一種基于徑向滲流實(shí)驗(yàn)的滲透率測試方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種滲透率測試方法及裝置，特別是一種基于徑向滲流實(shí)驗(yàn)的滲透率 測試方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 巖層或煤層滲透率的測試不僅對揭示地下賦存瓦斯的運(yùn)移規(guī)律有重要意義，而且 為評估煤層瓦斯可抽采性以及預(yù)防瓦斯災(zāi)害提供重要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 自然界巖層或煤層滲透率的測試通常有實(shí)驗(yàn)法和現(xiàn)場勘查法，兩者都通過測量一 些相關(guān)數(shù)據(jù)再根據(jù)達(dá)西定律得到滲透率。
[0004] 傳統(tǒng)上，一般制備圓柱形煤樣，然后在煤樣側(cè)面貼密封膜，高壓油對煤樣加圍壓， 由于只對煤樣的側(cè)面密封而圓柱試樣兩端需要進(jìn)行氣體滲流，所以高壓油容易侵入媒體而 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，此外由于側(cè)面應(yīng)變片受高壓油的擠壓，所以煤體應(yīng)變測試容易不準(zhǔn)確。本測 試方法軸向加載荷，封閉壓力室內(nèi)的高壓氣體對煤樣加圍壓，克服了傳統(tǒng)測試方法的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是要提供一種基于徑向滲流實(shí)驗(yàn)的滲透率測試方法，通過測試煤體 滲透率進(jìn)而為評價(jià)煤層透氣性提供重要指標(biāo)，對評價(jià)煤層瓦斯的可抽采性具有重要意義。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：測試方法的測試煤樣中心開孔，氣體從側(cè)向向中心 圓孔滲流，基于徑向滲流實(shí)驗(yàn)測出滲透率，與傳統(tǒng)的軸向滲流測滲透率作對比研究；本測試 系統(tǒng)包括氣源鋼瓶、氣體流量與壓力控制系統(tǒng)、軸向加載系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)；
[0007] 滲透率測試方法的具體步驟：
[0008] 1、制備中心開孔、上下端貼密封膜的圓柱形煤樣；
[0009] 2、氣源鋼瓶通過流量閥與封閉壓力室相連，按照實(shí)驗(yàn)步驟對壓力室注入氣體；真 空栗通過流量閥與封閉壓力室相連，按照實(shí)驗(yàn)步驟對封閉壓力室抽真空；
[0010] 3、封閉壓力室內(nèi)部設(shè)有軸向加載機(jī)構(gòu)，按照實(shí)驗(yàn)步驟對煤樣加載額定的壓力；
[0011] 4、封閉壓力室側(cè)方設(shè)有氣體壓力傳感設(shè)備與數(shù)據(jù)采集器相連，實(shí)時(shí)監(jiān)測并顯示壓 力室內(nèi)氣體壓力；
[0012] 5、封閉壓力室側(cè)方裝有視頻引伸計(jì)，并接入數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)測并記錄煤樣滲流過 程中的應(yīng)變。
[0013] 專用裝置：通過徑向滲流實(shí)驗(yàn)來測滲透率，測試裝置包括：氣源鋼瓶、流量閥、壓 力傳感器、封閉壓力室、軸向加載機(jī)構(gòu)、視頻引伸計(jì)、真空栗、流量計(jì)、廢氣收集囊、數(shù)據(jù)采集 器和計(jì)算機(jī)；氣源鋼瓶通過流量閥與封閉壓力室連接，壓力傳感器、軸向加載機(jī)構(gòu)、視頻引 伸計(jì)和流量計(jì)通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，真空栗與封閉壓力室連接，廢氣收集囊與流 量計(jì)連接，軸向加載機(jī)構(gòu)穿過封閉壓力室，視頻引伸計(jì)位于封閉壓力室內(nèi)；封閉壓力室內(nèi)部 設(shè)有軸向加載機(jī)構(gòu)，封閉壓力室側(cè)方設(shè)有氣體壓力傳感設(shè)備、視頻引伸計(jì)分別與數(shù)據(jù)采集 器相連，數(shù)據(jù)采集器接計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。
[0014] 所述的封閉壓力室側(cè)方裝有視頻引伸計(jì)，并接入數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)測并記錄煤樣滲 流過程中的應(yīng)變。
[0015] 所述的軸向加載機(jī)構(gòu)上部加載桿件中空，封閉壓力室氣體在煤樣中徑向滲流至中 心孔，然后通過中空桿件將氣體外排。
[0016] 測試煤樣中心開孔，上下端貼密封膜。
[0017] 有益效果，由于采用了上述方案，傳統(tǒng)的軸向滲流測試方法對評價(jià)地下賦存瓦斯 的大范圍運(yùn)移規(guī)律具有重要意義，但對于打鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采進(jìn)而形成的徑向滲流問題， 傳統(tǒng)測試方法評價(jià)效果差強(qiáng)人意，本測試方法封閉壓力室內(nèi)氣體向中心圓孔滲流，更接近 瓦斯鉆孔抽采的實(shí)際情況，對評價(jià)煤層瓦斯抽采性更具有現(xiàn)實(shí)意義。針對氣體沿樣品巖芯 徑向滲流能力的測試；同時(shí)與傳統(tǒng)的三軸加載條件，圍壓需要依賴油壓來提供不同，采用瓦 斯氣體提供圍壓，對于滲流研究更具有獨(dú)特性和創(chuàng)造性，對于氣體抽采研究更具有現(xiàn)實(shí)性； 克服了傳統(tǒng)的三軸應(yīng)力條件下，高壓油容易侵入煤體而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的問題；樣品周圍是 氣體介質(zhì)，更有利于對樣品的應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測。
[0018] 優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的三軸加載條件，圍壓需要依賴油壓來提供不同，采用的是瓦斯氣體 提供圍壓，研究更具有創(chuàng)造性和現(xiàn)實(shí)性；解決了傳統(tǒng)的三軸應(yīng)力條件下，高壓油容易侵入煤 體而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的問題。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明的具體實(shí)施，下面對實(shí)施過程中的結(jié)構(gòu)附圖做簡單介 紹，結(jié)構(gòu)示意圖并非實(shí)際測試結(jié)構(gòu)的真實(shí)尺寸，旨在向讀者說明本發(fā)明的測試原理及其具 體流程。此外，以下描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖，這些附圖均屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020] 圖1是本發(fā)明的徑向滲流實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的徑向滲流實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)主視圖圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明的徑向滲流實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明的滲透率與氣體壓力關(guān)系圖。
[0024] 圖中，1、氣源鋼瓶；2、流量閥；3、壓力傳感器；4、封閉壓力室；5、軸向加載執(zhí)行機(jī) 構(gòu)；6、測試煤樣；7、視頻引伸計(jì)；8、流量計(jì)；9、真空栗；10、數(shù)據(jù)采集器；11、廢氣收集囊； 12、計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例 僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026] 測試方法的測試煤樣中心開孔，氣體從側(cè)向向中心圓孔滲流，基于徑向滲流實(shí)驗(yàn) 測出滲透率，與傳統(tǒng)的軸向滲流測滲透率作對比研究；本測試系統(tǒng)包括氣源鋼瓶、氣體流量 與壓力控制系統(tǒng)、軸向加載系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)；
[0027] 滲透率測試方法的具體步驟：
[0028] 1、制備中心開孔、上下端貼密封膜的圓柱形煤樣；
[0029] 2、氣源鋼瓶通過流量閥與封閉壓力室相連，按照實(shí)驗(yàn)步驟對壓力室注入氣體；真 空栗通過流量閥與封閉壓力室相連，按照實(shí)驗(yàn)步驟對封閉壓力室抽真空；
[0030] 3、封閉壓力室內(nèi)部設(shè)有軸向加載機(jī)構(gòu)，按照實(shí)驗(yàn)步驟對煤樣加載額定的壓力；
[0031] 4、封閉壓力室側(cè)方設(shè)有氣體壓力傳感設(shè)備與數(shù)據(jù)采集器相連，實(shí)時(shí)監(jiān)測并顯示壓 力室內(nèi)氣體壓力；
[0032] 5、封閉壓力室側(cè)方裝有視頻引伸計(jì)，并接入數(shù)據(jù)采集器，監(jiān)測并記錄煤樣滲流過 程中的應(yīng)變。