[發(fā)明專利]與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合使用的巖芯夾持器及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110337370.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113029910B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 劉海峰;易明星;朱長歧;汪稔;孟慶山;馬成昊;瞿茹
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N23/046;G01N24/08
• 代理公司: 武漢知松梁權知識產權代理事務所(普通合伙) 42319
• 代理人: 劉麗君

本發(fā)明公開了一種與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合使用的巖芯夾持器及其方法，涉及巖石滲流力學領域。本巖芯夾持器是：自左向右，入口堵頭、壓力室和出口堵頭依次連接組成外部結構；在外部結構內，自左向右，左端頭、左滲流墊片、巖樣、右滲流墊片和右端頭依次連接組成內部結構。本試驗方法是：①制樣；②裝樣；③試驗；④回收。本發(fā)明可與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合，運用壓力室中圍壓介質的壓力模擬實際巖層中的圍壓條件，利用穩(wěn)態(tài)法或瞬態(tài)法，開展巖樣在不同應力條件下的滲透率測試，得到巖樣滲透率應力敏感性規(guī)律。本發(fā)明標準統(tǒng)一，可實現多次工業(yè)復制，適用于各類多孔介質巖石或含裂隙巖石的滲透率測試及原位實時成像。

技術領域

本發(fā)明涉及巖石滲流力學領域，尤其涉及一種與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合使用的巖芯夾持器及其方法。

背景技術

滲透率是衡量巖土體滲透性能，指導工程實踐的關鍵參數之一，如煤層氣開采過程中煤的滲透率，頁巖或砂巖氣開采過程中儲層的滲透率，CO₂地質封存中的蓋層的密封性，高放廢物處置膨潤土屏障及圍巖的氣密性等。實際工程中，巖石的滲透率除受沉積和成巖作用形成的固有滲流通道影響外，其滲透率同樣受到圍壓及流體壓力的影響。如地下硐室開挖加固、深部資源開采中，均存在著圍壓加卸載過程。巖石滲透率隨有效應力的演化規(guī)律也被稱為應力敏感性。

巖石的滲透率指標通常借助室內測試獲取，測試方法可分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法，流體介質依據實際工況，可分為氣體和水。為了表征應力狀態(tài)對滲透率的影響，國內外研究學者和儀器生產廠商聯(lián)合研發(fā)了應力-滲流耦合試驗系統(tǒng)，可實現巖樣在不同應力條件下的滲透率測試，并通過試驗前后的巖樣孔隙結構變化，定性分析應力條件對滲透率的影響，但無法實現滲透率測試過程中的實時成像。

隨著科技進步和儀器設備的更新，借助核磁共振或微米CT掃描技術可實現巖石滲透率試驗過程中的原位成像，定量獲得滲流通道、含水飽和度、賦水分布或孔隙結構等參數的動態(tài)變化規(guī)律。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是借助現有成像技術和滲透率測試技術，提供一種與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合使用的巖芯夾持器及其方法，實現巖石滲透率測試過程中的巖樣實時成像，實現滲流通道、含水飽和度、賦水分布或孔隙結構等參數的實時獲取。

本發(fā)明的目的是這樣實現的：

一、與巖石滲流實時成像系統(tǒng)配合使用的巖芯夾持器(簡稱巖芯夾持器)

本巖芯夾持器包括巖樣、滲流墊片、端頭、熱縮管、橡皮筋、入口堵頭、出口堵頭、壓力室、螺紋、滲流入口閥、滲流出口閥、增壓閥、卸壓閥、排氣閥、圍壓介質和滲流介質；

在端頭中設置有滲流孔、凹型圓孔、溢流孔、圓環(huán)凹孔、側邊密封圈、底角密封圈、中部密封圈、深孔密封圈、淺孔密封圈；

在入口堵頭中設置有入滲孔、增壓孔、凸型左插頭和左環(huán)形螺紋凹孔和左側圓孔；

在出口堵頭中設置有出滲孔、卸壓孔、凸型右插頭、右環(huán)形螺紋凹孔、右側圓孔和排氣孔；

在壓力室的左右兩側分別設置有左側密封圈、右側密封圈。

其位置和連通關系是：

自左向右，入口堵頭、壓力室和出口堵頭依次連接組成外部結構；

在外部結構內，自左向右，左端頭、左滲流墊片、巖樣、右滲流墊片和右端頭依次連接組成內部結構；

熱縮管緊箍內部結構的頂部，嵌套為一整體，并利用橡皮筋緊箍熱縮管和左端頭、右端頭頂部；

在左端頭的左邊連接有入口堵頭，在右端頭的右邊連接有出口堵頭；

在入口堵頭內，從上到下，分別設置有螺紋、滲流入口閥和增壓閥，

在出口堵頭內，從上到下，分別設置有螺紋、排氣閥、滲流出口閥和卸壓閥；