[發(fā)明專利]圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210938499.5 | 申請日： | 2022-08-05 |
| 公開（公告）號： | CN115290431A | 公開（公告）日： | 2022-11-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李皋;張毅;王柯達;馮佳歆;李明昊;宿騰躍;王睿 | 申請（專利權(quán)）人： | 西南石油大學(xué) |
| 主分類號： | G01N3/02 | 分類號： | G01N3/02;G01N3/18;G01N15/08;G01D21/02 |
| 代理公司： | 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218 | 代理人： | 袁英 |
| 地址： | 610500 四*** | 國省代碼： | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 壓條 觀測 巖體熱 損傷 測試 滲透性 裝置 方法 | ||
1.圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的裝置，包括巖樣加熱與夾持系統(tǒng)(1)、壓力衰減測試系統(tǒng)(2)、圍壓加載系統(tǒng)(3)、觀測系統(tǒng)(4)、控溫系統(tǒng)(5)和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(6)，其特征在于，所述巖樣加熱與夾持系統(tǒng)(1)包括加熱單元(10)、巖樣夾持單元(11)、巖樣(12)和耐高溫光學(xué)觀察窗(13)，所述加熱單元為加熱爐，加熱爐由外向內(nèi)依次為外殼(101)、中間層保溫材料陶瓷纖維板(102)、內(nèi)層耐火材料多晶莫來石纖維板(103)和硅碳棒加熱元件(105)，上端為氧化鋁導(dǎo)熱孔板(104)，側(cè)端有管線接口(106)和氮氣注入口(107)，頂部設(shè)置密封凸條(108)；所述巖樣夾持單元包括上蓋板(118)和夾持外殼(116)，夾持外殼內(nèi)設(shè)置紫銅套(112)，紫銅套內(nèi)放置巖樣(12)，巖樣上方設(shè)置耐高溫光學(xué)觀察窗(13)，夾持外殼和紫銅套之間有一環(huán)形空間，夾持外殼設(shè)置液壓油泵入頭(113)和液壓油流出頭(114)，底部設(shè)置密封凹槽(115)，該密封凹槽與加熱爐頂部的密封凸條(108)相匹配；所述壓力衰減測試系統(tǒng)(2)包括帶壓力傳感器的中間容器(201)、氮氣瓶(202)，中間容器連接加熱爐側(cè)端的氮氣注入口(107)；所述圍壓加載系統(tǒng)(3)包括液壓油回收室(301)、液壓油泵入室(302)，分別通過液壓油流出頭(114)、液壓油泵入頭(113)與夾持外殼和紫銅套之間的環(huán)形空間連通；所述觀測系統(tǒng)(4)包括DIC和顯微觀察儀(401)、紅外熱成像儀(402)，分別位于巖樣夾持單元上方；所述控溫系統(tǒng)(5)通過管線接口(106)連接加熱單元(10)；所述帶壓力傳感器的中間容器、DIC和顯微觀察儀、紅外熱成像儀、液壓油回收室、液壓油泵入室和控溫系統(tǒng)均連接數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的裝置，其特征在于，觀察窗為耐高溫光學(xué)石英玻璃(131)與耐高溫密封圈(132)的結(jié)合，可拆卸。
3.如權(quán)利要求1所述的圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的裝置，其特征在于，所述DIC和顯微觀察儀由高速相機與顯微鏡頭組成，通過控制線路連接至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，與DIC測試軟件配合使用。
4.如權(quán)利要求1所述的圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的裝置，其特征在于，所述控溫系統(tǒng)內(nèi)設(shè)智能控制器接收加熱單元中反饋的溫度信號，自動控制加熱溫度，同時將溫度數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
5.利用權(quán)利要求1、2、3或4所述的裝置在圍壓條件下觀測巖體熱損傷并測試滲透性的方法，依次包括如下步驟：
(1)準備相同兩塊巖樣，開展兩組實驗；
(2)第一組實驗：取下耐高溫光學(xué)觀察窗和上蓋板，將巖樣置于巖樣夾持單元內(nèi)，將液壓油通過泵入管線從液壓油泵入頭注入巖樣夾持單元；
(3)打開氮氣瓶，在帶壓力傳感器的中間容器中憋壓至一定程度后，關(guān)閉氮氣瓶，啟動加熱單元，打開加熱爐側(cè)端的氮氣注入口；
(4)紅外熱成像儀記錄巖樣表面溫度變化，并將記錄結(jié)果反饋至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，通過壓力傳感器記錄中間容器的壓力衰減規(guī)律，并將壓力信號實時轉(zhuǎn)化為滲透率；
(5)第二組實驗：將巖樣置于巖樣夾持單元內(nèi)，將液壓油通過泵入管線從液壓油泵入頭注入巖樣夾持單元，安裝耐高溫光學(xué)觀察窗和上蓋板并密封；
(6)通過DIC和顯微觀察儀記錄巖石表面全場應(yīng)變與微細觀結(jié)構(gòu)變化，并將圖像傳輸至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過下列公式將壓力信號實時轉(zhuǎn)化為滲透率：
式中，Kg為氣測滲透率，10-3μm2；μ為氣體黏度，mPa·s；z為氣體壓縮因子，MPa-1；L為巖樣長度，cm；Vu為中間容器體積，cm3；A為巖樣橫截面積，cm2；α為半對數(shù)坐標中中間容器實時壓力P(t)/初始壓力Pi與時間t的對應(yīng)斜率。
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