[发明专利]一种可快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂的应力渗流条件下的试验装置，尤其涉及一种可以快速测量孔隙率，并实现多相渗流介质的应力渗流耦合试验装置。

背景技术

随着国民经济的发展，对于能源的需求越来越大，能源问题已经上升到国家战略层面，目前地下资源的开采已经不局限于石油等传统能源，页岩气等新能源的开采也在逐步进行，然而资源开采的过程必须要面对工程在复杂应力和渗流条件下的稳定性问题，同时这也是我国目前众多水利水电工程中所必须面对和解决的问题。并且这种渗流不只是单相的液体渗流或者是单相的气体渗流，更多的是气体渗流和液体渗流同时存在的复杂情况，同时由于岩石具有多变的特征和岩性，其渗透率有很大的差异，部分岩石由于低渗透的特性，液体很难渗透过去，必须适用气体作为渗透介质才能测量其渗透率。

目前应力渗流耦合试验装置，多使用单相渗流介质，而已有的多相渗流介质应力渗流耦合试验装置中，没有单独的孔隙率测量系统，孔隙率需要另外测量或测量时间长、精度差，同时测量低渗透岩石渗透率的精度不够，难以满足低渗透岩石的测试要求。

因此，需要一种既能快速测量孔隙率又能进行多相渗流介质应力渗流耦合的综合试验设备解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有应力渗流耦合试验装置存在的问题，提供了一种可以快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的采用如下技术方案：

一种可快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置，包括气体渗流系统和三轴式试验系统；

气体渗流系统包括储气瓶，储气瓶上设有储气瓶控制阀门，储气瓶控制阀门的出口分支为上游气体管路和下游气体管路；

上游气体管路上设有上游气体压力计、上游进气阀门；下游气体管路上设有排气阀门；上游气体管路和下游气体管路汇合连通；

三轴式试验系统包括三轴压力室，三轴压力室通过管路并连在排气阀门与上游进气阀门之间的上游气体管路上，并分别与上游气体管路、下游气体管路连通。

进一步，三轴式试验系统还包括轴压泵、轴压管路、围压泵和围压管路，三轴压力室外围包括轴压室和围压室，轴压室通过轴压管路与轴压泵连通，围压室通过围压管路与围压泵连通，轴压管路上设有轴压计和轴压阀门，围压管路上设有围压计和围压阀门。

为了能使装置得到更好的控制，保证测试的准确性，自储气瓶起，上游气体管路上依次设有上游气瓶阀门、上游气体压力计、上游进气阀门；自储气瓶起，下游气体管路上依次设有下游气瓶阀门、排气阀门、下游气体压力计和下游进气阀门；三轴压力室通过管路并连在下游进气阀门与上游进气阀门之间的上游气体管路上，并与上游气体管路和下游气体管路连通。

为了能进一步控制测量的准确性，下游进气阀门与上游进气阀门之间的上游气体管路上依次设有第一阀门、压力计和第二阀门。

为了进一步方便测试，保证测试准确性，上游气体管路上的上游气体压力计和上游进气阀门之间设有与上游气体管路连通的上游气瓶；下游气体管路上的下游气体压力计和下游进气阀门之间设有与下游气体管路连通的下游气瓶。

上述可快速测量孔隙率的多相渗流介质三轴应力渗流耦合试验装置，还包括液体渗流系统，液体渗流系统包括液体泵、储液槽、上游液体管路和下游液体管路，液体泵通过上游液体管路与三轴式试验系统连通；储液槽通过下游液体管路与三轴式试验系统连通；自液体泵起，上游液体管路上依次设有液体控制阀门、上游液体压力计和上游进液阀门；自储液槽起，下游液体管路上依次设有排液阀门、下游液体压力计和下游出液阀门。这样可更具需要选择液体渗流介质。

液体渗流系统还包括储液管路、上游液体箱和下游液体箱；储液管路一端与上游液体管路连通、连通处位于上游液体压力计和上游进液阀门之间，储液管路另一端与下游液体管路连通、连通处位于下游液体压力计和下游出液阀门之间；自上游液体管路起，储液管路上依次设有上游水箱阀门、水箱连接阀门和下游水箱阀门；上游液体箱与储液管路连通，连通处并位于上游水箱阀门和水箱连接阀门之间；下游液体箱与储液管路连通，连通处并位于水箱连接阀门和下游水箱阀门之间。

下游气体压力计、上游气体压力计和压力计的精度达10^-4MPa，渗透率测量精度达到10^-24m²。这样可更进一步保证测试的准确性。

储气瓶内所用气体优选为高纯度氩气。

上述装置中各管路材质优选为高强度合金材料。