一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，流體源子系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)濾器連接，流體注入與控制子系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼管與巖芯夾持子系統(tǒng)內(nèi)的墊塊連接，巖芯夾持子系統(tǒng)內(nèi)的墊塊通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管與氣水分離子系統(tǒng)內(nèi)的氣水分離裝置連接，氣水分離子系統(tǒng)內(nèi)的氣水分離裝置通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)內(nèi)的三通連接，溫控子系統(tǒng)中的恒溫水槽通過(guò)外接循環(huán)水管分別與流體注入與控制子系統(tǒng)中的流體注入計(jì)量泵溫控腔和氣體計(jì)量泵溫控腔連接。該裝置減少巖石中水飽和度測(cè)量的誤差，原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰，可以精確測(cè)量多孔介質(zhì)尤其是像頁(yè)巖、煤巖等滲透率低的致密巖石的氣水兩相相對(duì)滲透率。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多孔介質(zhì)滲流特性的測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及頁(yè)巖、煤巖等低滲透巖石的氣水兩相滲流特性測(cè)試領(lǐng)域，更具體涉及一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類社會(huì)對(duì)能源的需求日益增大，不僅煤、石油、天然氣這些常規(guī)油氣資源被開(kāi)發(fā)出來(lái)加以利用，煤層氣、頁(yè)巖氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣資源也越來(lái)越受到人們的重視，紛紛開(kāi)展研究和開(kāi)發(fā)利用。和煤炭和石油不一樣，天然氣通常是以自由或者吸附的方式儲(chǔ)藏在多孔結(jié)構(gòu)的巖層中，巖層中除了有天然氣同時(shí)也存在大量的水份。在天然氣開(kāi)采過(guò)程中，通常是水和氣同時(shí)被開(kāi)采出來(lái)。這個(gè)過(guò)程中氣水的運(yùn)移與氣水兩相各自的相對(duì)滲透率有關(guān)，并且氣相相對(duì)滲透率的大小是決定天然氣開(kāi)采效率的關(guān)鍵參數(shù)。因此，準(zhǔn)確測(cè)量相對(duì)滲透率對(duì)于天然氣資源的開(kāi)采具有重要意義。
[0003]巖石(頁(yè)巖、煤巖、砂巖等)的相對(duì)滲透率測(cè)量中最關(guān)鍵的是測(cè)量巖石中的水飽和度。相對(duì)滲透率測(cè)量目前主要有兩種方法:穩(wěn)態(tài)法和非穩(wěn)態(tài)法。簡(jiǎn)單來(lái)講，穩(wěn)態(tài)法是同時(shí)向巖石中注入水和氣，待巖石中流體流動(dòng)平衡后，根據(jù)注入和流出巖石的水量計(jì)算巖石中的水飽和度；而非穩(wěn)態(tài)法先將巖石用水飽和，之后向巖石中注入被水飽和的氣體，待流體在巖石中流動(dòng)平衡后，通過(guò)計(jì)量流出巖石的水量計(jì)算巖石中水的飽和度。對(duì)于像砂巖這樣孔隙率比較大的巖石，其中的水飽和度在測(cè)試過(guò)程中變化比較大，對(duì)測(cè)試精度的要求相對(duì)要低些；但是對(duì)于像頁(yè)巖、煤巖這些致密的巖石，孔隙度很小，相對(duì)滲透率測(cè)試過(guò)程中從巖石中驅(qū)替出來(lái)的水量屬于微量，因此，對(duì)測(cè)量的精度要求必須要高一些。甚至從巖石出水端到水量計(jì)量裝置之間的管路、設(shè)備的死體積中殘留或者吸附的水份都會(huì)大大影響測(cè)試結(jié)果。而目前報(bào)道的一些相對(duì)滲透率測(cè)試裝置往往都沒(méi)有考慮這些影響因素。
[0004]因此，要提高相對(duì)滲透率的測(cè)量精度，必須設(shè)法提高水飽和度的測(cè)量精度，必須減少設(shè)備本身對(duì)水份計(jì)量的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提供了一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，該裝置提高了巖石尤其頁(yè)巖、煤巖等低滲透巖石相對(duì)滲透率測(cè)量中水飽和度的測(cè)量精度。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，該裝置包括流體源子系統(tǒng)、流體注入與控制子系統(tǒng)、巖芯夾持子系統(tǒng)、氣水分離系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和溫控子系統(tǒng)。其特征在于:流體源子系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)內(nèi)的第一過(guò)濾器連接，為流體注入與控制子系統(tǒng)提供流體源；流體注入與控制子系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼管與巖芯夾持子系統(tǒng)內(nèi)的第一端部墊塊連接，給試樣注流體；巖芯夾持子系統(tǒng)內(nèi)的第二端部墊塊通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管與氣水分離子系統(tǒng)內(nèi)的氣水分離裝置連接；氣水分離子系統(tǒng)內(nèi)的氣水分離裝置通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)內(nèi)的第九三通連接；流體注入與控制子系統(tǒng)中的管路部分、巖芯夾持子系統(tǒng)以及氣水分離子系統(tǒng)放在溫控子系統(tǒng)中的恒溫水槽中保持恒溫；溫控子系統(tǒng)中的恒溫水槽通過(guò)外接循環(huán)水管分別與流體注入與控制子系統(tǒng)中的流體注入計(jì)量泵溫控腔和氣體計(jì)量泵溫控腔連接，對(duì)流體注入計(jì)量泵內(nèi)的流體和氣體計(jì)量泵內(nèi)的氣體實(shí)現(xiàn)溫控；流體注入與控制子系統(tǒng)中的流體注入計(jì)量泵、氣體計(jì)量泵、壓力計(jì)、差壓計(jì)、巖芯夾持子系統(tǒng)中的壓力計(jì)以及氣水分離子系統(tǒng)中的差壓計(jì)通過(guò)電纜與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)內(nèi)的采集卡連接。其中，流體源子系統(tǒng)包括盛水容器、氣瓶、減壓閥、閥門、三通；流體注入與控制子系統(tǒng)包括不銹鋼管、流體注入計(jì)量泵、氣體計(jì)量泵、流體注入計(jì)量泵溫控腔、氣體計(jì)量泵溫控腔、過(guò)濾器(共2個(gè))、閥門(共7個(gè))、三通(共9個(gè))、壓力計(jì)(共2個(gè))、差壓計(jì)、真空泵、真空表；巖芯夾持子系統(tǒng)包括壓力室、圍壓液體、第一多孔墊片、第二多孔墊片、第一端部墊塊、第二端部墊塊、第一多孔墊片流體孔、第二多孔墊片流體孔、第一端部墊塊流體孔、第二端部墊塊第一流體孔、第二端部墊塊第二流體孔、疏水內(nèi)襯不銹鋼管、圍壓泵、壓力計(jì)、三通、閥門、試樣、密封材料；氣水分離子系統(tǒng)包括氣水分離裝置、差壓計(jì)、三通；數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、USB數(shù)據(jù)線、采集卡、電纜(共7條)；溫控子系統(tǒng)包括恒溫水槽、外接循環(huán)水管。各部件具體結(jié)構(gòu)連接關(guān)系如下:
[0008]流體源子系統(tǒng):氣瓶與減壓閥連接，用于調(diào)節(jié)從氣瓶出來(lái)的氣體壓力；減壓閥與三通一端連接；盛水容器通過(guò)閥門與三通另一端連接；三通第三端與流體注入與控制子系統(tǒng)中的不銹鋼管連接。
[0009]流體注入與控制子系統(tǒng):第一過(guò)濾器與第一閥門連接；第一閥門與流體注入計(jì)量泵連接；流體注入計(jì)量泵與第二閥門連接；第二閥門與第一三通的一端連接；第一三通的另外兩端分別與第一壓力計(jì)和第二三通的一端連接；第二三通的另一端通過(guò)不銹鋼管與巖芯夾持子系統(tǒng)中的第一端部墊塊連接；第二三通的第三端通過(guò)不銹鋼管與第三三通的一端連接；第三三通的另一端連接第三閥門；第三三通的第三端通過(guò)不銹鋼管與第八三通的一端連接；第八三通的另一端與差壓計(jì)連接；第八三通的第三端與第七三通的一端連接；第七三通的第二端與第九三通的一端連接；第九三通的另一端與第三閥門連接；第九三通的第三端通過(guò)不銹鋼管與氣水分離子系統(tǒng)中的氣水分離裝置連接；第七三通的第三端與第六三通的一端連接；第六三通的另一端與第二壓力計(jì)連接；第六三通的第三端與第二過(guò)濾器連接；第二過(guò)濾器與第四閥門連接；第四閥門與氣體計(jì)量泵連接；氣體計(jì)量泵與第五閥門連接；第五閥門與第四三通的一端連接；第四三通的另一端與第五三通的一端連接；第四三通的第三端與第七閥門連接；第五三通的第二端與真空表連接；第五三通的第三端與第六閥門連接；第六閥門與真空泵連接。
[0010]巖芯夾持子系統(tǒng):試樣兩端分別與第一多孔墊片和第二多空墊片接觸，用于給試樣均勻注入流體；第一多孔墊片和第二多空墊片分別與第一端部墊塊和與第二端部墊塊接觸；第一端部墊塊、第一多孔墊片、試樣、第二多空墊片、第二端部墊塊通過(guò)密封材料包裹密封；第一端部墊塊流體孔通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)中的第二三通連接；第二端部墊塊第一流體孔通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管與氣水分離子系統(tǒng)中的氣水分離裝置連接；圍壓泵與三通連接；三通第二端與壓力計(jì)連接；三通第三端與閥門連接；閥門通過(guò)不銹鋼管與第二端部墊塊第二流體孔連接，用于向壓力室內(nèi)注入圍壓液體。[0011]氣水分離子系統(tǒng):三通一端與差壓計(jì)連接；三通另兩個(gè)端口分別氣水分離裝置的上端和下端連接；氣水分離裝置上端與疏水內(nèi)襯不銹鋼管連接；氣水分離裝置上端通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)中的第九三通連接。
[0012]數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng):采集卡通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接。
[0013]溫控子系統(tǒng):外接循環(huán)水管與恒溫水槽連接。
[0014]利用本發(fā)明進(jìn)行巖石氣水兩相相對(duì)滲透率測(cè)量的方法如下:
[0015]1、按照本發(fā)明制造取樣裝置。
[0016]2、準(zhǔn)備好待測(cè)試樣，并將試樣浸泡在蒸餾水中48小時(shí)，讓試樣充分飽和。
[0017]3、將第一端部墊塊、第一多孔墊片與試樣及第二多孔墊片、第二端部墊塊整齊地疊放在一起，將密封材料套在它們周圍，將第一端部墊塊、第一多孔墊片與試樣及第二多孔墊片、第二端部墊塊緊緊地包裹密封在一起。
[0018]4、將第一端部墊塊流體孔通過(guò)不銹鋼管與流體注入與控制子系統(tǒng)中的第二三通連接；第二端部墊塊第一流體孔通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管與氣水分離子系統(tǒng)中的氣水分離裝置連接。
[0019]5、利用圍壓泵通過(guò)第二端部墊塊第二流體孔向壓力室內(nèi)注入圍壓液體，利用圍壓泵給壓力室內(nèi)的圍壓液體加壓，直到壓力室內(nèi)圍壓液體壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓力(即圍壓)。
[0020]6、打開(kāi)與盛水容器相連的閥門，向流體注入計(jì)量泵沖入10毫升左右蒸餾水，關(guān)閉與盛水容器相連的閥門；打開(kāi)減壓閥，給流體注入計(jì)量泵沖滿氣體；讓流體注入計(jì)量泵中的水和氣體達(dá)濕度平衡。
[0021]7、分別設(shè)置氣體計(jì)量泵和流體注入計(jì)量泵為恒壓模式，流體注入計(jì)量泵以稍高于氣體計(jì)量泵的壓力向試樣注入流體，即可進(jìn)行試樣的相對(duì)滲透率測(cè)量實(shí)驗(yàn)。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0023]1、一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，該裝置通過(guò)對(duì)相關(guān)管路進(jìn)行疏水內(nèi)襯處理避免或者減少多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率測(cè)量過(guò)程中水相在管路中的殘留，確保從巖石試樣中驅(qū)替出來(lái)的水全部進(jìn)入氣水分離裝置，減少巖石中水飽和度測(cè)量的誤差；原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)清晰。
[0024]2、一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，該裝置通過(guò)差壓計(jì)精確測(cè)量從巖石驅(qū)替出來(lái)的水份在氣水分離裝置的高度，換算成水量，進(jìn)而計(jì)算巖石中的水飽和度，提高了水飽和度測(cè)量精度。
[0025]3、應(yīng)用本發(fā)明可以精確測(cè)量多孔介質(zhì)尤其是像頁(yè)巖、煤巖等滲透率低的致密巖石的氣水兩相相對(duì)滲透率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:I一流體源子系統(tǒng)(包括氣瓶1.1、盛水容器1.2、減壓閥1.3、閥門1.4、三通
1.5)；
[0028]2—流體注入與控制子系統(tǒng)(包括不銹鋼管2.1、流體注入計(jì)量泵2.2a、氣體計(jì)量泵2.2b、過(guò)濾器2.3 (包括第一過(guò)濾器2.3a、第二過(guò)濾器2.3b共2個(gè))、流體注入計(jì)量泵溫控腔2.10a、氣體計(jì)量泵溫控腔2.10b、閥門2.4 (第一閥門2.4a、第二閥門2.4b、第三閥門2.4c、第四閥門2.4d、第五閥門2.4e、第六閥門2.4f、第七閥門2.4g共7個(gè))、三通2.5(第一三通2.5a、第二三通2.5b、第三三通2.5c、第四三通2.5d、第五三通2.5e、第六三通
2.5f、第七三通2.5g、第八三通2.5h、第九三通2.5i共9個(gè))、壓力計(jì)2.6(第一壓力計(jì)2.6a、第二壓力計(jì)2.6b共2個(gè))、差壓計(jì)2.7、真空泵2.8、真空表2.9)；
[0029]3—巖芯夾持子系統(tǒng)(包括壓力室3.1、圍壓液體3.2、多孔墊片3.3(第一多孔墊片
3.3a、第二多孔墊片3.3b共2個(gè))、端部墊塊3.4 (第一端部墊塊3.4a、第二端部墊塊3.4b共2個(gè))、多孔墊片流體孔3.5 (第一多孔墊片流體孔3.5a、第二多孔墊片流體孔3.5b共2組)、端部墊塊流體孔3.6 (第一端部墊塊流體孔3.63a、第二端部墊塊第一流體孔3.6b、第二端部墊塊第二流體孔3.6c共3個(gè))、疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7、圍壓泵3.8、壓力計(jì)3.9、三通3.10、閥門3.11、試樣3.12、密封材料3.13)；
[0030]4一氣水分離子系統(tǒng)(包括氣水分離裝置4.1、差壓計(jì)4.2、三通4.3)；
[0031]5—數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(包括計(jì)算機(jī)5.UUSB數(shù)據(jù)線5.2、采集卡5.3、電纜5.4(第一電纜5.4a、第二電纜5.4b、第三電纜5.4c、第四電纜5.4d、第五電纜5.4e、第六電纜5.4f、第七電纜5.4g共7條))；
[0032]6—溫控子系統(tǒng)(包括恒溫水槽6.1、外接循環(huán)水管6.2)。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0034]一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，該裝置包括流體源子系統(tǒng)1、流體注入與控制子系統(tǒng)2、巖芯夾持子系統(tǒng)3、氣水分尚系統(tǒng)4、數(shù)據(jù)米集子系統(tǒng)5和溫控子系統(tǒng)
6。其特征在于:流體源子系統(tǒng)I通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2內(nèi)的第一過(guò)濾器2.3a連接，為流體注入與控制子系統(tǒng)2提供流體源；流體注入與控制子系統(tǒng)2通過(guò)不銹鋼管2.1與巖芯夾持子系統(tǒng)3內(nèi)的第一端部墊塊3.4a連接，給試樣3.12注流體；巖芯夾持子系統(tǒng)3內(nèi)的第二端部墊塊3.4b通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7與氣水分離子系統(tǒng)4內(nèi)的氣水分離裝置4.1連接；氣水分離子系統(tǒng)4內(nèi)的氣水分離裝置4.1通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2內(nèi)的第九三通2.5i連接；流體注入與控制子系統(tǒng)2中的管路部分、巖芯夾持子系統(tǒng)3以及氣水分離子系統(tǒng)4放在溫控子系統(tǒng)6中的恒溫水槽6.1中保持恒溫；溫控子系統(tǒng)6中的恒溫水槽6.1通過(guò)外接循環(huán)水管6.2分別與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的流體注入計(jì)量泵溫控腔2.1Oa和氣體計(jì)量泵溫控腔2.1Ob連接，對(duì)流體注入計(jì)量泵2.2a內(nèi)的流體和氣體計(jì)量泵2.2b內(nèi)的氣體實(shí)現(xiàn)溫控；流體注入與控制子系統(tǒng)2中的流體注入計(jì)量泵2.2a、氣體計(jì)量泵2.2b、壓力計(jì)2.6、差壓計(jì)2.7、巖芯夾持子系統(tǒng)3中的壓力計(jì)3.9以及氣水分離子系統(tǒng)4中的差壓計(jì)4.2通過(guò)電纜5.4與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)5內(nèi)的采集卡5.3連接。
[0035]其中，流體源子系統(tǒng)I包括氣瓶1.1、盛水容器1.2、減壓閥1.3、閥門1.4、三通
1.5 ;其連接關(guān)系是:氣瓶1.1與減壓閥1.3連接，用于調(diào)節(jié)從氣瓶1.1出來(lái)的氣體壓力；減壓閥1.3與三通1.5 一端連接；盛水容器1.2通過(guò)閥門1.4與三通1.5另一端連接；三通
1.5第三端與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的不銹鋼管2.1連接。
[0036]流體注入與控制子系統(tǒng)2包括不銹鋼管2.1、流體注入計(jì)量泵2.2a、氣體計(jì)量泵
2.2b、第一過(guò)濾器2.3a、第二過(guò)濾器2.3b、流體注入計(jì)量泵溫控腔2.10a、氣體計(jì)量泵溫控腔2.10b、第一閥門2.4a、第二閥門2.4b、第三閥門2.4c、第四閥門2.4d、第五閥門2.4e、第六閥門2.4f、第七閥門2.4g、第一三通2.5a、第二三通2.5b、第三三通2.5c、第四三通2.5d、第五三通2.5e、第六三通2.5f、第七三通2.5g、第八三通2.5h、第九三通2.51、第一壓力計(jì)2.6a、第二壓力計(jì)2.6b、差壓計(jì)2.7、真空泵2.8、真空表2.9 ;其連接關(guān)系是:第一過(guò)濾器2.3a與第一閥門2.4a連接；第一閥門2.4a與流體注入計(jì)量泵2.2a連接；流體注入計(jì)量泵2.2a與第二閥門2.4b連接；第二閥門2.4b與第一三通2.5a的一端連接；第一三通2.5a的另外兩端分別與第一壓力計(jì)2.6a和第二三通2.5b的一端連接；第二三通2.5b的另一端通過(guò)不銹鋼管2.1與巖芯夾持子系統(tǒng)3中的第一端部墊塊3.4a連接；第二三通2.5b的第三端通過(guò)不銹鋼管2.1與第三三通2.5c的一端連接；第三三通2.5c的另一端連接第三閥門2.4c ;第三三通2.5c的第三端通過(guò)不銹鋼管2.1與第八三通2.5h的一端連接；第八三通2.5h的另一端與差壓計(jì)2.7連接；第八三通2.5h的第三端與第七三通2.5g的一端連接；第七三通2.5g的第二端與第九三通2.5i的一端連接；第九三通2.5i的另一端與第三閥門2.4c連接；第九三通2.5i的第三端通過(guò)不銹鋼管2.1與氣水分離子系統(tǒng)4中的氣水分離裝置4.1連接；第七三通2.5g的第三端與第六三通2.5f的一端連接；第六三通2.5f的另一端與第二壓力計(jì)2.6b連接；第六三通2.5f的第三端與第二過(guò)濾器2.3b連接；第二過(guò)濾器2.3b與第四閥門2.4d連接；第四閥門2.4d與氣體計(jì)量泵2.2b連接；氣體計(jì)量泵
2.2b與第五閥門2.4e連接；第五閥門2.4e與第四三通2.5d的一端連接；第四三通2.5d的另一端與第五三通2.5e的一端連接；第四三通2.5d的第三端與第七閥門2.4g連接；第五三通2.5e的第二端與真空表2.9連接；第五三通2.5e的第三端與第六閥門2.4f連接；第六閥門2.4f與真空泵2.8連接。
[0037]巖芯夾持子系統(tǒng)3包括壓力室3.1、圍壓液體3.2、第一多孔墊片3.3a、第二多孔墊片3.3b、第一端部墊塊3.4a、第二端部墊塊3.4b、第一多孔墊片流體孔3.5a、第二多孔墊片流體孔3.5b、第一端部墊塊流體孔3.63a、第二端部墊塊第一流體孔3.6b、第三端部墊塊第二流體孔3.6c、疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7、圍壓泵3.8、壓力計(jì)3.9、三通3.10、閥門3.11、試樣3.12、密封材料3.13 ;其連接關(guān)系是:試樣3.12兩端分別與第一多孔墊片3.3a和第二多孔墊片3.3b接觸，用于給試樣3.12均勻注入流體；第一多孔墊片3.3a和第二多空孔墊片
3.3b分別與第一端部墊塊3.4a和與第二端部墊塊3.4b接觸；第一端部墊塊3.4a、第一多孔墊片3.3a、試樣3.12、第二多孔墊片3.3b、第二端部墊塊3.4b通過(guò)密封材料3.13包裹密封；第一端部墊塊流體孔3.6a通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的第二三通
2.5b連接；第二端部墊塊第一流體孔3.6b通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7與氣水分離子系統(tǒng)4中的氣水分離裝置4.1連接；圍壓泵3.8與三通3.10連接；三通3.10第二端與壓力計(jì)3.9連接；三通3.10第三端與閥門3.11連接；閥門3.11通過(guò)不銹鋼管2.1與第二端部墊塊第二流體孔3.6c連接，用于向壓力室3.1內(nèi)注入圍壓液體3.2 ;壓力室3.1上端通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的三通2.5b連接；壓力室3.1下端通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7與氣水分離子系統(tǒng)4中的氣水分離裝置4.1連接。
[0038]氣水分離子系統(tǒng)4包括氣水分離裝置4.1、差壓計(jì)4.2、三通4.3 ;數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)5.1、USB數(shù)據(jù)線5.2、采集卡5.3、第一電纜5.4a、第二電纜5.4b、第三電纜5.4c、第四電纜5.4d、第五電纜5.4e、第六電纜5.4f、第七電纜5.4g ;溫控子系統(tǒng)6包括恒溫水槽6.1、外接循環(huán)水管6.2。各部件具體結(jié)構(gòu)連接關(guān)系如下:[0039]氣水分離子系統(tǒng)4:三通4.3 一端與差壓計(jì)4.2連接；三通4.3另兩個(gè)端口分別氣水分離裝置4.1的上端和下端連接；氣水分離裝置4.1上端與疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7連接；氣水分離裝置4.1上端通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的第九三通2.5i連接。
[0040]數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)5:采集卡5.3通過(guò)USB數(shù)據(jù)線5.2與計(jì)算機(jī)5.1連接。
[0041]溫控子系統(tǒng)6:外接循環(huán)水管6.2與恒溫水槽6.1連接。
[0042]所述的第二多孔墊片3.3b與試樣3.12接觸的面、第二多孔墊片流體孔3.5b內(nèi)壁、第二端部墊塊第一流體孔3.6b內(nèi)壁、疏水內(nèi)襯管不銹鋼管3.7內(nèi)壁均為疏水涂層(一般為硅化涂層)表面。
[0043]所述的壓力室3.1、連接巖芯夾持子系統(tǒng)3與氣水分離子系統(tǒng)4的疏水內(nèi)襯管不銹鋼管3.7、氣水分離裝置4.1均保持垂直放置。
[0044]利用本發(fā)明進(jìn)行巖石氣水兩相相對(duì)滲透率測(cè)量的方法如下:
[0045]1、按照本發(fā)明制造取樣裝置。
[0046]2、準(zhǔn)備好待測(cè)試樣3.12，并將試樣3.12浸泡在蒸餾水中48小時(shí)，讓試樣3.12充分飽和。
[0047]3、將第一端部墊塊3.4a、第一多孔墊片3.3a與試樣3.12及第二多孔墊片3.3b、第二端部墊塊3.4b整齊地疊放在一起，將密封材料3.13套在它們周圍，將第一端部墊塊
3.4a、第一多孔墊片3.3a與試樣3.12及第二多孔墊片3.3b、第二端部墊塊3.4b緊緊地包
裹密封在一起。
[0048]4、將第一端部墊塊流體孔3.6a通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的第二三通連接2.5b ;第二端部墊塊第一流體孔3.6b通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管3.7與氣水分離子系統(tǒng)4中的氣水分離裝置4.1連接。
[0049]5、利用圍壓泵3.8通過(guò)第二端部墊塊第二流體孔3.6c向壓力室3.1內(nèi)注入圍壓液體3.2，利用圍壓泵3.8給壓力室3.1內(nèi)的圍壓液體3.2加壓，直到壓力室3.1內(nèi)圍壓液體3.2壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓力(即圍壓)。
[0050]6、打開(kāi)與盛水容器1.2相連的閥門1.4，向流體注入計(jì)量泵2.2a沖入10毫升左右蒸餾水，關(guān)閉與盛水容器1.2相連的閥門1.4 ;打開(kāi)減壓閥1.3，給流體注入計(jì)量泵2.2a沖滿氣體；讓流體注入計(jì)量泵2.2a中的水和氣體達(dá)濕度平衡。
[0051]7、分別設(shè)置氣體計(jì)量泵2.2b和流體注入計(jì)量泵2.2a為恒壓模式，流體注入計(jì)量泵2.2a以稍高于氣體計(jì)量泵2.2b的壓力向試樣3.12注入流體，即可進(jìn)行試樣3.12的相對(duì)滲透率測(cè)量實(shí)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，該裝置包括流體源子系統(tǒng)(I)、流體注入與控制子系統(tǒng)(2)、巖芯夾持子系統(tǒng)(3)、氣水分離系統(tǒng)(4)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(5)和溫控子系統(tǒng)(6)，其特征在于:流體源子系統(tǒng)(I)通過(guò)不銹鋼管(2.1)與流體注入與控制子系統(tǒng)(2)內(nèi)的第一過(guò)濾器(2.3a)連接，流體注入與控制子系統(tǒng)(2)通過(guò)不銹鋼管(2.1)與巖芯夾持子系統(tǒng)(3)內(nèi)的第一端部墊塊(3.4a)連接，巖芯夾持子系統(tǒng)(3)內(nèi)的第二端部墊塊(3.4b)通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管(3.7)與氣水分離子系統(tǒng)(4)內(nèi)的氣水分離裝置(4.1)連接，氣水分離子系統(tǒng)(4)內(nèi)的氣水分離裝置(4.1)通過(guò)不銹鋼管(2.1)與流體注入與控制子系統(tǒng)(2)內(nèi)的第九三通(2.5i)連接，溫控子系統(tǒng)(6)中的恒溫水槽(6.1)通過(guò)外接循環(huán)水管(6.2)分別與流體注入與控制子系統(tǒng)(2)中的流體注入計(jì)量泵溫控腔(2.1Oa)和氣體計(jì)量泵溫控腔(2.1Ob)連接，流體注入與控制子系統(tǒng)(2)中的流體注入計(jì)量泵(2.2a)、氣體計(jì)量泵(2.2b)、壓力計(jì)(2.6)、差壓計(jì)(2.7)、巖芯夾持子系統(tǒng)(3)中的壓力計(jì)(3.9)以及氣水分離子系統(tǒng)(4)中的差壓計(jì)(4.2)通過(guò)電纜(5.4)與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(5)內(nèi)的采集卡(5.3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，其特征在于:所述的流體注入與控制子系統(tǒng)(2)包括不銹鋼管(2.1)、流體注入計(jì)量泵(2.2a)、氣體計(jì)量泵(2.2b)、過(guò)濾器(2.3)、流體注入計(jì)量泵溫控腔(2.10a)、氣體計(jì)量泵溫控腔(2.10b)、閥門(2.4)、三通(2.5)、壓力計(jì)(2.6)、差壓計(jì)(2.7)、真空泵(2.8)、真空表(2.9)，第一過(guò)濾器(2.3a)與第一閥門(2.4a)連接，第一閥門(2.4a)與流體注入計(jì)量泵(2.2a)連接，流體注入計(jì)量泵(2.2a)與第二閥門(2.4b)連接，第二閥門(2.4b)與第一三通(2.5a)的一端連接，第一三通(2.5a)的另外兩端分別與第一壓力計(jì)(2.6a)和第二三通(2.5b)的一端連接，第二三通(2.5b)的另一端通過(guò)不銹鋼管(2.1)與巖芯夾持子系統(tǒng)(3)中的第一端部墊塊(3.4a)連接，第二三通(2.5b)的第三端通過(guò)不銹鋼管(2.1)與第三三通(2.5c)的一端連接，第三三通(2.5c)的另一端連接第三閥門(2.4c)，第三三通(2.5c)的第三端通過(guò)不銹鋼管(2.1)與第八三通(2.5h)的一端連接，第八三通(2.5h)的另一端與差壓計(jì)(2.7)連接，第八三通(2.5h)的第三端與第七三通(2.5g)的一端連接，第七三通(2.5g)的第二端與第九三通(2.5i)的一 端連接，第九三通(2.5i)的另一端與第三閥門(2.4c)連接，第九三通(2.5i)的第三端通過(guò)不銹鋼管(2.1)與氣水分離子系統(tǒng)(4)中的氣水分離裝置(4.1)連接，第七三通(2.5g)的第三端與第六三通(2.5f)的一端連接，第六三通(2.5f)的另一端與第二壓力計(jì)(2.6b)連接，第六三通(2.5f)的第三端與第二過(guò)濾器(2.3b)連接，第二過(guò)濾器(2.3b)與第四閥門(2.4d)連接，第四閥門(2.4d)與氣體計(jì)量泵(2.2b)連接，氣體計(jì)量泵(2.2b)與第五閥門(2.4e)連接，第五閥門(2.4e)與第四三通(2.5d)的一端連接，第四三通(2.5d)的另一端與第五三通(2.5e)的一端連接，第四三通(2.5d)的第三端與第七閥門(2.4g)連接，第五三通(2.5e)的第二端與真空表(2.9)連接，第五三通(2.5e)的第三端與第六閥門(2.4f)連接，第六閥門(2.4f)與真空泵(2.8)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，其特征在于:巖芯夾持子系統(tǒng)(3)包括壓力室(3.1)、圍壓液體(3.2)、第一多孔墊片(3.3a)、第一端部墊塊(3.4a)、第一多孔墊片流體孔(3.5a)、第一端部墊塊流體孔(3.63a)、疏水內(nèi)襯不銹鋼管(3.7)、圍壓泵(3.8)、壓力計(jì)(3.9)、三通(3.10)、閥門(3.11)，試樣(3.12)兩端分別與第一多孔墊片(3.3a)和第二多孔墊片(3.3b)接觸，第一多孔墊片(3.3a)和第二多空孔墊片(3.3b)分別與第一端部墊塊(3.4a)和與第二端部墊塊(3.4b)接觸；第一端部墊塊(3.4a)、第一多孔墊片(3.3a)、試樣(3.12)、第二多孔墊片(3.3b)、第二端部墊塊(3.4b)通過(guò)密封材料(3.13)包裹密封；第一端部墊塊流體孔(3.6a)通過(guò)不銹鋼管(2.1)與流體注入與控制子系統(tǒng)(2)中的第二三通(2.5b)連接；第二端部墊塊第一流體孔(3.6b)通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管(3.7)與氣水分離子系統(tǒng)(4)中的氣水分離裝置(4.1)連接；圍壓泵(3.8)與三通(3.10)連接；三通(3.10)第二端與壓力計(jì)(3.9)連接；三通(3.10)第三端與閥門(3.11)連接；閥門(3.11)通過(guò)不銹鋼管(2.1)與第二端部墊塊第二流體孔(3.6c)連接，壓力室(3.1)通過(guò)不銹鋼管2.1與流體注入與控制子系統(tǒng)2中的三通2.5b連接；壓力室3.1通過(guò)疏水內(nèi)襯不銹鋼管(3.7)與氣水分離子系統(tǒng)(4)中的氣水分離裝置(4.1)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述 的一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，其特征在于:所述的第二多孔墊片(3.3b)與試樣(3.12)接觸的面、第二多孔墊片流體孔(3.5b)內(nèi)壁、第二端部墊塊第一流體孔(3.6b)內(nèi)壁、疏水內(nèi)襯管不銹鋼管(3.7)內(nèi)壁均為疏水涂層表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，其特征在于:所述的壓力室(3.1)、連接巖芯夾持子系統(tǒng)(3)與氣水分離子系統(tǒng)(4)的疏水內(nèi)襯管不銹鋼管(3.7)、氣水分離裝置(4.1)垂直放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量多孔介質(zhì)氣水兩相相對(duì)滲透率的裝置，其特征在于:所述的氣水分離子系統(tǒng)(4)包括氣水分離裝置(4.1)、差壓計(jì)(4.2)、三通(4.3)，三通(4.3) 一端與差壓計(jì)(4.2)連接，三通(4.3)另兩個(gè)端口分別氣水分離裝置(4.1)的上端和下端連接，氣水分離裝置(4.1)上端與疏水內(nèi)襯不銹鋼管(3.7)連接，氣水分離裝置(4.1)上端通過(guò)不銹鋼管(2.1)與流體注入與控制子系統(tǒng)(2)中的第九三通(2.5i)連接。
【文檔編號(hào)】G01N7/10GK103558137SQ201310590785
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】方志明, 李小春 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所