[发明专利]多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法

权利要求书

1.一种多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将三轴流变仪压力室的气路上游依次连接储气瓶和气源，分别在气源与储气瓶之间、储气瓶与压力室之间设置阀门Ⅰ和阀门II，并在阀门II与储气瓶之间设置压力表①；将压力室气路下游连接用于连通或阻断大气压的阀门Ⅲ，并在压力室与阀门Ⅲ之间设置压力表②；将压力表①和压力表②与计算机连接；

(2)将不透气的铁块置于压力室中，进行上、下游气路的体积标定；

(3)对岩样进行物性测量；

(4)将岩样放置于三轴压力室中，施加围压至设定值并保持恒定；

(5)打开三个阀门，持续向气路中施加渗压至压力表①读数达到预设值P₁后关闭阀门Ⅰ；

(6)逐级加载偏应力直至岩样破坏，每一级偏应力瞬时加载完成后进行流变加载，瞬时加载过程中采用流量法测量气体渗透率，流变加载过程中采用稳态法测量气体渗透率；最终得到多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率；

步骤(6)的测试过程及加载过程具体包括：

步骤61，进行第一级偏应力瞬时加载，将本级加载偏应力分阶逐渐加载，加载至每阶预设值时，维持偏应力不变，采用流量法测试气体渗透率；

所述采用流量法测试气体渗透率的方法包括：

A、保持阀门II、Ⅲ为打开状态，阀门Ⅰ为关闭状态，加载第一阶偏应力；

B、在偏应力加载至第一阶预设值后，关闭阀门Ⅲ，实时记录压力表②在阀门Ⅲ关闭时间Δt_l内的压力变化ΔP，根据测得值计算该阶偏应力下的气体渗透率；

C、打开阀门Ⅲ将下游气体释放，重复步骤A～B继续加载偏应力，进行下一阶偏应力下的气体渗透率测量；

步骤62，当偏应力增加到第一级偏应力预设值时，进入第一级流变加载阶段，采用稳态法测试流变过程中的气体渗透率；

所述采用稳态法测试气体渗透率的方法为：保持阀门Ⅲ与大气相连，保持流变过程中渗压恒定，将第一级流变加载阶段分为若干时间段，实时记录每一时间段内压力表①的读数变化ΔP₁，根据测得值计算流变过程中对应时间段内的气体渗透率；

步骤63，重复步骤61～62，依次进行第二级、第三级、…、第N级的偏应力瞬时加载及流变加载，直至岩样破坏，测得多级流变加载各阶段的岩石气体渗透率。

2.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤(5)中，施加渗压至压力表①的读数大于渗压预设值P₁并小于等于P₁+0.1MPa，保持渗压加载直至岩样上下游形成稳态渗流时关闭阀门Ⅰ。

3.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤61及63中，进行每一级偏应力瞬时加载时，将该级加载的偏应力分为3～5阶，采集每阶偏应力对应的气体渗透率。

4.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤61中，每阶偏应力加载之前，监测环向应变变化，在环向应变变化稳定后再进行偏应力加载。

5.根据权利要求1所述的多级流变加载下的岩石气体渗透率测试方法，其特征在于，步骤B中，瞬时加载阶段，岩样在某阶偏应力下的气体渗透率K_l根据下式计算：

式中，μ_g为气体的粘度，h和A分别为所测岩样的高度和横截面积，P₀为大气压；

Q为阀门Ⅲ关闭时间内通过岩样的稳定气体流量，Δt_l为阀门Ⅲ关闭时间，ΔP为阀门Ⅲ关闭时间内压力表②的读数变化，V_d为系统标定时测得的下游气路的总体积。