[發(fā)明專(zhuān)利]一種非平衡狀態(tài)下煤巖滲透率自動(dòng)連續(xù)測(cè)試裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910344038.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110068527B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏明堯;劉應(yīng)科
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 北京淮海知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 周淑淑

1.一種非平衡狀態(tài)下煤巖滲透率自動(dòng)連續(xù)測(cè)試方法，其特征在于，其所使用的裝置包括夾持器(9)、橡膠套(10)和恒溫箱(15)，橡膠套(10)套裝在夾持器(9)外部后設(shè)置在恒溫箱(15)中，還包括圍壓加載系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，

圍壓加載系統(tǒng)的軸壓柱塞加載泵(1)通過(guò)管路與夾持器(9)的后端部連接，圍壓加載系統(tǒng)的環(huán)壓柱塞加載泵(2)通過(guò)管路與夾持器(9)的側(cè)面連接；

氣壓控制系統(tǒng)的氣瓶(3)、真空泵(5)均通過(guò)管路與氣壓控制器(7)的一端連接，氣壓控制器(7)的另一端連接夾持器(9)前端的流體通道；在真空泵(5)與氣壓控制器(7)連接的管路上安裝閥門(mén)Ⅱ(6)，在氣瓶(3)與閥門(mén)Ⅱ(6)連接的管路上安裝閥門(mén)Ⅰ(4)，夾持器(9)后端的流體通道通過(guò)管路與標(biāo)準(zhǔn)容器(14)連接；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位移傳感器(12)、溫度傳感器(11)、壓力傳感器Ⅰ(8)、壓力傳感器Ⅱ(13)和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)；位移傳感器(12)的探頭安裝在夾持器(9)的一端；溫度傳感器(11)設(shè)置在恒溫箱(15)內(nèi)部；壓力傳感器Ⅰ(8)安裝在氣壓控制器(7)與夾持器(9)連接的管路上；壓力傳感器Ⅱ(13)安裝在夾持器(9)與標(biāo)準(zhǔn)容器(14)連接的管路上；數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)分別通過(guò)電纜與位移傳感器(12)、溫度傳感器(11)、壓力傳感器Ⅰ(8)、壓力傳感器Ⅱ(13)連接，用來(lái)采集位移傳感器(12)、溫度傳感器(11)、壓力傳感器Ⅰ(8)、壓力傳感器Ⅱ(13)的數(shù)據(jù)；

所述測(cè)試方法包括以下步驟：

①將樣品加工成圓柱體，放入烘干箱進(jìn)行干燥；

②將樣品裝入帶橡膠套(10)的夾持器(9)內(nèi)，檢查位移傳感器(12)、溫度傳感器(11)、壓力傳感器Ⅰ(8)、壓力傳感器Ⅱ(13)的工作狀態(tài)；

③通過(guò)軸壓柱塞加載泵(1)和環(huán)壓柱塞加載泵(2)對(duì)樣品施加壓力，檢查是否漏液；設(shè)定恒溫箱(15)內(nèi)溫度為室溫～100℃，通過(guò)溫度傳感器(11)反饋數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)，由數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)自動(dòng)調(diào)整恒溫箱(15)內(nèi)的溫度，保證溫度恒定；關(guān)閉閥門(mén)Ⅰ(4)，開(kāi)通閥門(mén)Ⅱ(6)，待圍壓穩(wěn)定后，打開(kāi)真空泵(5)，對(duì)樣品抽真空24小時(shí)；

④關(guān)閉閥門(mén)Ⅱ(6)，打開(kāi)閥門(mén)Ⅰ(4)和氣瓶(3)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)設(shè)定氣壓控制器(7)的出口氣壓特定壓力值，通過(guò)壓力傳感器Ⅰ(8)的數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整氣壓控制器(7)，保證氣體壓力控制精度；觀察壓力傳感器Ⅰ(8)和壓力傳感器Ⅱ(13)的數(shù)據(jù)，待壓力傳感器Ⅰ(8)和壓力傳感器Ⅱ(13)的壓力相等后，通過(guò)氣壓控制器(7)設(shè)定壓力傳感器Ⅰ(8)的氣壓增加0.1MPa，實(shí)現(xiàn)前端的脈沖壓力；待壓力傳感器Ⅱ(13)的測(cè)定壓力數(shù)據(jù)與壓力傳感器Ⅰ(8)的數(shù)據(jù)平衡后，再通過(guò)氣壓控制器(7)設(shè)定壓力傳感器Ⅰ(8)的氣壓減少0.1MPa，將壓力傳感器Ⅰ(8)的壓力設(shè)為初始?jí)毫χ担龎毫鞲衅鳍?13)的壓力保持恒定后，即完成一次測(cè)試周期；通過(guò)公式(1)對(duì)壓力傳感器Ⅰ(8)、壓力傳感器Ⅱ(13)的壓力差斜率進(jìn)行擬合得到公式(2)，對(duì)公式(2)進(jìn)行變換得到公式(3)，再由公式(3)計(jì)算得到滲透率值；

式中：p_up(t)-p_dn(t)為壓力傳感器Ⅰ和壓力傳感器Ⅱ壓力差實(shí)測(cè)值；

△p為0.1MPa的初始?jí)翰睿?/p>

t為測(cè)試經(jīng)過(guò)時(shí)間；

v為壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器Ⅱ的壓力差斜率；

A為樣品橫截面積；

μ為氣體粘滯系數(shù)；

β為氣體壓縮系數(shù)；

L為樣品長(zhǎng)度；

V_dn為標(biāo)準(zhǔn)容器體積；

k為滲透率；

⑤通過(guò)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)控制，按照固定周期設(shè)置氣壓控制器(7)更改壓力傳感器Ⅰ(8)的壓力，保證壓力傳感器Ⅰ(8)按照固定周期產(chǎn)生脈沖壓力，對(duì)樣品進(jìn)行持續(xù)滲透率測(cè)試，分析樣品基質(zhì)內(nèi)孔壓由非平衡至平衡過(guò)程中滲透率的變化規(guī)律；

⑥待樣品的軸向變形量穩(wěn)定不變，同時(shí)計(jì)算出的滲透率值不變時(shí)，即可認(rèn)為樣品基質(zhì)內(nèi)孔壓達(dá)到平衡狀態(tài)；完成測(cè)試后，關(guān)閉氣瓶(3)、閥門(mén)Ⅰ(4)、氣壓控制器(7)、恒溫箱(15)和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)(16)，卸載軸壓柱塞加載泵(1)和環(huán)壓柱塞加載泵(2)，取出樣品。