真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器制造技術

本發明專利技術公開了一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，屬于夾持裝置領域，為解決現有裝置難以反映真實應力狀態下油氣滲透率的變化規律等問題而設計。本發明專利技術真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器包括柱狀的本體和氣囊，本體內部形成有兩端開口的腔室，腔室包括用于放置待檢測樣品的樣品腔和位于樣品腔四周的至少兩個用于放置氣囊的氣囊腔，樣品腔與任一個氣囊腔相連通；在待檢測樣品的兩端分別設置有第一壓塊和第二壓塊，第一壓塊和第二壓塊均至少部分地穿設在本體的腔室內。本發明專利技術真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器可以向待檢測樣品施加三個方向的應力作用，使實驗條件符合巖層復雜的地應力環境，能反映真實應力狀態下油氣滲透率的變化規律。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及夾持裝置領域，尤其涉及一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器。
技術介紹
滲透性是指流體透過巖體的能力，一般用滲透率來表示。巖體內部存在的各種不連續面(如晶界、節理面、微裂隙等)為流體滲透提供了通道，巖體內部孔隙結構、尺寸、孔隙連通程度、礦物親水性等的不同使得不同巖體具有不同的滲透特性。采用穩態法測定巖心氣體滲透率是用氮氣在巖樣兩端建立壓差，測進、出口壓力及出口流量，氣體在巖樣中流動時按照達西定律由氣體一維穩定滲流計算得到巖心的滲透率。試驗表明巖體(尤其是煤樣)測量滲透率時了解樣品的變形情況是非常必要的。鑒于絕大多數巖層都處于復雜的地應力場中，地應力包括三個方向的既相互獨立又相互關聯的主應力(垂直應力、水平最大主應力和水平最小主應力)，因此需要研究真三軸應力作用下巖體滲透率與地應力的耦合關系。現有測量裝置和夾持裝置可用于測量圓柱體樣品軸向的滲透率、給巖體樣品施加軸壓和圍壓，但該裝置在水平方向的應力不能體現最大主應力和最小主應力對巖層氣滲透率的影響，難以反映真實應力狀態下油氣滲透率的變化規律；另外，現有裝置不能測量樣品的變形情況。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種能反映真實應力狀態下油氣滲透率變化規律的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器。為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，所述夾持器包括柱狀的本體和氣囊，所述本體內部形成有兩端開口的腔室，所述腔室包括用于放置待檢測樣品的樣品腔和位于所述樣品腔四周的至少兩個用于放置所述氣囊的氣囊腔，所述樣品腔與任一個所述氣囊腔相連通；在所述待檢測樣品的兩端分別設置有第一壓塊和第二壓塊，所述第一壓塊和第二壓塊均至少部分地穿設在所述本體的腔室內。特別是，所述本體內部的腔室橫截面呈十字形，所述樣品腔位于中間，外圍的四個凹腔分別形成所述氣囊腔。特別是，所述夾持器還包括膠套，所述膠套設置在所述待檢測樣品和氣囊之間。進一步，在每兩個相鄰的所述氣囊之間設置有環壓管，所述環壓管壓在所述膠套的外壁上。特別是，在所述本體的X軸、Y軸和Z軸三個方向上分別設置有變形量檢測裝置。進一步，X軸和Y軸方向上的變形量檢測裝置分別為貼式應變片；Z軸方向上的變形量檢測裝置為位移傳感器，所述位移傳感器連接至所述第一壓塊和/或第二壓塊。特別是，所述氣囊通過伺服泵進行加壓。特別是，在所述第一壓塊的外側設置有第一軸壓套，在所述第二壓塊的外側設置有第二軸壓套；所述第一軸壓套和第二軸壓套均部分地設置在所述本體的腔室內。進一步，在所述第一軸壓套和/或第二軸壓套上設置有Z軸加壓通道；所述Z軸加壓通道一端能連接至Z軸伺服加壓泵，另一端抵接在所述第一壓塊或第二壓塊的外壁上，所述第一壓塊或第二壓塊能在所述Z軸加壓通道所傳遞的壓力下沿Z軸方向移動。特別是，在本體上設置有X軸伺服加壓泵連接端、Y軸伺服加壓泵連接端和/或圍壓伺服加壓泵連接端。本專利技術真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器的樣品腔四周設置有氣囊和壓塊，可以向待檢測樣品施加三個方向的應力作用，使實驗條件符合巖層復雜的地應力環境，方便測量樣品從注入氣體到釋放氣體全過程的三向變形和樣品下游三個方向的氣體流量；能實時測量注入氣體到釋放氣體全過程樣品的三向變形，準確評價樣品在吸附性氣體作用下變形是否達到平衡狀態；能一次性獲取實驗樣品下游三個方向的氣體流量，得到樣品各向異性滲透特征；能反映真實應力狀態下油氣滲透率的變化規律。附圖說明圖1是本專利技術優選實施例提供的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器的剖視圖；圖2是本專利技術優選實施例提供的本體的剖視圖；圖3是圖1中A-A向剖視圖。圖中：1、本體；2、氣囊；3、待檢測樣品；4、膠套；5、第一壓塊；6、第二壓塊；7、位移傳感器；8、環壓管；9、第一軸壓套；10、第二軸壓套；11、樣品腔；12、氣囊腔；13、X軸伺服加壓泵連接端；14、Y軸伺服加壓泵連接端；15、圍壓伺服加壓泵連接端；91、Z軸加壓通道。具體實施方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。優選實施例：本優選實施例公開一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器。如圖1至圖3所示，該夾持器包括柱狀的本體1和氣囊2，本體1內部形成有兩端開口的腔室，腔室包括用于放置待檢測樣品3的樣品腔11和位于樣品腔11四周的至少兩個用于放置氣囊2的氣囊腔12，樣品腔11與任一個氣囊腔12相連通；在待檢測樣品3的兩端分別設置有第一壓塊5和第二壓塊6，第一壓塊5和第二壓塊6均至少部分地穿設在本體1的腔室內。通過氣囊2和壓塊可以對待檢測樣品3從上下左右前后至少六個面施壓，不僅能實現三個軸向真正單獨的加載應力以進行巖石真三軸破壞機理研究，還能進行壓裂機理、滲流試驗等研究，保證實驗數據更加真實、準確，適用于各種巖體樣品的檢測和研究，能反映出真實應力狀態下油氣滲透率的變化規律，能方便地測量樣品的變形情況，裝置體型小、用途多、功能多。本體1內腔室的具體形狀不限，能形成樣品腔11和位于樣品腔11四周的氣囊腔12即可。優選的，如圖2所示，本體1內部的腔室橫截面呈十字形，樣品腔11位于中間(圖2中虛線所圍成的區域)，外圍的四個凹腔分別形成氣囊腔12。氣囊腔12中的氣囊2充氣后膨脹，氣囊2向樣品腔11中的待檢測樣品3施壓，準確地模擬出復雜的地應力場情況。本體1優選為金屬材質制成的圓柱體，在本體1中間沿軸向開有通孔形成樣品腔11和氣囊腔12。多個氣囊腔12優選的關于樣品腔11對稱設置。氣囊2優選使用橡膠制成，其外觀優選呈扁平的六方體形狀。在一氣囊2側扁平面的上半部的中心上裝有液壓接頭，用來連接液壓源，為氣囊2(液壓氣囊)提供壓力。橡膠材質的氣囊2接觸面柔軟，使用該氣囊2為待檢測樣品3提供均勻的壓力加載既能保證密封性又能均勻地將壓力散布于待檢測樣品3的巖心表面。為了進一步保證待檢測樣品3的氣密性，夾持器還可以包括膠套4，膠套4設置在待檢測樣品3和氣囊2之間。優選的，膠套4可以是一個方形的兩端開口的橡膠筒，該橡膠筒的軸線方向為滲流的方向。在上述結構的基礎上，在每兩個相鄰的氣囊2之間還可以設置有環壓管8，環壓管8壓在膠套4的外壁上。環壓管8的外壁鉆有小孔，用于輔助膠套4四個角處的密封，解決了方形待檢測樣品3四個角處密封不好的問題。當該真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，其特征在于，所述夾持器包括柱狀的本體(1)和氣囊(2)，所述本體(1)內部形成有兩端開口的腔室，所述腔室包括用于放置待檢測樣品(3)的樣品腔(11)和位于所述樣品腔(11)四周的至少兩個用于放置所述氣囊(2)的氣囊腔(12)，所述樣品腔(11)與任一個所述氣囊腔(12)相連通；在所述待檢測樣品(3)的兩端分別設置有第一壓塊(5)和第二壓塊(6)，所述第一壓塊(5)和第二壓塊(6)均至少部分地穿設在所述本體(1)的腔室內。

【技術特征摘要】
1.一種真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，其特征在于，所述夾持器包
括柱狀的本體(1)和氣囊(2)，所述本體(1)內部形成有兩端開口的腔室，
所述腔室包括用于放置待檢測樣品(3)的樣品腔(11)和位于所述樣品腔(11)
四周的至少兩個用于放置所述氣囊(2)的氣囊腔(12)，所述樣品腔(11)與
任一個所述氣囊腔(12)相連通；在所述待檢測樣品(3)的兩端分別設置有第
一壓塊(5)和第二壓塊(6)，所述第一壓塊(5)和第二壓塊(6)均至少部分
地穿設在所述本體(1)的腔室內。
2.根據權利要求1所述的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，其特征在
于，所述本體(1)內部的腔室橫截面呈十字形，所述樣品腔(11)位于中間，
外圍的四個凹腔分別形成所述氣囊腔(12)。
3.根據權利要求1所述的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，其特征在
于，所述夾持器還包括膠套(4)，所述膠套(4)設置在所述待檢測樣品(3)
和氣囊(2)之間。
4.根據權利要求3所述的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，其特征在
于，在每兩個相鄰的所述氣囊(2)之間設置有環壓管(8)，所述環壓管(8)
壓在所述膠套(4)的外壁上。
5.根據權利要求1至4任一所述的真三軸煤巖三向變形及滲透率夾持器，
其特征在于，在所述本體(1)的X軸、Y軸和Z軸三個方向上分別設置有變形
量檢測裝置。
6.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祝捷，
申請(專利權)人：中國礦業大學北京，
類型：發明
國別省市：北京;11