[发明专利]一种不同气体氛围下的岩石润湿性测量装置及方法

权利要求书

1.一种不同气体氛围下的岩石润湿性测量装置，包括气源及压力控制部分、可视釜样品仓、储水罐、气压滴落组件、图象采集及处理组件，其特征在于，所述气源及压力控制部分通过调压阀与所述储水罐连通，所述储水罐通过所述气压滴落组件与所述可视釜样品仓连通，所述图象采集及处理组件设置在所述可视釜样品仓的一侧，用于对可视釜样品仓内的情况进行图像拍摄并对拍摄的图像进行数据处理，所述可视釜样品仓内设置有样品；

所述气压滴落组件包括滴落管、微调阀、压力传感器和温度传感器，其中，所述储水罐的底部设置有竖向向下延伸的滴落管，所述滴落管的下端伸入所述可视釜样品仓内且伸入至可视釜样品仓内底部的样品台上方，所述滴落管上设置有微调阀，所述可视釜样品仓的顶部还设置有伸入其内部的压力传感器和温度传感器；

所述的气源及压力控制部分包括气瓶、手动增压泵、增压罐和气体流量计，其中，所述手动增压泵的输出端连接所述增压罐，所述增压罐、气瓶通过三通以及控制开关阀连接至调压阀，所述增压罐、气瓶还通过三通以及控制开关阀连接至气体流量计，所述气体流量计通过单向阀与所述储水罐侧面的连接管连通，以便实现与所述储水罐和可视釜样品仓连通；

所述可视釜样品仓包括可视釜体和底座，可视釜体和底座间设置高压气密垫圈，不锈钢的可视釜体与底座采用紧固螺栓连接；可视釜体中部的腔体壁上对称分布两个结构相同的石英玻璃观察窗，两个结构相同的石英玻璃观察窗的对称轴线同在一个水平面内；底座一侧设置有预抽真空接口，底座两侧设置有不锈钢支架；样品支撑部分由样品台和水平校准器组成；样品台固定在底座上，水平校准器与样品台顶面平行；

所述的图象采集及处理组件包括一个光源、一个专用滤波片，一个CCD数码相机或CMOS高速摄像机和一台计算机；所述的光源为He-Ne激光光源，专用滤波片采用只能透过632.8nm的He-Ne激光的滤波片；每部分的CCD数码相机或CMOS高速摄像机与光源分别置于可视釜体的前后方或左右方，每部分的CCD数码相机或CMOS高速摄像机与光源(21)的对称轴线和对应的石英玻璃观察窗对称轴线处于同一水平线上，计算机通过数据线与CCD数码相机或CMOS高速摄像机连接；

所述样品与所述可视釜样品仓的内顶面之间设置有悬针；

所述的储水罐由顶盖和腔体组成，腔体底面由滴落管和微调阀与可视釜样品仓相连通，腔体侧面由连通阀、卸荷阀与可视釜样品仓内部相连通；储水罐顶盖上设置有伸入其内部的压力检测传感器，且所述储水罐的顶部通过调压阀与气源及压力控制部分连通，所述可视釜样品仓的侧壁上还设置有伸入其内部的安全阀；滴落管直径为1±0.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种不同气体氛围下的岩石润湿性测量装置，其特征在于，所述的滴落管是材质为不锈钢管类结构件，其内部设置有用于挤压水滴的管道。

3.根据权利要求1所述的一种不同气体氛围下的岩石润湿性测量装置，其特征在于，所述的储水罐的顶盖和腔体间设置有密封圈，不锈钢腔体与顶盖采用紧固螺栓连接。

4.一种采用权利要求1-3任意一项所述的一种不同气体氛围下的岩石润湿性测量装置的测定高温润湿性方法，其特征在于，所述的测定高温润湿性方法的步骤如下：

1)调节光源与CCD数码相机或CMOS高速摄像机的位置，使每套CCD数码相机或CMOS高速摄像机与光源的对称轴线和对应石英玻璃观察窗的对称轴线处于同一水平线上，并调整好CCD数码相机或CMOS高速摄像机的焦距；

2)打开可视釜体和基底之间的紧固螺栓，卸下可视釜体；将磨制好的岩石样品置于样品台的上表面，岩石样品为3cm*3cm*2cm的立方体，利用水准仪样品台调节至水平状态；将可视釜体和基底连接，并用螺栓紧固；

3)关闭微调阀；打开储水罐腔体和顶盖之间紧固螺栓，向储水罐导入50ml-100ml的水，使储水罐水位在中间位置；随后盖上储水罐顶盖，并用螺栓紧固；

4)打开阀门，打开外接真空泵的预抽真空接口进行抽真空，使系统内内真空度在室温下达到10-4Pa数量级并稳定；

5)打开通气阀门，向同时向可视釜样品仓和储水罐充入高压气体，并通过气体流量计计量计入系统的气量，通过多次气体充注，依据压力传感器的读数，使系统压力稳定在设计的第一个压力点附近；

6)关闭可视釜样品仓和储水罐之间的连通阀门；逐渐打开滴落管中间的微调阀，使水滴经滴落管滴落在样品经过剖光的表面上，形成被测的座滴；如果水滴下落困难，调节储水罐上方的调压阀，使水滴滴落形成液滴；水滴滴落后关闭微调阀；

7)在水滴滴落的同时，利用CCD数码相机或CMOS高速摄像机，拍照和摄像以记录水滴接入样品表面的形状变化；

8)将获得的图像通过高速USB数据线直接传输入计算机中，利用轴对称液滴形状分析ADSA商业软件对输入图像进行计算处理，同步获得各时刻水滴的接触角、表面张力和密度数据；

9)重复步骤5-8，测量不同吸附压力下，样品的的接触角、表面张力和密度数据。