[发明专利]低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置，其特征在于，包括围压伺服系统、注气系统、气体渗透系统；以及数据采集、处理装置；所述气体渗透系统分别与围压伺服系统、注气系统相连；所述数据采集、处理装置分别与围压伺服系统、注气系统、气体渗透系统连接。

2.根据权利要求1所述的低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置，其特征在于，所述围压伺服系统包括高压油箱（1）、第一液压阀门（2）、第一高精度液压泵（3）、第一安全片（4）、第二液压阀门（5）以及围压传感器（6），；所述第一高精度液压泵（3）、第一安全片（4）、第二液压阀门（5）依次连接后接围压传感器（6）；第一液压阀门（2）一端与高压油箱（1）连接，另一端分别与第二液压阀门（5）和接围压传感器（6）连接；所述第一高精度液压泵（3）还与注气系统连接；所述围压传感器（6）还与气体渗透系统连接。

3.根据权利要求2所述的低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置，其特征在于，所述注气系统包括高压氮气（7）及与之相连的气阀（8），所述气阀（8）还依次连接气体减压阀（9）、第三液压阀门（10）；所述第三液压阀门（10）上接一废气收集容器（11）后分别接与第二安全片（13）和第四液压阀门（14）连接；所述第二安全片（13）前与第二高精度液压泵（12）相连后与上述第一高精度液压泵（3）连接，后与第四液压阀门（14）相连后与气体渗透系统相连。

4.根据权利要求3所述的低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置，其特征在于，所述气体渗透系统包括进口端、试样及试样密封系统、压力室及支撑装置、以及出口端；其中进口端包括进口端压力传感器（15）、第五液压阀门（29）、第三安全片（32）、进口端钢瓶（34）、第六液压阀门（38）；所述第三安全片（32）前与第五液压阀门（29）相连，后与进口端钢瓶（34）、第六液压阀门（38）依此相连；试样及试样密封系统包括试样（18）、封气箍（16）、橡皮套（17）、渗透活塞（19）；压力室及支撑装置包括压力室（20）、固定压力室（20）的支架（21）、与支架（21）通过紧固螺帽（23）连接固定的支柱（22）、与压力室相连的温度计（25）、置于压力室（20）左下端连通高压油箱（1）的第七液压阀门（24）、置于压力室（20）右上端连通大气的第八液压阀门（26）以及连通高压油箱（1）的第九液压阀门（27）；出口端包括出口端压力传感器（31）、分别与出口端压力传感器（31）相连的第十液压阀门（30）和第十一液压阀门（36）、第四安全片（33）、出口端钢瓶（35）、第十二液压阀门（37）；第四安全片（33）前与第十一液压阀门（36）连接，后与出口端钢瓶（35）、第十二液压阀门（37）依此相连；进口端与出口端由第十三液压阀门（28）相连通；所述围压伺服系统的第二液压阀门（5）与气体渗透系统的压力室（20）相连；所述围压伺服系统的第二液压阀门（5）与气体渗透系统的压力室（20）相连；注气系统的第四液压阀门（14）与气体渗透系统的进口端压力传感器（15）相连；围压伺服系统的第一高精度液压泵（3）与采集、处理装置由计算机（39）相连，注气系统第二高精度液压泵（12）与采集、处理装置由计算机（39）相连。

5.根据权利要求4所述的低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置，其特征在于，所述数据采集、处理装置包括一个计算机（39）。

6.一种低渗岩石瞬态气压脉冲渗透率测量装置试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，取样装样：钻取50mm×100mm标准岩石试样，在105°烘箱中连续烘烤24小时，然后在真空冷却塔中冷置24小时，之后即可放入橡胶套（17）装样，为了保证装样的密封性；

步骤2，施加围压：装样完成后，依次关闭第二液压阀门（5）、第七液压阀门（24）、第八液压阀门（26），然后依次打开第一液压阀门（2）、第九液压阀门（27），给压力室（39）充液压油，以驱赶压力室（39）里面的空气；液压油通过管道回路回到高压油箱（1），说明压力室（39）已经充满，此时依此关闭第九液压阀门（27）、第一液压阀门（2），打开第一高精度液压泵（3），打开第二液压阀门（5），施加围压至预定值，围压值通过围压传感器（6）实时采集；

步骤3，试样饱和：依次关闭第四液压阀门（14）、第十三液压阀门（28）、第五液压阀门（29）、第十液压阀门（30），然后打开高压氮气（7）的气阀（8），使气体减压阀出气压力（9）达到设定值，打开第四液压阀门（14），打开第二高精度液压泵（3），给进口管道充气直到压力达到设定值，关闭第四液压阀门（14），对试样充气饱和，在饱和过程中进出口端的压力值由进出口端压力传感器（15）、（31）实时采集，待进出口段压力值相等并保持恒定后，打开第十三液压阀门（28）；

步骤4，管道回路气体渗透：关闭第十三液压阀门（28），打开第四液压阀门（14），打开第二高精度液压泵（12），瞬间提高进口段压力值至预定值，压力增量不要超过基准压力值的10%，然后关闭打开第一高精度液压泵（3），进行管道回路气体渗透试验，进出口端的压力值由进出口端压力传感器（15）、（31）实时采集，计算机实时对数据进行存储及显示，并计算岩石试样的渗透率，待进出口段压力值相等并保持恒定后，打开第十三液压阀门（28）：

步骤5，钢瓶回路气体渗透：依次关闭液压阀第十三液压阀门（28）、第十一液压阀门（36）、第十二液压阀门（37）、第六液压阀门（38），依次打开第五液压阀门（29）、第十液压阀门（30）、第四液压阀门（14），瞬间提高进口段压力值至预定值，然后关闭第四液压阀门（14），进行钢瓶回路气体渗透试验，进出口钢瓶回路压力时程变化曲线由进出口端压力传感器（15）、（31）实时采集，计算机实时对数据进行存储及显示，并计算岩石试样的渗透率，待进出口段压力值相等并保持恒定后，打开第十三液压阀门（28）；

步骤6，卸压拆样：关闭气阀（8），第十三液压阀门（28）、第十一液压阀门（36）、第十二液压阀门（37）、第六液压阀门（38），将气体排出直到压力显示为管道残余值；卸除围压至管道残余值后关闭第一液压阀门（2），打开第七液压阀门（24）、第九液压阀门（27），排出压力室（20）的液压油，油排净后关闭液压阀第七液压阀门（24）、第九液压阀门（27），打开试样拆除，试验完毕。