[发明专利]一种岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统

权利要求书

1.一种岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统，其特征是：包括气源、增压泵、高压致裂/突破测试模块①、低压渗透测试模块②和质谱仪，所述的高压致裂/突破测试模块①包括依次连接的阀门A(1)、第一钢瓶(2)、上排气管路(3)、阀门C(6)、测试表M1、阀门E(4)、第一压力室(14)、测试表M3和上末端排气口(13)，低气压模拟支路包括依次连接的调压阀(12)、阀门B(11)、第二钢瓶(10)、下排气管路(7)、阀门D(9)、测试表M2、阀门F(8)、第二压力室(16)和下末端排气口(15)，测试表M1、测试表M2和测试表M3都内置测试流体压力及温度变化的压力及温度模块，测试表M1和测试表M3分别连接第一电脑(5)，测试表M2连接第二电脑(17)，气源通过高压管连接一个增压泵，连接增压泵之后的高压管分流为两路，上路为高压致裂/突破测试模块①，下路为低压渗透测试模块②，第一压力室(14)和第二压力室(16)共同连接至质谱仪；

所述的第一压力室(14)/第二压力室(16)包括压力室主体(18)，待测的岩土体材料(19)用氟橡胶套(20)包裹密闭放入压力室主体(18)内，压力室主体(18)下方连通油泵(21)，待测的岩土体材料(19)的上方与上末端排气口(13)或下末端排气口(15)相连，其下方与上排气管路(3)或下排气管路(7)连接；

岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统的测试方法如下：

测量时，将试样放置在第一压力室(14)或第二压力室(16)内部，之后始终打开气源与第一钢瓶(2)或第二钢瓶(10)之间的阀门A(1)或阀门B(11)，同时还打开第一钢瓶(2)与测试表M1之间的阀门C(6)和第二钢瓶(10)与测试表M2的阀门D(9)，向第一钢瓶(2)或第二钢瓶(10)中注入一定的压力P₁，通过测试表M1或测试表M2可以读出其值，之后关闭阀门C(6)或阀门D(9)；再打开第一压力室(14)与第一钢瓶(2)之间的阀门E(4)或第二压力室(16)与第二钢瓶(10)之间的阀门F(8)，开始向试样注入气体，从测试表M2可以读出这一过程中的压力变化，经过Δt时刻，测试表M2度数变为P₁-ΔP，那么在Δt时间内，第一钢瓶2或第二钢瓶10内的平均压力为，

其中，P₁为初始注入钢瓶内的压力，称为初始压力；ΔP为打开阀门向试样注气后Δt时间内变化的压力值；Δt为变化的时间；P_mean为平均压力；

最终得到试样有效渗透率为，

其中，k为渗透率，A为流体的截面面积，μ为动粘度，V₀为第一钢瓶(2)或第二钢瓶(10)的体积，h为试样高度，P₀为大气压；

岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统进行岩土体材料低气压渗透与高气压突破连贯特性测试方法如下：

将低压渗透测试模块②的压力室去掉并入高压致裂/突破测试模块①的压力室，两路压力室前面的阀门并为一个，在进行注气测试时，首先使用低压渗透测试模块②进行测试，当低气压测试阶段完成后，调节高压致裂/突破测试模块①中的气压，使得其气压与低压渗透测试模块②中的气压相同，接着，关闭测试模块②中的阀门，之后继续使用高压致裂/突破测试模块①进行测试。

2.根据权利要求1所述一种岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统，其特征是：所述测试表M1和测试表M3的测压精度都小于测试表M2的测压精度。

3.根据权利要求1或2所述一种岩土体材料气体突破/渗透特性双模块控制测试系统，其特征是：所述第一钢瓶(2)的容积为300ml，其压强35MPa，第二钢瓶(10)的容积150ml，其压强35MPa。