一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，包括轴压加载系统，用于对岩石试件施加轴压；围压加载系统，用于对岩石试件施加围压；扰动系统，用于为岩石试件提供不同幅值、不同频率的扰动；流体加载通道，用于向岩石试件中注入液体；气体加载通道，用于向岩石试件中注入气体；气液分离与收集系统，用于将通过岩石试件后的气体和液体分开进行收集。本发明专利技术能够一泵两用，节约资源，同时在常规压力室内部添加一种变形扰动杆，通过激振器实现横向扰动，可以真实模拟实际工程中岩石所受到的扰动影响及多相流体对岩石渗透率的影响。通过控制围压和渗透压，从而能够更加精确的得到岩石在实际工程中的相关系数及渗透率演化规律。

An experimental device for multi-field and multi-phase seepage of rock under disturbance

The invention discloses an experimental device for multi-field and multi-phase seepage of rock under disturbance, including an axial pressure loading system for applying axial pressure to rock specimens; a confining pressure loading system for applying confining pressure to rock specimens; a disturbance system for providing disturbances of different amplitudes and frequencies for rock specimens; a fluid loading channel for injecting liquid into rock specimens; The loading passage is used to inject gas into rock specimens, and the gas-liquid separation and collection system is used to collect gas and liquid separately after rock specimens. The invention can be used for both pumps and resources, and adds a deformation disturbance rod to the conventional pressure chamber to realize lateral disturbance through a vibrator, which can simulate the disturbance effect on rock in practical engineering and the influence of multi-phase fluid on rock permeability. By controlling confining pressure and osmotic pressure, the correlation coefficient and permeability evolution law of rock in practical engineering can be obtained more accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置
本专利技术属于岩石渗流力学试验设备的
，尤其涉及一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置。
技术介绍
随着经济发展的不断向前，无论是国家的发展还是人们的日常生活对于能源的需求日益增加，目前地下资源的开采已经逐步向深部发展，与浅部开采相比，深部开采地质条件千变万化，岩石中地下水及其他相溶或不相溶流体的运动规律也错综复杂。同时，由于开采过程中诸如爆破、机械开采动力扰动、高能级岩爆与矿震、局部破断等扰动的影响，使得通过传统的多场、多相渗流实验所得出的相关参数及规律已经难以解决现有的实际问题。就目前而言，流固耦合实验装置大多采用单相渗流介质，而在实际工程中，往往是液体渗流和气体渗流共同作用于岩体之中。同时，在石油、天然气、CO2储存过程中和核废料深埋工程中，如果没有充分考虑多场、多相渗流的影响，就不能采取有效的施工方法及安全措施，进而带来不必要的资源浪费、环境污染和生命安全等问题。因此，寻求准确、可靠的能在扰动作用下进行岩石的多场、多场、多相渗流的实验装置迫在眉睫。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，可以模拟在实际工程扰动作用下，实现岩石的多场、多相渗流实验。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，包括轴压加载系统，用于对岩石试件施加轴压；围压加载系统，用于对岩石试件施加围压；扰动系统，用于为岩石试件提供不同幅值、不同频率的扰动；流体加载通道，用于向岩石试件中注入液体；气体加载通道，用于向岩石试件中注入气体；气液分离与收集系统，用于将通过岩石试件后的气体和液体分开进行收集，得出气、液的有效渗透率。进一步的，所述岩石试件竖直放置在缸体的中心位置处，所述岩石试件的顶部和底部分别由矩形垫块和凸形垫块进行支撑。进一步的，所述轴压加载系统包括由不锈钢高压管制成的轴压加载管道、第二六通阀、油泵、轴压油缸；所述轴压油缸通过所述轴压加载管道、第二六通阀与所述油泵相连接，所述轴压油缸的梯形轴压伸缩杆贯通所述缸体的顶板与所述矩形垫块相连；所述轴压加载管道上设有第五压力表。由上，通过油泵、第二六通阀和轴压油缸为试件提供轴压加载。可选的，所述围压加载系统包括由不锈钢高压管制成的围压加载管道、第三六通阀、气泵；所述围压加载管道的一端通过第三六通阀与所述气泵相连接，其另一端穿过所述缸体的第四通孔；所述围压加载管道上设有第四压力表。由上，通过气泵和第三六通阀为试件提供围压加载。进一步的，所述扰动系统包括位于所述缸体底部左右两端并对称设置的激振器底座，所述激振器底座上方设置有激振器，所述激振器上方设置有“L”扰动杆，所述扰动杆的末端连接至所述岩石试件的中部。由上，通过激振器和扰动杆为试件提供试验所需的扰动，能够实现不同幅值，不同频率的扰动影响。通过“L”形扰动杆的末端连接至试件中部，为试件提供轴向扰动。可选的，所述流体加载通道包括油液加载通道和水加载通道；所述水加载通道包括水泵和混合罐，所述水泵和混合罐之间依次设有第一六通阀、过滤器、第一液体流量计，所述第一六通阀外接有第一压力表和第一稳压罐；所述油液加载通道包括油泵和混合罐，所述油泵与所述混合罐之间依次设有第二六通阀、第二液体流量计以及第二压力表，所述第二六通阀外接有第二稳压罐；所述混合罐通过管道与所述矩形垫块中部开设的“倒L”第一通孔连接实现水液体加载和油液流体加载。由上，油泵在与混合罐相连的同时还通过轴压加载管道与轴压油缸相连，在实现液体渗流实验的同时还能为试件提供稳定的轴压加载。可选的，所述气体加载通道包括气泵和混合罐，所述气泵与所述混合罐之间依次连接有第三六通阀、第一气体流量计和第三压力表，所述第三六通阀外接有第三稳压罐；所述混合罐通过管道与所述矩形垫块中部开设的“倒L”第一通孔连接气体加载。由上，气泵在与混合罐相连的同时还通过围压加载管道穿过第四通孔达到缸体内部，在实现气体渗流实验的同时还能为试件提供稳定的围压加载。可选的，所述气液分离与收集系统包括背压调节器和气液分离器，所述背压调节器通过所述凸形垫块中部开设的“L”形第二通孔用管道与所述岩石试件相连；所述气液分离器的一端与所述背压调节器相连接，其另一端与第二气体流量计相连接，所述第二气体流量计另一端设置有气相色谱分析仪。由上，矩形垫块与凸形垫块中部分别开有“L”形通孔，通过管道分别与混合罐以及背压调节器相连接，更方便的实现对试件的渗流实验。可选的，所述凸形垫块的底端设有凹形垫板，所述凸形垫块的凸处装嵌于所述凹形垫板的凹处，所述凹形垫板的底端固定于所述缸体的底部。由上，能将试件更稳定的固定在缸体内。可选的，所述气液分离器的下端设有集液瓶。由上，本专利技术提供的实验装置可以进行单项渗流实验测定绝对渗透率，也可以进行原始水饱和煤层中气液两相相对的渗透流动和模拟注水驱煤层瓦斯过程中的气液相对渗流情况的两相渗流实验，同时还可以进行三相渗流实验测定有效渗透率。本专利技术的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置能够一泵两用，节约资源，同时在常规压力室内部添加一种变形扰动杆，通过激振器实现横向扰动，可以真实模拟实际工程中岩石所受到的扰动影响及多相流体对岩石渗透率的影响。另外，通过第二六通阀控制轴压，通过第三六通阀控制围压，通过第一六通阀、第二六通阀、第三六通阀的共同作用控制渗透压，从而能够更加精确的得到岩石在实际工程中的相关系数及渗透率演化规律。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本专利技术优选实施例的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置的结构示意图。图中：1-水泵；2-油泵；3-气泵；4-混合罐；5-第一六通阀；6-第二六通阀；7-第三六通阀；8-第一压力表；9-第二压力表；10-第三压力表；11-第四压力表；12-第五压力表；13-过滤器；14-第一液体流量计；15-第一气体流量计；16-第二液体流量计；17-第一稳压罐；18-第二稳压罐；19-第三稳压罐；20-轴压加载管道；21-围压加载管道；22-轴压油缸；23-梯形轴压伸缩杆；24-矩形垫块；25-岩石试件；26-凸形垫块；27-凹形垫板；28-第一通孔；29-第二通孔；30-第三通孔；31-第四通孔；32-第五通孔；33-第一扰动杆；34-第一激振器器；35-第一激振器底座；36-第二扰动杆；37-第二激振器；38-第二激振器底座；39-背压调节器；40-气液分离器；41-第二气体流量计；42-色谱分析仪；43-集液瓶；44-集液口；45-缸体；46-第一电缆；47-第二电缆。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。需要说明，在本专利技术中涉及“第一”、“第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，包括：轴压加载系统，用于对岩石试件(25)施加轴压；围压加载系统，用于对岩石试件(25)施加围压；扰动系统，用于为岩石试件(25)提供不同幅值、不同频率的扰动；流体加载通道，用于向岩石试件(25)中注入液体；气体加载通道，用于向岩石试件(25)中注入气体；气液分离与收集系统，用于将通过岩石试件(25)后的气体和液体分开进行收集，得出气、液的有效渗透率。

【技术特征摘要】
1.一种扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，包括：轴压加载系统，用于对岩石试件(25)施加轴压；围压加载系统，用于对岩石试件(25)施加围压；扰动系统，用于为岩石试件(25)提供不同幅值、不同频率的扰动；流体加载通道，用于向岩石试件(25)中注入液体；气体加载通道，用于向岩石试件(25)中注入气体；气液分离与收集系统，用于将通过岩石试件(25)后的气体和液体分开进行收集，得出气、液的有效渗透率。2.如权利要求1所述的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，所述岩石试件(25)竖直放置在缸体(45)的中心位置处，所述岩石试件(25)的顶部和底部分别由矩形垫块(24)和凸形垫块(26)进行支撑。3.如权利要求2所述的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，所述轴压加载系统包括由不锈钢高压管制成的轴压加载管道(20)、第二六通阀(6)、油泵(2)、轴压油缸(22)；所述轴压油缸(22)通过所述轴压加载管道(20)、第二六通阀(6)与所述油泵(2)相连接，所述轴压油缸(22)的梯形轴压伸缩杆(23)贯通所述缸体(45)的顶板与所述矩形垫块(24)相连；所述轴压加载管道(20)上设有第五压力表(12)。4.如权利要求2所述的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，所述围压加载系统包括由不锈钢高压管制成的围压加载管道(21)、第三六通阀(7)、气泵(3)；所述围压加载管道(21)的一端通过第三六通阀(7)与所述气泵(3)相连接，其另一端穿过所述缸体(45)的第四通孔(31)；所述围压加载管道(21)上设有第四压力表(11)。5.如权利要求2所述的扰动作用下岩石多场、多相渗流实验装置，其特征在于，所述扰动系统包括位于所述缸体(45)底部左右两端并对称设置的激振器底座(35，38)，所述激振器底座(35，38)上方设置有激振器(34，37)，所述激振器(34，37)上方设置有“L”形扰动杆(33，36)，所述扰动杆(33，36)的末端连接至所述岩石试件(25)的中部。6.如权利要求2所述的扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊光，金峤，梁冰，杨鹏锦，单常艳，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21