[发明专利]一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试装置及方法

权利要求书

1.一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试装置，其特征在于，包括：

岩样夹持加载系统，所述岩样夹持加载系统包括岩芯夹持器和围压控制系统，待测岩样放置于所述岩芯夹持器中；

循环注液与排液系统，所述循环注液与排液系统用于将液体注入所述岩芯夹持器中，并将液体从所述岩芯夹持器系统中排出，形成一个闭路循环系统；

定时开关系统，所述定时开关系统用于控制所述循环注液与排液系统开始工作与结束工作的时间；

数据采集记录系统，所述数据采集记录系统用于接收测试数据；

所述循环注液与排液系统包括第三水槽、过滤器、水泵、减压阀、节流阀、储能器、第一截止阀、第一压力变送器、第二截止阀、第二压力变送器、止回阀、若干电磁阀、第一水槽和第二水槽；所述第三水槽通过连通管道依次连接过滤器、水泵、减压阀、节流阀、储能器、第一截止阀，第一截止阀另一端和岩芯夹持器下端相连，岩芯夹持器与第一截止阀之间设置第一压力变送器；岩芯夹持器上端用连通管道依次连接第二截止阀、止回阀，止回阀的输出端分为两路，分别连接到第一电磁阀和第二电磁阀，第一、第二电磁阀出口分别对应放置第一水槽、第二水槽，岩芯夹持器与第二截止阀之间设置第二压力变送器；所述第一水槽和第二水槽内部底端分别对应设置第一排水电磁阀、第二排水电磁阀，第一排水电磁阀和第二排水电磁阀的排水管对准第三水槽的进水口；

所述围压控制系统包括伺服液压油缸、第三截止阀和第三压力变送器，岩芯夹持器与伺服液压油缸连接，伺服液压油缸和岩芯夹持器之间设置第三压力变送器和第三截止阀；

所述循环注液与排液系统还包括冲水装置，所述冲水装置包括两个浮子开关，两个浮子开关分别位于第一水槽、第二水槽的内壁上部，浮子开关连接电磁阀控制器，由所述电磁阀控制器控制各电磁阀的电源输出；当第一水槽中的水位达到设定高度时，第一水槽中的浮子开关启动，电磁阀控制器关闭第一电磁阀电源和第二电磁排水阀电源，同时开启第二电磁阀电源和第一电磁排水阀电源；当第二水槽中的水位达到设定高度时，第二水槽中的浮子开关启动，电磁阀控制器关闭第二电磁阀电源和第一排水阀电源，同时开启第一电磁阀电源和第二排水电磁阀电源；

待测岩石的四周通过岩样夹持加载系统中的伺服液压油缸加载围压，待测岩样的两端面通过循环注液与排液系统加载渗透压差。

2.根据权利要求1所述的一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试装置，其特征在于，所述定时开关系统包括电源和定时器开关插座，所述定时器开关插座连接电源，所述水泵的电源插头插于所述定时器开关插座。

3.根据权利要求2所述的一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试装置，其特征在于，所述数据采集记录系统包括第一质量传感器和第二质量传感器、无纸记录仪、计算机，第二水槽和第三水槽分别悬挂于第一质量传感器和第二质量传感器下，第一至第三压力变送器以及第一、第二质量传感器皆与所述无纸记录仪相连，所述无纸记录仪连接计算机。

4.根据权利要求2所述的一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试装置，其特征在于，所述的第一水槽、第二水槽和第三水槽皆由透明玻璃制造，所述第三水槽顶部有透明玻璃盖。

5.根据权利要求1所述装置的一种长期自动测量岩石变渗透率的水循环测试方法，其特征在于，以水作为渗透介质测试时，包括以下步骤：

步骤1：连接好测试装置，检查装置密封性，关闭所有阀门，确保三个水槽中清洁无杂质，向第三水槽中注入清水；

步骤2：将岩样相同直径、高度的金属管装入岩芯夹持器（34）中，确认岩芯夹持器封闭状况；

步骤3：连接好工作电路，将各压力变送器和质量传感器数据接入无纸记录仪；

步骤4：打开第三截止阀，打开伺服液压油缸，将围压增加到工作围压；

步骤5：打开第一截止阀、第二截止阀，打开水泵，为循环注液与排液系统提供动力；

步骤6：通过观测无纸记录仪的记录，调整减压阀和节流阀得到需要的水压和流量，在无式样的情况下得到不同流量下的测试装置的沿程压力损失，并绘制相应曲线，将所对应的数据带入到计算机程序中；

步骤7：断开水泵工作电源，将围压降至零，关闭第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，取出金属管；

步骤8：装入待测试样，重复步骤4-5，根据需要，设置定时开关，确定渗透周期；改变围压值，调整减压阀和节流阀得到需要的水压和流量，等待装置完成设定任务；

步骤9：在不同的围压和水压条件下重复步骤8；

步骤10：断开水泵工作电源，将围压降至零，取出试样，装入金属管加压后，水泵吸入清水冲洗整套测试装置；

步骤11：关闭第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，测试结束。