用于试样渗透性流量测定的体变量方法技术

本发明专利技术提供了一种用于试样渗透性流量测定的体变量方法。该方法是在渗流出水端采用有渗流水进口的圆柱体钢桶，钢桶内配有位移传感器，将钢桶渗流水进口与试样渗流水出口端连通，渗流水进入钢桶中，位移传感器精确测定水上升浮动位移变化量，位移变化量与钢桶内径横截面积的乘积便可得出渗出水体积的变化量，通过体变量与时间的关系曲线为直线段时可确定该时段处于稳定渗流状态，进而得出该时间段试样相应过水断面的渗透速度。本发明专利技术可精确测出微小的渗流量，仪器可以长时间稳定控制，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要用于各种岩石、碎石土等渗透性流量测定，采用精确测 量渗流出水端水体积的变化量(简称体变量法)，来度量试样渗流量的 大小。
技术介绍
按照实验原理，室内渗透性测试方法可分为两大类 一类是在试件 的两端施加一定或变化的水压差，通过测量渗透流量来计算试件的渗透 系数，传统的定水位和变水位法即属于此类；另一类是向试件的一端以 一定的流量注水或直接施加压力脉冲，通过测量试件两端间压力差随时 间的变化来计算试件的渗透系数。根据试件的渗透性、储水性、试件尺 寸及实验装置本身的压縮储水性能的大小，实验时间可短至几分钟，几 小时；长则几天乃至几十天。渗透性测试主要存在两大技术难点， 一是 稳定渗透水压差的建立，二是渗流量的测定。而渗流量的精确测定，对 缩短渗透性测试时间，提高测试精度起到至关重要的作用。渗流量的测试方式， 一般采用高灵敏度流量传感器，但其测试精度 有限， 一般大于180ml/min，主要用于高渗透岩性的测试。张铭等设计 的通用试验装置采用高性能流泵，其在定流量控制条件下可以每分钟 O.Olui到50ml间任意设定的流量速度注水或抽水，控制误差为3%。中 国石油勘探开发研究院提高石油采收率研究所油层物理实验室引进的 美国岩心公司生产的FDES - 641驱替评价系统，其驱替泵的控制测试流 量范围为0. 0012 15. OmL/min;这两种手段虽然可以精确测到微小的渗 流量，但仪器精度要求太高，不易长时间稳定控制，难能普遍推广使用。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服以上不足，提供一种能精确测到微小的渗流 量，仪器能长时间稳定控制，便于推广使用的用于试样渗透性流量测定 的体变量方法。本专利技术的目的是这样来实现的本专利技术用于试样渗透性测试的体变量方法，该方法是在渗流出水端 采用有渗流水进口的圆柱体钢桶，钢桶内配有位移传感器，将钢桶渗流 水进口与试样渗流水出口端连通，渗流水进入钢桶中，位移传感器精确 测定水上升浮动位移变化量，位移变化量与钢桶内径横截面积的乘积便 可得出渗出水体积的变化量，通过体变量与时间的关系曲线可确定该时 段是否处于稳定渗流状态，进而得出该时段试样的渗流速度，装有位移 传感器圆柱体钢桶可采用不同直径大小针对不同流量大小进行测定。采用本专利技术方法，针对直径30.692 mm的圆柱体钢桶，水体积变化有效测 试精度可达0.03ml，这就为在较短时间内完成某一条件下低渗透岩渗透 性测试成为可能。渗透水压差(即压力梯度)保持不变时，当出水端水 体积变化与时间呈线性关系时，就该时段试样渗透符合达西定律，可利 用达西公式对试样渗透性指标进行分析计算。上述的方法中采用磁致伸縮线性位移传感器，也可采用光纤位移传 感器或其它位移传感器。上述的磁致伸縮线性位移传感器采用KYCM—L型，主要由测杆、电 子仓和套在测杆上的非接触的磁环等组成。具有非接触测量、测量精度 高，输出真正绝对位置、不需定期重标等优点。测杆内装有磁致伸縮线 (波导线)，工作时(水进入时)，由电子仓内的电子电路产生一起脉冲， 此起始脉冲在波导线中传输时，同时产生了一沿波导线方向前进的旋转 磁场，当这个磁场与磁环中的永久磁场相遇时，产生磁致收縮效应，使 波导线发生扭动，这一扭动被安装在电子仓内的拾能机构所感知并转换 成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两脉冲之间的时间差，即可进 行精确位移测量，进而由计算机换算出相应的水体积的精确变化量。磁 致伸縮性位移传感器通过了康宇测控仪器仪表工程有限公司质量检测， 其测试精度可达0.001mm，线性度0.0505%，最大误差0. 0025。而各种 规格的特制钢桶内直径大小，是采用通过中国测试技术研究所标定的量 具进行量测，其测试精度可达0. Olmm。为测定不同大小的流量，本套试 验系统采用五种不同直径尺寸的圆柱体钢桶，其直径分别为30. 692mm、 40. 386醒、81. 079,、 102. 109腿、292. 209mm,相应水体积变化有效测 试精度最小分别可达O. 03ml、 0. 05ml、 0. 19ml、 0. 25ml、 2. 18ml。通过 试验鉴定，按不同规格体变测量仪满量程进行实时校对，即加入的水量 与量测的结果相对比，测试结果在允许误差范围之内。因为进水管路为密封系统，钢桶内渗进水体表面与顶部隔离，所以 渗出水体基本呈真空状态，而且每种状态下测试时间只需十几分钟甚至 几分钟，渗出水分蒸发的问题可以忽略不计。当水体积变化与时间关系 曲线呈直线关系时，说明该时间段达到稳定的渗流速度。这种方法可对 微小渗流量进行准确计量，大大縮短了渗透性测试时间，提高了测试精 度。这种以精确测定位移变化进行流量测定的方法，仪器可以长时间稳 定控制，便于推广使用。 附图说明图1为本专利技术体积变化测量装置示意图。图2为磁致伸縮性位移传感器结构示意图。 图3为围压、轴向应力与时间关系曲线图。 图4为体变量、渗透压与时间关系曲线图。 图5为渗透压、轴向位移与时间关系曲线图。 图6为双轴折线图源数据处理图。具体实施例方式参见图1，用于岩石渗透性测试的体变量力法，该方法是在有渗流水进口 1的直径为30. 692 mm的圆柱体钢桶2中放入外购的带有与钢桶内壁 配合的非接触磁环3的型号为KYCM—L磁致伸縮线性位移传感器4。将 钢桶渗流水进口与渗流进水管道5连接，打开进水管道上的进水阀门6， 渗流水进入钢桶中，磁致伸縮性位移传感器测出渗流水的上升高度 10mm时，通过渗流水的上升高度与钢桶的横截面积的乘积便可精确 得出渗流水体积的变化量为7. 40ml。通过体变量与时间的关系曲线 为直线段时可确定该时段处于稳定渗流状态，进而得出该时间段试 样相应过水断面的渗透速度。参见图2，磁致伸縮线性位移传感器中有不锈钢保护管7，非接触 磁环3、波导线9、小磁铁IO、电流脉冲输入ll、转换器输出8。-本专利技术数据处理可根据相关数据建立图形模板及数据计算表格。首 先建立一组图形模板(如图3 图6所示)，根据实际情况，所建图形应 能反映整个试验过程信息。图3代表了试验过程试样围压条件，图4代 表渗透压及渗出端水体积随时间变化情况。图4、图5是双轴折线图， 打开源数据选项，把次分类x轴标志源数据指向删除(如图6所示)， 通过鼠标指向次分类曲线特定位置，在图表上即可显示数据所引用的行数(如图5所示鼠标所指轴向位移引用行数为72)，这样可快速得到某 一特定时间段数据的起、止行数(注意该行数是从该数据源第一行算 起)，这就为利用excel数据表格渗透性计算提供了基础。在图形模板建好后，按保存类型选项"模板"方式进行保存，并给 该模板文件定名。然后在任一工作表中可插入刚才所保存的模板文件， 把实测数据按相应位置替换图形模板文件的源数据，则先前建立的图形 模板内容被现有的数据替换。对比所得到的各个曲线图，确定各个稳定 条件下(轴压、围压、渗透压均保持不变，渗出水体积变化与时间呈直 线关系的时间段)起、止点行数并记录下来，得到一系列不同围压、渗 透压条件下的源数据起、止点行数。在所测源数据最下端建立一个excel 数值计算表格，并将数据表格中所关联的公式按记录下来的各个起、止 点行数(注意该行数要加上这组源数据的起始行)替换，即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于试样渗透性流量的体变量方法，该方法是在渗流出水端采用有渗流水进口的圆柱体钢桶，钢桶内配有位移传感器，将钢桶渗流水进口与试样渗流水出口端连通，渗流水进入钢桶中，位移传感器精确测定水上升浮动位移变化量，位移变化量与钢桶内径横截面积的乘积便可得出渗出水体积的变化量，通过体变量与时间的关系曲线可确定该时段是否处于稳定渗流状态，进而得出该时段试样的渗流速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德敏，黄润秋，虞修竞，付小敏，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]