[实用新型]一种微震-剪切-渗流耦合测试装置

说明书

本实用新型提供了一种微震‑剪切‑渗流耦合测试装置，涉及试验测试技术领域，包括筒体、监测系统和压力控制系统，筒体内设置有围压腔、轴压活塞和注气室，围压腔内设置有橡胶活塞，轴压活塞上设置有剪切位移计，注气室内设置有气管柱塞、电热丝、应力传感器、微震传感器和夹持器，监测系统包括应变监测、温度监测、微震监测与流量监测，压力控制系统包括气缸、控制阀、气管和流量计，利用该装置能够记录恒温恒压加载过程中微震事件个数、剪切位移和渗透率等，分析微震‑剪切位移和速率的对应关系，数据拟合得出微震‑孔隙压力‑渗透率之间对应关系，利用上述各项参数，尤其是微震及渗透率之间的关系指导工程应用中煤层气产量的预测。

技术领域

本实用新型涉及试验测试技术领域，尤其是一种微震-剪切-渗流耦合作用下的岩石试件测试装置。

背景技术

煤层气是赋存在煤层及煤系地层的烃类气体，属于优质清洁能源。煤层气资源的储量丰富，但是由于其赋存地质条件复杂、渗透性极低(约为10-⁴～10-³mD)，远低于当前技术下煤层气经济开采的标准。虽然目前已经采用了一系列的增产技术(比如压裂、注热驱替等)，但是煤层气井产量仍然普遍存在日产气量低、衰减快、总产气量难以达到理论预期的问题。利用室内实验方法深入研究煤储层损伤与流体运移规律对于高效开发利用煤层气资源，保障清洁能源供应与减少温室气体排放具有重要意义。

目前，大多数室内实验是为了测试煤基质物性特征与基质渗透率变化，其中物性特征包括裂纹扩展、孔隙结构等，渗透率实验包括裂缝达西流动与基质内扩散。基于目前的研究，仅通过研究煤的物理性质及理想状态下的渗透率很难阐释煤岩体多场耦合之间相互作用规律，并且不利于实际应用。为了研究微震-剪切-渗流耦合作用下煤岩体与气体吸附、解吸的规律，需要提供一种应力渗流耦合条件下的试验装置。

实用新型内容

为了解决试件在微震场、剪切场和流动场多场耦合试验的恒温恒压问题,并且测量微震能量和剪切位移与渗透率之间的关系从而预测煤层气的产量，本实用新型提供了一种微震-剪切-渗流耦合测试装置，具体技术方案如下。

一种微震-剪切-渗流耦合测试装置，包括筒体、监测系统和压力控制系统，筒体内设置有围压腔、轴压活塞和注气室，筒体保持密封，围压腔内设置有橡胶活塞，轴压活塞设置在筒体的端部，轴压活塞端部设置有剪切位移计；注气室内设置有气管柱塞、电热丝、应力传感器、微震传感器和夹持器，夹持器设置有剪切槽，电热丝设置在气管柱塞的进气侧；监测系统包括应变监测、温度监测、微震监测与流量监测，试件的轴向和径向上均设置有微震传感器，流量计用于监测流量；压力控制系统包括气源、控制阀、气管和流量计。

优选的是，气源包括第一高压气源、第二高压气源和第三高压气源，第一高压气源和进气口相通，第二高压气源和注气室相通，第三高压气源的气体通入筒体内，推动轴压活塞运动。

进一步优选的是，第一高压气源和参考气缸相连，第一高压气源和参考气缸之间设置有控制阀；第二高压气源连接有控制阀和围压阀，第二高压气源通入气体通过橡胶活塞施加压力；第三高压气源连接有控制阀和轴压阀。

进一步优选的是，进气口设置在夹持器的一端，出气口设置在夹持器的另一端，夹持器的另一端和出气管相连，出气管穿过轴压活塞，出气管上还设置有流量计。

优选的是，筒体下方设置有支架；监测系统还包括监测主机，监测主机与微震记录仪、应变显示器、温度控制器和位移记录仪相连。

进一步优选的是，夹持器的剪切槽用于放置标准长方体试件，试件包括上块体和下块体，上块体和下块体之间设置人工裂缝。

进一步优选的是，夹持器包括上夹持器和下夹持器，上夹持器和下夹持器配合，上夹持器设置的剪切槽和上块体配合，下夹持器的剪切槽和下块体配合。

本实用新型的有益效果包括：