[發明專利]用于巖體裂隙三相流驅替彌散捕獲研究的裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710113857.8
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106645158B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 陳益峰;武東生;方舒;胡冉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

1.一種巖體裂隙三相流驅替彌散捕獲研究的試驗方法，采用的裝置包括流體控制系統、光學與力學監測系統、可視化巖體裂隙過流系統，以及數據采集分析處理系統，所述可視化巖體裂隙過流系統包括進口端換液室、試樣壓力控制裝置、以及出口端換液室，所述試樣壓力控制裝置包括透明剛性板、高強度螺栓、以及由裂隙上盤和裂隙下盤組成的巖體裂隙透明復制品試樣，所述裂隙上盤和裂隙下盤上下蓋合置于兩塊透明剛性板之間并通過高強度螺栓固定壓緊，高強度螺栓與上部的透明剛性板之間設有圍壓傳感器，所述巖體裂隙透明復制品試樣兩側面通過側壓板將裂隙側面密封，其前后兩端分別與進口端換液室和出口端換液室密封相連，所述進口端換液室頂部和底部分別設有通氣快開閥和廢液回收閥，所述出口端換液室頂部和底部分別設有壓力恒定閥和尾液回收閥；

所述流體控制系統包括三路流體源裝置，所述每一路流體源裝置均由流體源、進樣注射泵和出樣管道通過多通閥相連組成，通過多通閥換向可實現流體源先被進樣注射泵吸入然后通過出樣管道送出，所述三路流體源裝置的出樣管道通過兩個三通接頭并聯后通過進樣管道與進口端換液室底部相連，所述進樣管道上設有流體壓力傳感器；

所述光學與力學監測系統用于監測可視化巖體裂隙過流系統的光學和力學性能，所述數據采集分析處理系統為計算機用于處理分析光學與力學監測系統監測的數據；

所述光學與力學監測系統包括CCD高速相機、平衡支架、試驗工作臺和平板光源，所述平板光源置于試驗工作臺上，可視化巖體裂隙過流系統的巖體裂隙透明復制品試樣置于平板光源上，CCD高速相機設于可視化巖體裂隙過流系統上方且通過平衡支架固定在試驗工作臺一側；其特征在于，試驗方法包括以下步驟：

步驟1，按照現有技術方法制作巖體裂隙透明復制品試樣，該試樣包括裂隙上盤和裂隙下盤，將裂隙上盤和裂隙下盤對整后按照上述裝置組裝試樣壓力控制裝置，并連接安裝好流體控制系統、光學與力學監測系統、可視化巖體裂隙過流系統，以及數據采集分析處理系統；

步驟2，流體控制系統進樣，三路流體源裝置分別裝入如下液相流體：

第一路，使用蒸餾水與食用色素混合調配成第一入侵相流體，混合均勻后裝入第一流體源內，通過切換多通閥將第一入侵相流體吸入第一進樣注射泵；

第二路，使用二氯乙烷與油性色素按照混合調配成第二入侵相流體，混合均勻后裝入第二流體源內，通過切換多通閥將第二入侵相流體吸入第二進樣注射泵；

第三路，將透明硅油作為被驅替相流體裝入第三流體源，通過切換多通閥將被驅替相流體吸入第三進樣注射泵；

步驟3，施加圍壓，上述準備就緒后，通過高強度螺栓對兩塊透明剛性板之間的巖體裂隙透明復制品試樣加壓至預定值，并通過圍壓傳感器實時采集；

步驟4，裂隙飽和，將被驅替相流體通過第三路流體源裝置注入并充滿巖體裂隙透明復制品試樣的裂隙；

步驟5，不混溶驅替過程，通過第一路流體源裝置將第一入侵相流體以恒定壓力或速度注入裂隙，開始不混溶驅替，并同時打開光學與力學監測系統和數據采集分析處理系統采集數據；

步驟6，驅替彌散過程，步驟5結束后，通過第二路流體源裝置將第二入侵相流體以恒定壓力或速度注入裂隙，開始驅替彌散過程，并同時打開光學與力學監測系統和數據采集分析處理系統采集數據；

步驟7，卸壓拆樣，關閉所有閥門及泵源，擰開高強度螺栓取下巖體裂隙透明復制品試樣，使用洗滌劑清洗試驗管路并晾干，廢液集中回收處理，試驗完畢。

2.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于：所述試驗工作臺上設有水平儀，試驗工作臺底部設有多個可調整其水平度的腳支座。

3.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于：所述進口端換液室和出口端換液室內表面均通過表面活性劑改性處理，在其表面產生對液相超低濕潤性涂層。

4.根據權利要求1所述的試驗方法，其特征在于：所述步驟2中，所述蒸餾水與食用色素、以及二氯乙烷與油性色素的混合比例均為800:1-1400:1質量比。