[发明专利]一种岩石孔隙结构仿真测试系统及模拟试验方法

权利要求书

1.一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，利用一种岩石孔隙结构仿真测试系统进行试验，包括真空泵、岩心室、汞杯、补汞阀、压差传感器、酒精容器和数字高压泵，仿真岩心试件放置在岩心室内；所述真空泵通过管路与岩心室相连，真空泵和岩心室之间的管路上设置有抽空阀，真空泵的出口管路上设置有真空表，真空表和抽空阀之间通过三通阀与放空阀相连；所述汞杯通过管路和岩心室的相连，汞杯的出口管路上设置有补汞阀，补汞阀和岩心室之间设置有岩心室阀；所述数字高压泵从出口管路依次和酒精容器、汞压力表、隔离阀及压差传感器相连，压差传感器的出口管路和校正阀管路通过三通阀相连，校正阀管路通过三通阀接入岩心室阀和补汞阀之间的管路；所述仿真岩心试件为标准圆柱体试件，仿真岩心试件内存在孔隙；所述仿真岩心试件通过3D打印制作，仿真岩心试件内部嵌入数字芯片，记录岩心参数；所述补汞阀、抽空阀、放空阀、补汞阀、岩心室阀、隔离阀和校正阀均为数字仿真阀门，根据阀门的开度输出4-20mA的电信号I；步骤包括：

A.选取不规则岩石的孔隙岩心，测量确定岩心的密度和质量，并计算确定仿真岩心体积；

B.将仿真岩心试件放入岩心室，关闭岩心室阀，打开抽空阀，关闭放空阀，打开真空泵运行15-20分钟；

C.向岩心室充汞，打开岩心室阀和补汞阀，调整汞杯的高度，使汞杯与抽空阀高度差H等于760mm；再调整汞杯高度至压差传感器输出为28-35cm；关闭抽空阀和真空泵，打开放空阀，关闭补汞阀；

D.进行进汞试验和退汞试验；

E.结束试验，打开数字高压泵，关闭隔离阀，打开补汞阀和抽空阀，取出岩心室内的仿真岩心试件；

利用计算机模拟进汞试验中压力的振荡，退汞压力的变化幅度P_si与进汞试验中当前压力点P_i-1的压力值和最大设定压力P_i的压力值相关，具体是

利用计算机模拟退汞试验中压力的振荡，进汞压力的变化幅度P_s'_i与退汞试验中当前压力点P_i'_-1的压力值和最小设定压力P_i'的压力值相关，具体是

其中t为振荡时间。

2.根据权利要求1所述的一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，其特征在于，所述进汞试验和退汞试验的操作步骤包括：关闭数字进液阀，数字高压泵使其进汞压力为0；数字高压泵按照设定压力范围逐级进泵，稳定后记录进汞压力和压差传感器的汞柱测量高度，直至压差传感器的汞柱测量达到最大的设定压力；按照设定压力逐级退泵，稳定后记录进汞压力和压差传感器的汞柱测量高度，直至压差传感器的汞柱测量达到最小的设定压力。

3.根据权利要求1所述的一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，其特征在于，所述汞在进入岩心试件后，岩心试件内存在不规则的孔隙，汞的压力会振荡变小或振荡变大。

4.根据权利要求1所述的一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，其特征在于，所述进汞试验、退汞试验中岩心室的有效体积随压力变化，

进汞量的压力校准方程为：

V_si＝ρ_Hg*g*(1.4519ln(P_i))+11.516，

退汞量的压力校准方程为：

V_s'_i＝ρ_Hg*g*(0.00973P_i'-0.355)，

其中ρ_Hg为汞的密度，g为重力加速度，V_si为进汞量，V_s'_i为退汞量。

5.根据权利要求1所述的一种岩石孔隙结构仿真模拟试验方法，其特征在于，利用计算机模拟进汞试验、退汞试验中数字高压泵的进泵和退泵过程，数字高压泵的输出压力满足以下方程，

其中P_hi为数字高压泵的模拟输出压力，I_hi为隔离阀的模拟输出电信号。