過程中二氧化碳氣體沿巖屯、側面竄流，造成二氧化碳損耗， 增大測量誤差；
[0036] S(4);將熱縮套14套在巖屯、夾持器11中間，用300°C到500°C熱風機從巖屯、夾持 器11中部向其上、下兩端均勻加熱并旋轉，使熱縮套14在高溫的作用下均勻無氣泡的縮緊 包裹巖屯、6、氣墊12和巖屯、夾持器11的上下端部分，用W在加載圍壓時隔絕液壓油。
[0037] S2、加裝傳感器；在巖屯、夾持器11上端的下部和巖屯、夾持器11下端的上部安裝軸 向位移傳感器20。
[003引 S3、加圍壓并注氣；
[0039] S(l);先將S2中的巖屯、夾持器11置于軸壓加載實驗臺上壓桿5a和軸壓加載實驗 臺下壓桿化之間，再將軸向位移傳感器20與計算機4連接，然后關閉=軸試驗艙1并排除 =軸試驗艙1內的空氣，啟動油累使液壓油充滿=軸試驗艙1同時開啟加壓油累，加壓油累 中活塞按照加載速率50mm/min將巖屯、6圍壓提升至5MPa，隨后關閉加壓油累和進油閥7， 使整個實驗過程中圍壓穩定在5MPa ;
[0040] S(2);關緊S軸試驗艙1的進氣閥9和出氣閥10,打開二氧化碳氣瓶2的閥口，并 調節二氧化碳氣瓶2使二氧化碳進入S軸試驗艙1的壓力為2MPa (若氣瓶中二氧化碳氣壓 不足需增加氣體增壓裝置）；
[0041] S (3);打開立軸試驗艙1的進氣閥9,上述S似中壓力為2MPa的二氧化碳順次經 進氣閥9和進氣口 15進入到巖屯、6中，保持巖屯、6進口端壓力穩定在2MPa。
[0042] S4、出口流量監測；
[0043] S(l);打開立軸試驗艙1的出氣閥10,將出氣閥10連接到橡膠軟管18上；
[0044] S(2);根據氣體出口端流量大小選擇1ml?50ml玻璃量管17,觀察氣泡在一定時 間內（秒表測得）通過玻璃量管17的體積，計算出口端氣體流量并與當時應力應變值對應 記錄；
[0045] S(3);定時重復測量直至巖樣破壞后流量穩定結束實驗，特別是應力在峰值附近 時應適當增加測量組數，力求更準確地反映巖石破裂時孔縫系統形變規律及滲透率變化。
[0046] S5、軸壓加載開始實驗；在計算機4中輸入巖屯、6初始尺寸參數，對軸向位移傳感 器20清零，開始執行實驗程序，采用應變控制實驗，其控制速率為0. 04mm/min，增加軸向荷 載直到試樣發生破壞，在施加軸向載荷的過程中記錄下巖屯、6中圍壓、二氧化碳壓力、各級 應力下的應力、應變值W及測得出口端流量數據。
[0047] S6、實驗結束；
[0048] S(l);巖屯、失效破壞后，停止加載軸向載荷，關閉二氧化碳氣瓶2閥n，同時打開 回油閥8并啟動油累將S軸試驗艙1內液壓油抽回油箱；
[0049] S(2);打開S軸試驗艙1，拆卸巖屯、夾持器11與S軸試驗艙1連接的各傳感器的 數據線和氣體進出管線；
[0化0] S(3);取回巖屯、夾持器11并切下位于巖屯、6上、下端的氣墊12,保存好實驗后的 巖屯、6和實驗數據，準備下次實驗；
[0化1] S(4);計算巖石在破裂過程中的彈性模量、抗壓強度，繪制巖石應力應變曲線，求 解巖石不同階段的滲透率，并將滲透率-應變曲線繪制在應力應變曲線圖上。求解彈性模 量的方法為；應變=加載過程中軸向變形/巖屯、試件的長度；畫出加載過程中的應力、應變 圖；求取曲線中直線段的斜率，即為彈性模量。軸向應變=加載過程中軸向變形/巖屯、試件 的長度。按照氣測達西公式（式1)用測得的流量計算巖石應力加載過程中的滲透率，并繪 制滲透率-應變曲線。
[0化2]
【主權項】
1. 一種測定巖石破裂過程中滲透率的裝置，其特征在于：它包括三軸試驗艙（1)、巖心 夾持裝置、二氧化碳氣瓶（2)、流量監測裝置、液壓油圍壓加載系統（3)和安裝有控制器的 計算機（4)，所述的三軸試驗艙（1)內且位于三軸試驗艙（1)的上、下兩端分別設置有軸壓 加載實驗臺上壓桿（5a)和軸壓加載實驗臺下壓桿（5b)，軸壓加載實驗臺上壓桿（5a)固定 于三軸試驗艙（1)上，軸壓加載實驗臺下壓桿（5b)可上、下活動以加載軸壓，軸壓加載實驗 臺下壓桿（5b)與軸壓加載裝置連接，三軸試驗艙（1)外壁上設置有連通三軸試驗艙（1)的 進油閥（7)和回油閥（8)，三軸試驗艙（1)的底部設置有進氣閥（9)和出氣閥（10)，所述的 液壓油圍壓加載系統（3)由油泵、加壓泵和油箱組成，加壓泵和油泵的吸引口均與油箱連 接，加壓泵和油泵的出油口均與進油閥（7)連接，油泵還與回油閥（8)連接，所述的巖心夾 持裝置由巖心夾持器（11 )、氣墊（12)、絕緣自粘密封帶（13)和熱縮套（14)組成，巖心夾持 器（11)的上、下端分別設置有與進氣閥（9)連接的進氣口（15)和與出氣閥（10)連接的出 氣口（16)，二氧化碳氣瓶（2)與進氣閥（9)連接，所述的流量監測裝置由玻璃量管（17)和橡 膠軟管（18)組成。
2. 根據權利要求1所述的一種測定巖石破裂過程中滲透率的裝置，其特征在于：所述 的玻璃量管（17)固定在固定夾持裝置（19)上，玻璃管中有色液滴氣泡在氣體的推動下可 向上滑動。
3. 根據權利要求1-2中任意一項所述的一種測定巖石破裂過程中滲透率的方法，其特 征在于：它包括以下步驟： 51、 塑封巖心：先將端面磨平后的巖心（6)的兩端加裝氣墊（12)，再先后用絕緣自粘密 封帶（13)和熱縮套（14)將巖心（6)包裹固定于巖心夾持器（11)之間，從而實現了巖心的 塑封； 52、 加裝傳感器：在巖心夾持器（11)上端的下部和巖心夾持器（11)下端的上部安裝軸 向位移傳感器（20); 53、 加圍壓并注氣： S (1):先將S2中的巖心夾持器（11)置于軸壓加載實驗臺上壓桿（5a)和軸壓加載實驗 臺下壓桿（5b)之間，再將向位移傳感器（20)與計算機（4)連接，然后關閉三軸試驗艙（1)， 啟動油泵使液壓油充滿三軸試驗艙（1)同時開啟加壓油泵，加壓油泵中活塞按照加載速率 50mm/min將巖心（6)圍壓提升至5MPa，隨后關閉加壓油泵和進油閥（7)，使整個實驗過程中 圍壓穩定在5MPa ; S (2):關緊三軸試驗艙（1)的進氣閥（9)和出氣閥（10)，打開二氧化碳氣瓶（2)的閥 門，并調節二氧化碳氣瓶（2)使二氧化碳進入三軸試驗艙（1)的壓力為2MPa ; S (3):打開三軸試驗艙（1)的進氣閥（9)，上述S (2)中壓力為2 MPa的二氧化碳順次 經進氣閥（9)和進氣口（15)進入到巖心（6)中，保持巖心進口端壓力穩定在2 MPa; 54、 出口流量監測：打開三軸試驗艙（1)的出氣閥（10)，將流量監測裝置中橡膠軟管 (18)的一端與玻璃量管（17)連接，橡膠軟管（18)的另一端與出氣閥（10)連接，按照需要 變更流量監測裝置中玻璃量管（17)的量程，開始計算出口端氣體流量； 55、 軸壓加載開始實驗：在計算機（4)中輸入巖心（6)初始尺寸參數，對軸向位移傳感 器（20)清零，開始執行實驗程序，采用應變控制實驗，其控制速率為0. 04mm/min，增加軸向 荷載直到試樣發生破壞，在施加軸向載荷的過程中記錄下巖心（6)中圍壓、二氧化碳壓力、 各級應力下的應力、應變值以及測得出口端流量數據； S6、實驗結束： S (1):巖心失效破壞后，停止加載軸向載荷，關閉二氧化碳氣瓶（2)閥門，同時打開回 油閥（8)并啟動油泵將三軸試驗艙（1)內液壓油抽回油箱； S (2):打開三軸試驗艙（1)，拆卸巖心夾持器（11)與三軸試驗艙（1)連接的各傳感器 的數據線和氣體進出管線； S (3):取回巖心夾持器（11)并切下位于巖心（6)上、下端的氣墊（12)，保存好實驗后 的巖心（6)和實驗數據，準備下次實驗； S (4):計算巖心（6)在超臨界二氧化碳條件下的彈性模量、抗壓強度，最后繪制巖心 (6)在超臨界二氧化碳條件下的應力應變曲線，從而實現了測定此時巖石的三軸強度； S (5)通過各組出口端流量數據計算出不同應力應變下滲透率數據，并將滲透率-應變 曲線繪制在應力應變曲線圖上，即可分析得到巖石在破裂過程中滲透率的變化規律。
【專利摘要】本發明公開了一種測定巖石破裂過程中滲透率的裝置，它包括三軸試驗艙（1）、巖心夾持裝置、二氧化碳氣瓶（2）、流量監測裝置、液壓油圍壓加載系統（3）和計算機（4），液壓油圍壓加載系統（3）由油泵、加壓泵和油箱組成，巖心夾持裝置由巖心夾持器（11）、氣墊（12）、絕緣自粘密封帶（13）和熱縮套（14）組成，巖心夾持器（11）的上、下端分別設置有與進氣閥（9）連接的進氣口（15）和與出氣閥（10）連接的出氣口（16），二氧化碳氣瓶（2）與進氣閥（9）連接，流量監測裝置由玻璃量管（17）和橡膠軟管（18）組成；它還包括了測定方法。本發明的有益效果是：改裝便捷易行、操作安全簡單、測量誤差小、工作效率高和二氧化碳利用率高。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN104596905
【申請號】CN201410853506
【發明人】朱海燕, 劉清友, 陶雷
【申請人】西南石油大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月31日