[發明專利]一種巖石試樣氣體滲透率測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202011504401.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112611698A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 劉健;陳亮;王駒;王春萍;葉勇
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 陳麗麗

本發明屬于巖石材料表征技術領域，具體涉及一種巖石試樣氣體滲透率測試裝置及測試方法。該測試裝置包括：密封組件、加壓組件和抽氣組件，密封組件與巖石試樣接合，用于巖石試樣的密封；加壓組件與密封組件接合，用于為巖石試樣施加壓力；抽氣組件與密封組件連接，用于為巖石試樣提供負壓環境。該測試方法包括：鉆取巖石試樣的測量孔；組裝巖石試樣的氣體滲透率測試裝置；建立巖石試樣的氣體滲透率測試裝置的負壓環境；記錄巖石試樣的測量孔內氣體壓力恢復過程；計算巖石試樣的氣體滲透率。本發明的測試裝置及測試方法能夠有效解決氣體滲透率室內試驗效率低及操作繁瑣的問題。

技術領域

本發明屬于巖石材料表征技術領域，具體涉及一種巖石試樣氣體滲透率測試裝置及測試方法。

背景技術

在頁巖氣開采、地下儲氣庫開發以及放射性廢物處置庫研發等能源工程領域，硐室圍巖材料的氣體滲透率是進行開采效率預測、密封性評估和安全性評價必需的核心參數。然而，目前氣體滲透率的室內測試方法通常需要使用三軸測試系統施加圍壓，以實現試驗所需的密封條件；同時需要氣體加壓系統，以便在試樣中形成壓差。上述試驗系統的構成復雜、操作繁瑣，并且需要使用三軸油壓腔和氣瓶等壓力容器，安全防護要求高。

因此，研發一種簡單高效的巖石試樣氣體滲透率的測試裝置及測試方法，是快速準確評價材料性能的需求，對上述能源工程具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種巖石試樣氣體滲透率測試裝置及測試方法，能夠有效解決氣體滲透率室內試驗效率低及密封系統復雜的問題。

實現本發明目的的技術方案：一種巖石試樣氣體滲透率測試裝置，所述裝置包括：密封組件、加壓組件和抽氣組件，密封組件與巖石試樣接合，用于巖石試樣的密封；加壓組件與密封組件接合，用于為巖石試樣施加壓力；抽氣組件與密封組件連接，用于為巖石試樣提供負壓環境。

進一步地，所述密封組件包括上壓頭和下壓頭；所述加壓組件包括壓力機上活塞、壓力機下活塞和壓力機；所述抽氣組件包括真空抽氣泵；上壓頭的下表面與巖石試樣的上表面接合，下壓頭的上表面與巖石試樣的下表面接合；壓力機連接有壓力機上活塞和壓力機下活塞，壓力機上活塞的下表面與上壓頭的上表面接合，壓力機下活塞的上表面與下壓頭的下表面接合；真空抽氣泵上設置有連接管，連接管的自由端與通氣孔的另一端連通。

進一步地，所述密封組件還包括：上密封墊和下密封墊，上密封墊設置于巖石試樣的上表面與上壓頭的下表面之間，下密封墊設置于巖石試樣的下表面與下壓頭的上表面之間。

進一步地，所述抽氣組件還包括：壓力表和閥門，壓力表和閥門依次設置于連接管上，閥門位于壓力表與真空抽氣泵之間。

進一步地，所述巖石試樣中心軸線位置開有測量孔，測量孔貫穿巖石試樣的上下表面，上壓頭開有通氣孔，通氣孔貫穿上壓頭的右側面和下表面，通氣孔的一端與測量孔的一端連通。

進一步地，所述上密封墊的中心位置開有中心孔，中心孔與測量孔和通氣孔對齊連通。

進一步地，所述上密封墊和下密封墊為橡膠材質。

進一步地，所述上密封墊和下密封墊為圓形。

進一步地，所述上壓頭和下壓頭為圓柱形。

進一步地，所述通氣孔為L型。

一種巖石試樣氣體滲透率測試方法，所述方法包括以下步驟：

步驟(1)、鉆取巖石試樣的測量孔；

步驟(2)、組裝巖石試樣的氣體滲透率測試裝置；

步驟(3)、建立巖石試樣的氣體滲透率測試裝置的負壓環境；

步驟(4)、記錄巖石試樣的測量孔內氣體壓力恢復過程；

步驟(5)、計算巖石試樣的氣體滲透率。