[發明專利]煤巖滲透率張量測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202111607895.1
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN116359089A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 臧杰;馬澤;周冠杰;王凱
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明的煤巖滲透率張量測試裝置，其特征在于：由氣源氣瓶、氣體增壓單元、氣體調壓單元、恒速恒壓供氣系統、煤巖心夾持器、環壓跟蹤泵、各向流動控制與流量測量系統、回壓控制系統、數據采集控制系統、壓差計組成，所述氣體增壓單元包括空壓機、增壓泵、參考罐、空壓機壓力表及管線閥門，所述氣體調壓單元包括實驗供氣調壓閥、壓力表及管線閥門，所述恒速恒壓供氣系統包括活塞容器、雙缸恒速恒壓泵及管線閥門，所述巖心夾持器包括左巖心堵頭、左壓帽、圍壓筒、圍壓腔、巖心室、圍壓膠套、密封錐度套、軸壓加載接口、右壓帽、軸壓活塞、軸壓加載腔體、右軸壓加載堵頭、各向滲流通道、管線接口及管線閥門，所述回壓控制系統包括回壓緩沖容器、回壓閥及管線閥門，所述計量系統包括電子天平流量計、電子氣體流量計及管線閥門，所述數據采集系統包括壓力傳感器、壓差傳感器、二次顯示儀表、數據采集控制與處理系統。

2.權利要求1所述煤巖心夾持器圍壓筒壁面留有垂直方向兩個孔眼與水平方向兩個孔眼，各孔眼外端設有螺紋，用于連接圍壓加載管線的接口，所述水平兩孔眼之間的連線與立方煤巖心室前后壁面垂直并穿過巖心室中心點，所述垂向兩孔眼之間的連線與立方煤巖心室上下壁面垂直并穿過巖心室中心點，以保證均勻圍壓加載。

3.權利要求1所述煤巖夾持器左巖心堵頭與軸壓活塞分別與煤巖樣左右兩壁面相接，并分別插接于圍壓膠套的左右兩端，左巖心堵頭中部軸體外端面與圍壓筒內筒相接，并通過密封膠圈保證圍壓腔的氣密性，所述煤巖夾持器左巖心堵頭與軸壓活塞均沿軸線開孔，且左巖心堵頭另開有上下前后四個孔軸與巖心堵頭軸線平行的通孔，上下兩孔連接線與前后兩孔連接線相互垂直，且兩連接線交點即為左巖心堵頭端面中心點，各孔兩端均設有螺紋，用于連接管線。

4.權利要求1所述煤巖夾持器左巖心堵頭軸心孔用于連接氣源以實現巖心室的軸向滲流進氣，所述軸壓活塞軸心孔用于滲流軸向出氣并連接各向流動控制與流量測量系統，所述左巖心堵頭下孔用于連接氣源并與圍壓膠套下壁面小孔相接構成垂向滲流通道的進氣端，左巖心堵頭上孔右端用于連接氣源并與圍壓膠套上壁面小孔相接構成垂向滲流通道的出氣端，左巖心堵頭上孔左端連接各向流動控制與流量測量系統以實現垂向流動控制與流量測量，左巖心堵頭前孔連接氣源并與圍壓膠套前壁面小孔相接構成水平方向滲流通道的進氣端，左巖心堵頭后孔右端連接氣源并與圍壓膠套后壁面小孔相接構成水平方向滲流通道的出氣端，左巖心堵頭后孔左端連接各向流動控制與流量測量系統以實現水平流動控制與流量測量，通過上述軸向滲流通道、垂向滲流通道、水平方向滲流通道可實現巖心室內煤巖樣的軸向、垂向與水平方向的滲流。

5.權利要求1所述煤巖夾持器圍壓膠套中部凹嵌于左巖心堵頭與軸壓活塞之間的空間內，并與左巖心堵頭及軸壓活塞共同圍成密封的立方巖心室，用于滲透率測試時煤巖樣的放置，圍壓膠套前后兩壁面中心留有小孔并分別與上述左巖心堵頭前后兩孔相連，用于接通巖心水平滲流通道，圍壓膠套上下兩壁面中心均留有小孔并分別與上述左巖心堵頭上下兩孔相連，用于接通巖心垂直滲流通道。

6.權利要求1所述圍壓膠套前后上下四壁內壁面均留有正方形凹槽，凹槽內嵌入膠套凹槽墊片，膠套凹槽墊片為正方形剛制墊片，墊片中心均留孔并與圍壓膠套四壁滲流小孔相嵌，用于連通滲流通道，所述墊片外表面在實驗中可直接與煤巖樣接觸，所述墊片外表面刻有半徑由大到小的四圈以中心滲流孔為圓心的圓形凹槽，所述四圈圓形凹槽通過兩條相互垂直的直線凹槽與中心滲流孔連接，所述刻有凹槽的膠套凹槽墊片用于實現煤巖樣的均勻滲流。

7.利用權利要求1所述測試裝置測定煤巖正滲透率與切滲透率的方法主要包括：煤巖樣制作、煤巖樣加持、正滲透率測試、切滲透率測試四步。其特征在于：對于同一立方煤巖樣僅需改變測量方向，即可測得各個方向的正滲透率與切滲透率。