[发明专利]煤岩渗透率张量测试装置及测试方法

权利要求书

1.本发明的煤岩渗透率张量测试装置，其特征在于：由气源气瓶、气体增压单元、气体调压单元、恒速恒压供气系统、煤岩心夹持器、环压跟踪泵、各向流动控制与流量测量系统、回压控制系统、数据采集控制系统、压差计组成，所述气体增压单元包括空压机、增压泵、参考罐、空压机压力表及管线阀门，所述气体调压单元包括实验供气调压阀、压力表及管线阀门，所述恒速恒压供气系统包括活塞容器、双缸恒速恒压泵及管线阀门，所述岩心夹持器包括左岩心堵头、左压帽、围压筒、围压腔、岩心室、围压胶套、密封锥度套、轴压加载接口、右压帽、轴压活塞、轴压加载腔体、右轴压加载堵头、各向渗流通道、管线接口及管线阀门，所述回压控制系统包括回压缓冲容器、回压阀及管线阀门，所述计量系统包括电子天平流量计、电子气体流量计及管线阀门，所述数据采集系统包括压力传感器、压差传感器、二次显示仪表、数据采集控制与处理系统。

2.权利要求1所述煤岩心夹持器围压筒壁面留有垂直方向两个孔眼与水平方向两个孔眼，各孔眼外端设有螺纹，用于连接围压加载管线的接口，所述水平两孔眼之间的连线与立方煤岩心室前后壁面垂直并穿过岩心室中心点，所述垂向两孔眼之间的连线与立方煤岩心室上下壁面垂直并穿过岩心室中心点，以保证均匀围压加载。

3.权利要求1所述煤岩夹持器左岩心堵头与轴压活塞分别与煤岩样左右两壁面相接，并分别插接于围压胶套的左右两端，左岩心堵头中部轴体外端面与围压筒内筒相接，并通过密封胶圈保证围压腔的气密性，所述煤岩夹持器左岩心堵头与轴压活塞均沿轴线开孔，且左岩心堵头另开有上下前后四个孔轴与岩心堵头轴线平行的通孔，上下两孔连接线与前后两孔连接线相互垂直，且两连接线交点即为左岩心堵头端面中心点，各孔两端均设有螺纹，用于连接管线。

4.权利要求1所述煤岩夹持器左岩心堵头轴心孔用于连接气源以实现岩心室的轴向渗流进气，所述轴压活塞轴心孔用于渗流轴向出气并连接各向流动控制与流量测量系统，所述左岩心堵头下孔用于连接气源并与围压胶套下壁面小孔相接构成垂向渗流通道的进气端，左岩心堵头上孔右端用于连接气源并与围压胶套上壁面小孔相接构成垂向渗流通道的出气端，左岩心堵头上孔左端连接各向流动控制与流量测量系统以实现垂向流动控制与流量测量，左岩心堵头前孔连接气源并与围压胶套前壁面小孔相接构成水平方向渗流通道的进气端，左岩心堵头后孔右端连接气源并与围压胶套后壁面小孔相接构成水平方向渗流通道的出气端，左岩心堵头后孔左端连接各向流动控制与流量测量系统以实现水平流动控制与流量测量，通过上述轴向渗流通道、垂向渗流通道、水平方向渗流通道可实现岩心室内煤岩样的轴向、垂向与水平方向的渗流。

5.权利要求1所述煤岩夹持器围压胶套中部凹嵌于左岩心堵头与轴压活塞之间的空间内，并与左岩心堵头及轴压活塞共同围成密封的立方岩心室，用于渗透率测试时煤岩样的放置，围压胶套前后两壁面中心留有小孔并分别与上述左岩心堵头前后两孔相连，用于接通岩心水平渗流通道，围压胶套上下两壁面中心均留有小孔并分别与上述左岩心堵头上下两孔相连，用于接通岩心垂直渗流通道。

6.权利要求1所述围压胶套前后上下四壁内壁面均留有正方形凹槽，凹槽内嵌入胶套凹槽垫片，胶套凹槽垫片为正方形刚制垫片，垫片中心均留孔并与围压胶套四壁渗流小孔相嵌，用于连通渗流通道，所述垫片外表面在实验中可直接与煤岩样接触，所述垫片外表面刻有半径由大到小的四圈以中心渗流孔为圆心的圆形凹槽，所述四圈圆形凹槽通过两条相互垂直的直线凹槽与中心渗流孔连接，所述刻有凹槽的胶套凹槽垫片用于实现煤岩样的均匀渗流。

7.利用权利要求1所述测试装置测定煤岩正渗透率与切渗透率的方法主要包括：煤岩样制作、煤岩样加持、正渗透率测试、切渗透率测试四步。其特征在于：对于同一立方煤岩样仅需改变测量方向，即可测得各个方向的正渗透率与切渗透率。