[发明专利]与岩石渗流实时成像系统配合使用的岩芯夹持器及其方法

说明书

本发明公开了一种与岩石渗流实时成像系统配合使用的岩芯夹持器及其方法，涉及岩石渗流力学领域。本岩芯夹持器是：自左向右，入口堵头、压力室和出口堵头依次连接组成外部结构；在外部结构内，自左向右，左端头、左渗流垫片、岩样、右渗流垫片和右端头依次连接组成内部结构。本试验方法是：①制样；②装样；③试验；④回收。本发明可与岩石渗流实时成像系统配合，运用压力室中围压介质的压力模拟实际岩层中的围压条件，利用稳态法或瞬态法，开展岩样在不同应力条件下的渗透率测试，得到岩样渗透率应力敏感性规律。本发明标准统一，可实现多次工业复制，适用于各类多孔介质岩石或含裂隙岩石的渗透率测试及原位实时成像。

技术领域

本发明涉及岩石渗流力学领域，尤其涉及一种与岩石渗流实时成像系统配合使用的岩芯夹持器及其方法。

背景技术

渗透率是衡量岩土体渗透性能，指导工程实践的关键参数之一，如煤层气开采过程中煤的渗透率，页岩或砂岩气开采过程中储层的渗透率，CO₂地质封存中的盖层的密封性，高放废物处置膨润土屏障及围岩的气密性等。实际工程中，岩石的渗透率除受沉积和成岩作用形成的固有渗流通道影响外，其渗透率同样受到围压及流体压力的影响。如地下硐室开挖加固、深部资源开采中，均存在着围压加卸载过程。岩石渗透率随有效应力的演化规律也被称为应力敏感性。

岩石的渗透率指标通常借助室内测试获取，测试方法可分为稳态法和瞬态法，流体介质依据实际工况，可分为气体和水。为了表征应力状态对渗透率的影响，国内外研究学者和仪器生产厂商联合研发了应力-渗流耦合试验系统，可实现岩样在不同应力条件下的渗透率测试，并通过试验前后的岩样孔隙结构变化，定性分析应力条件对渗透率的影响，但无法实现渗透率测试过程中的实时成像。

随着科技进步和仪器设备的更新，借助核磁共振或微米CT扫描技术可实现岩石渗透率试验过程中的原位成像，定量获得渗流通道、含水饱和度、赋水分布或孔隙结构等参数的动态变化规律。

发明内容

本发明的目的是借助现有成像技术和渗透率测试技术，提供一种与岩石渗流实时成像系统配合使用的岩芯夹持器及其方法，实现岩石渗透率测试过程中的岩样实时成像，实现渗流通道、含水饱和度、赋水分布或孔隙结构等参数的实时获取。

本发明的目的是这样实现的：

一、与岩石渗流实时成像系统配合使用的岩芯夹持器(简称岩芯夹持器)

本岩芯夹持器包括岩样、渗流垫片、端头、热缩管、橡皮筋、入口堵头、出口堵头、压力室、螺纹、渗流入口阀、渗流出口阀、增压阀、卸压阀、排气阀、围压介质和渗流介质；

在端头中设置有渗流孔、凹型圆孔、溢流孔、圆环凹孔、侧边密封圈、底角密封圈、中部密封圈、深孔密封圈、浅孔密封圈；

在入口堵头中设置有入渗孔、增压孔、凸型左插头和左环形螺纹凹孔和左侧圆孔；

在出口堵头中设置有出渗孔、卸压孔、凸型右插头、右环形螺纹凹孔、右侧圆孔和排气孔；

在压力室的左右两侧分别设置有左侧密封圈、右侧密封圈。

其位置和连通关系是：

自左向右，入口堵头、压力室和出口堵头依次连接组成外部结构；

在外部结构内，自左向右，左端头、左渗流垫片、岩样、右渗流垫片和右端头依次连接组成内部结构；

热缩管紧箍内部结构的顶部，嵌套为一整体，并利用橡皮筋紧箍热缩管和左端头、右端头顶部；

在左端头的左边连接有入口堵头，在右端头的右边连接有出口堵头；

在入口堵头内，从上到下，分别设置有螺纹、渗流入口阀和增压阀，

在出口堵头内，从上到下，分别设置有螺纹、排气阀、渗流出口阀和卸压阀；