[实用新型]三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术中的岩石力学测试领域，更具体地说是三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量装置。

背景技术

渗透率是岩石重要的物理参数之一，对于了解非常规油气田及核废料储存的深部岩体的物理特性尤其重要；而伴随着近些年页岩气、致密砂岩油气等的开采，迫切地需要一种测量三轴应力状态下超低渗岩体渗透率的装置，这对现今实验原理及实验仪器都提出了不小的挑战。

目前大多数测量岩石渗透率的实验仪器都采用稳态法或者压力脉冲法等原理，对于非常规油气田储层中的超低渗岩体，该种测试方法存在测量原理落后、测量精度差的缺点，因此并不适用这种超低渗岩体渗透率的测量；目前测量超低渗岩石渗透率比较流行的方法是压力震荡法，该方法的原理是通过在岩石试样上游施加已知渗透压力波，在下游测量相应渗透压力波，通过对比两者之间的波形得出超低渗岩石渗透率。

目前国内少量采用压力震荡法测量超低渗岩体渗透率的仪器中则存在着一定缺点；申请号为201310518094.7的专利《一种测量超低渗岩石渗透率应力敏感性的互相关技术》中采用了压力震荡法测量超低渗岩石的渗透率，但该装置仅仅能提供围压，不能提供三轴应力的试验状态，无法真实模拟深部岩体在三轴应力作用下的受力状态。

因此研制出一款既能很好地测量超低渗岩石渗透率，又能真实地模拟好岩体的三轴应力状态的仪器就显得尤为重要了。

发明内容

本实用新型的目的是提供三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量装置，能很好地测量超低渗岩石渗透率、提供三轴应力的试验状态，能真实地模拟岩体的三轴应力状态。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案为：三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量装置，包括数据采集及处理系统，其特征在于：还包括三轴压力系统；所述三轴压力系统包括围压室、轴压室、测试室、围压闭环伺服计量泵、轴压闭环伺服计量泵和渗透压闭环伺服计量泵；缸筒包括轴压室缸筒和围压室缸筒；所述轴压室缸筒连接于所述围压室缸筒上端，且与所述围压室缸筒通过螺栓固定密封、连接成一个整体；

所述围压室包括围压室底座、所述围压室缸筒；所述轴压室包括轴向活塞、所述轴压室缸筒、轴压室顶盖；

所述轴向活塞位于所述轴压室内，所述轴压室缸筒上端设置有所述轴压室顶盖、下端连接于所述围压室缸筒上，所述围压室缸筒下端设置有所述围压室底座；

所述测试室位于所述围压室缸筒内，有上游孔隙压垫块位于所述测试室和所述轴向活塞之间，

有试样设置于所述测试室内，有透水垫板设置于所述试样上下两端，所述试样、所述透水垫板被橡胶套严密包裹；有二个卡箍分别设置于所述橡胶套的上下两端；

所述数据采集及处理系统设置于所述三轴压力系统外侧，且分别通过所述围压闭环伺服计量泵、所述轴压闭环伺服计量泵和所述渗透压闭环伺服计量泵连接于所述三轴压力系统上。

在上述技术方案中，所述围压闭环伺服计量泵、所述轴压闭环伺服计量泵、所述渗透压闭环伺服计量泵的结构相同，且均包括泵体、泵活塞、压力传感器、伺服控制模块和伺服电机；所述围压闭环伺服计量泵的所述压力传感器为围压传感器、所述轴压闭环伺服计量泵的所述压力传感器为轴压传感器、所述渗透压闭环伺服计量泵的所述压力传感器为上游孔隙压传感器、下游孔隙压传感器。

在上述技术方案中，所述围压传感器的两端分别连接所述围压闭环伺服计量泵中的伺服控制模块和通往所述围压室下端的管路、所述轴压传感器的两端分别连接所述轴压闭环伺服计量泵中的伺服控制模块和通往所述轴压室上端的管路、所述上游孔隙压传感器的两端分别连接所述伺服控制模块和通往所述测试室上端的管路、所述下游孔隙压传感器与所述围压室底座上连接所述测试室底部的通道连接；所述伺服控制模块与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述泵活塞连接，所述泵活塞位于所述泵体内。

在上述技术方案中，所述透水垫板包括上透水垫板、下透水垫板，所述上透水垫板设置于所述试样上端，所述下透水垫板设置于所述试样下端；所述围压传感器、所述轴压传感器、所述上游孔隙压传感器、所述下游孔隙压传感器通过数据采集卡传送数据至所述数据采集及处理系统中。实现电脑对数据全过程的实时监测与控制，配合相关软件自动计算出实验结果，省时省力，避免了人为误差。

本实用新型具有如下优点：

(1)能很好地测量超低渗岩石渗透率；

(2)能提供三轴应力的试验状态，能真实地模拟好岩体的三轴应力状态；