[發明專利]一種巖石壓裂高壓氣體吸附測試儀器及其測試方法

在審

• 申請號: 201910014108.9
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109709017A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 宋楊;王妍白;周軍文;卞正寧;馮寧寧;施林林;王啟航
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N3/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明公開了一種巖石壓裂高壓氣體吸附測試儀器及其測試方法。它包括承壓壓頭、承載限制裝置、恒溫系統、承壓基座、用于固定測試巖石試件的固定單元、緩沖氣罐、氦氣儲氣罐、測試氣體儲氣罐、油泵、油路、氣體管路、氣壓表和氣體開關，承壓基座上設恒溫系統和固定單元，恒溫系統內設承載限制裝置、固定單元、緩沖氣罐、油泵、氣壓表和上進氣開關、下進氣開關，油泵通過油路與固定單元的單元主體內腔相連通；恒溫系統外部設氦氣儲氣罐、測試氣體儲氣罐、氦氣開關和測試氣開關，緩沖氣罐分別通過氦氣和測試氣管路與氦氣儲氣罐和測試氣體儲氣罐相連通，氦氣和測試氣管路分別設氦氣開關和測試氣開關。它具有結構簡單、組裝方便和工作安全可靠等特點。

技術領域

本發明涉及一種巖石壓裂高壓氣體吸附測試儀器及其測試方法。

背景技術

巖石氣體高壓吸附現象在諸多領域具有十分重要的意義，例如煤巖/頁巖的氣體高壓吸附直接決定著煤巖/頁巖氣體儲量的大小，進而決定著開采項目的經濟型，而泥巖/鹽巖的氣體高壓吸附能力是評價巖石對于氣體密封性和氣體密封量的重要評價因素，在天然氣儲存和二氧化碳地質封存方面具有重要的作用。在中國發明專利說明書CN105043920A中公開了一種測量巖體恒溫吸附和監測巖體應變的測試方法及儀器，屬于巖體恒溫和巖體應變的測試方法及儀器。該測試方法，通過間接重力法測試巖體的恒溫吸附能力，同時可在所測樣品側面貼橫向以及縱向應變片，在巖樣達到吸附平衡的過程中同時監測巖樣的應變情況，便于分析巖體吸附與巖體微觀應力之間的關系；增設多個吸附罐同時對不同粒徑范圍內的巖樣進行吸附測試，巖體樣品粒徑測量范圍廣，粒徑測試范圍覆蓋100μm-20mm。本測量巖體恒溫吸附和監測巖體應變的測試方法通過高精度天平稱重來計算樣品的吸附量，與以往的體積法測吸附量不同。可用于實驗室、測試企業以及政府部門確定巖石對氣體的吸附量。測試儀器單一，連接處少，增強了系統的密封性，操作較為簡單、計算方法簡單可靠、精確度高。目前，巖石氣體高壓吸附大都以理想氣體方程為理論基礎，用氦氣作為標定氣體進行測試，然而此類測試儀器僅針對測試不同氣體溫度和氣體壓力時巖石高壓吸附的結果進行測定，而沒有關注到巖石在地下環境中的應力條件的變化，尤其是巖石在高應力三軸壓裂作用下巖石開裂、連通路徑擴張對巖石高壓吸附的影響。

發明內容

針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題在于提供一種巖石壓裂高壓氣體吸附測試儀器。它具有結構簡單、組裝方便和工作安全可靠等特點。不僅可以快速、簡便地獲得大型巖石厘米級試件不同溫度和氣體壓力下氣體高壓吸附規律，最重要的是還可以通過固定單元圍壓和垂向壓力來改變巖石的應力環境，真實模擬巖石在人為壓裂作用下巖石的氣體高壓吸附規律，為富含氣體巖石提高氣體開采效率、密封巖石增大儲氣能力提供強有力的基礎保障。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種巖石壓裂高壓氣體吸附測試儀器。它包括承壓壓頭、承載限制裝置、恒溫系統、承壓基座、用于固定測試巖石試件的固定單元、緩沖氣罐、氦氣儲氣罐、測試氣體儲氣罐、油泵、油路、氣體管路、氣壓表和氣體開關，氣體開關包括上進氣開關、下進氣開關、氦氣開關和測試氣開關，氣體管路包括上進氣管路、下進氣管路及氦氣和測試氣管路，承壓基座上設恒溫系統和固定單元，恒溫系統內設承載限制裝置、固定單元、緩沖氣罐、油泵、油路、上進氣管路、下進氣管路、氣壓表和上進氣開關、下進氣開關，固定單元包括上蓋、單元主體、下座和固定螺栓，下座上設單元主體，單元主體上設上蓋，下座與上蓋通過固定螺栓相連接，單元主體內設測試巖石試件，測試巖石試件設在下座上，測試巖石試件上端設承載限制裝置，承載限制裝置上設承壓壓頭和上蓋，緩沖氣罐上下兩端分別通過上進氣管路和下進氣管路與設在固定單元的主體內腔相連接，上進氣管路上設上進氣開關和氣壓表，下進氣管路上設下進氣開關，油泵通過油路與固定單元的單元主體內腔相連通；恒溫系統外部設氦氣儲氣罐、測試氣體儲氣罐、氦氣開關和測試氣開關，緩沖氣罐分別通過氦氣和測試氣管路與氦氣儲氣罐和測試氣體儲氣罐相連通，氦氣和測試氣管路分別設氦氣開關和測試氣開關。