50～100mm，內徑為5～10mm。

3.根據權利要求2所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于巖石試樣的高度為其外徑的2～2.5倍。

4.根據權利要求1至3之一所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于所述上轉換接頭的主體圓柱的高度為10～20mm，底面上的凸臺高度為5～10mm，直徑小于巖石試樣中心處的圓柱孔。

5.根據權利要求1至3之一所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于所述下轉換接頭的主體圓柱的高度為50～70mm，安裝孔深度20～40mm，安裝孔的直徑為20～40mm。

6.根據權利要求5所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于下轉換接頭頂面上的凸環(2-1)高度為5～10mm，外徑小于巖石試樣中心圓柱孔。

7.根據權利要求1至3之一所述特低滲巖石徑向滲透率測試的試驗方法，其特征在于在上壓頭和上轉換接頭的銜接面放置一層濾紙。