CN105181557A - 一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明公开了一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，包括兼容式加压系统；该兼容式加压系统包括双向液压缸，与双向液压缸下部连通的供水管路，与双向液压缸上部连通的供油管路，与供水管路连通的定量柱塞泵，以及与供油管路连通的变量柱塞泵；在双向液压缸和定量柱塞泵之间的供水管路上依次设有截止阀一、截止阀二和换向阀一，在截止阀一和截止阀二之间的供水管路上连接有供水支管，供水支管的出水口连通开放式渗透仪的进水口，同时在供水支管上设有截止阀三、流量传感器以及压力变送器；在双向液压缸和变量柱塞泵之间的供油管路上依次设有截止阀四、换向阀二、节流阀和冷却器，其优点在于，可实现变质量破碎岩石的长时间渗透和渗透突变。</b>
Description
技术领域
本发明涉及一种渗透试验装置，具体涉及一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置。
背景技术
华北型煤田石炭二叠纪地层内岩溶陷落柱广泛发育。在煤炭开采过程中，一旦陷落柱被揭露，常常发生突水灾害，造成煤矿巨大的生命和财产损失。为了解释陷落柱突水机理，需要开展变质量破碎岩石长时间渗透试验和渗透突变试验。现有标准设备难以满足长时间渗透和渗透突变在同一试验中实现的要求，研制专用的（非标准的）变质量破碎岩石渗透试验系统是完全必要的。
目前破碎岩石渗透试验方法主要可概括为两种，第一种是利用泵连续地向岩样一端施加压力，第二种是注射器式储能器件向岩样的一端施加压力。前者的弊端，试验时采集的渗透压力无法按照既定试验方案调节并控制。后者弊端，注射器式储能器件的容积有限，当岩样发生渗透突变后，流量大幅度增加，储能器件没有足够水源以持续提供渗透水压力。
发明内容
本发明目的是：提供一种在实现注射器式渗透方式的基础上，同时实现泵站式渗透方式，并能进行两种渗透方式自由切换，且可在同一试验中实现变质量破碎岩石的长时间渗透和渗透突变的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置。
本发明的技术方案是：一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，包括开放式渗透仪，以及与所述开放式渗透仪连接的兼容式加压系统；
所述兼容式加压系统包括双向液压缸，与所述双向液压缸下部连通的供水管路，与所述双向液压缸上部连通的供油管路，与所述供水管路连通的定量柱塞泵，以及与所述供油管路连通的变量柱塞泵；
在双向液压缸和定量柱塞泵之间的供水管路上依次设有截止阀一、截止阀二和换向阀一，在截止阀一和截止阀二之间的供水管路上连接有供水支管，供水支管的出水口连通开放式渗透仪的进水口，同时在供水支管上设有截止阀三、流量传感器以及压力变送器；
在双向液压缸和变量柱塞泵之间的供油管路上依次设有截止阀四、换向阀二、节流阀和冷却器。
作为优选的技术方案，在定量柱塞泵和换向阀一之间的供水管路上连接有溢流管路一，所述溢流管路一上设有压力表一和溢流阀一。
作为优选的技术方案，在变量柱塞泵和换向阀二之间的供油管路上连接有溢流管路二，所述溢流管路二上设有压力表二和溢流阀二。
本发明的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其长时间渗透试验具体方法如下：
步骤1）将换向阀二置于回油位，打开截止阀四、截止阀一和截止阀二，关闭截止阀三，将换向阀一置于进水位，由定量柱塞泵向双向液压缸下腔注水，注水完毕后，关闭截止阀二，将换向阀二置于中位；
步骤2）打开截止阀三，将换向阀二阀芯置于进油位，启动变量柱塞泵，由变量柱塞泵输出的液压油经过冷却器、节流阀、换向阀二和截止阀四进入到双向液压缸上腔，液压油驱动双向液压缸的活塞杆向下运动，双向液压缸下腔的水经过截止阀一、截止阀三、流量传感器进入到开放式渗透仪，供水支管上的压力变送器实时显示和储存破碎岩样下端压力；
步骤3）当双向液压缸下腔的水用完后，暂停试验，由定量柱塞泵再次注水，继续对破碎岩样渗透。
作为优选的技术方案，步骤2）中在供油管路中设置溢流管路二，并通过设于溢流管路二上的溢流阀二控制双向液压缸上腔的油压，并间接控制岩样下端压力。
本发明的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其渗透突变试验具体方法如下：
在长时间渗透试验过程中观察破碎岩样流量变化规律，在流量波动较大时，打开截止阀三和截止阀二，关闭截止阀一，关闭变量柱塞泵，启动定量柱塞泵，由定量柱塞泵输出的水经过换向阀一、截止阀二和截止阀三、流量传感器进入到开放式渗透仪，供水支管上的压力变送器实时显示和储存破碎岩样下端压力。
作为优选的技术方案，在供水管路中设置溢流管路一，并通过设于溢流管路一上的溢流阀一控制岩样下端压力。
本发明的优点是：
1．本发明在实现注射器式渗透方式的基础上，同时实现泵站式渗透方式，并能进行两种渗透方式自由切换，且可在同一试验中实现变质量破碎岩石的长时间渗透和渗透突变。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明结构示意图；
其中：1开放式渗透仪，2双向液压缸，3供水管路，4供油管路，5定量柱塞泵，6变量柱塞泵，7截止阀一，8截止阀二，9换向阀一，10供水支管，11截止阀三，12流量传感器，13压力变送器，14溢流管路一，15压力表一，16溢流阀一，17截止阀四，18换向阀二，19节流阀，20冷却器，21溢流管路二，22压力表二，23溢流阀二。
具体实施方式
实施例：参照图1所示，一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，包括开放式渗透仪1，以及与开放式渗透仪1连接的兼容式加压系统。
该兼容式加压系统包括双向液压缸2，与双向液压缸2下部连通的供水管路3，与双向液压缸2上部连通的供油管路4，与供水管路3连通的定量柱塞泵5，以及与供油管路4连通的变量柱塞泵6；在双向液压缸2和定量柱塞泵5之间的供水管路3上依次设有截止阀一7、截止阀二8和换向阀一9，在截止阀一7和截止阀二8之间的供水管路3上连接有供水支管10，供水支管10的出水口连通开放式渗透仪1的进水口，同时在供水支管10上设有截止阀三11、流量传感器12以及压力变送器13；同时在定量柱塞泵5和换向阀一9之间的供水管路3上连接有溢流管路一14，溢流管路一14上设有压力表一15和溢流阀一16。
本发明在双向液压缸2和变量柱塞泵6之间的供油管路4上依次设有截止阀四17、换向阀二18、节流阀19和冷却器20；同时在变量柱塞泵6和换向阀二18之间的供油管路4上连接有溢流管路二21，溢流管路二21上设有压力表二22和溢流阀二23。
本发明的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其长时间渗透试验具体方法如下：
步骤1）将换向阀二18置于回油位，打开截止阀四17、截止阀一7和截止阀二8，关闭截止阀三11，将换向阀一9置于进水位，由定量柱塞泵6向双向液压缸2下腔注水，注水完毕后，关闭截止阀二8，将换向阀二18置于中位；
步骤2）打开截止阀三11，将换向阀二18阀芯置于进油位，启动变量柱塞泵6，由变量柱塞泵6输出的液压油经过冷却器20、节流阀19、换向阀二18和截止阀四17进入到双向液压缸2上腔，液压油驱动双向液压缸2的活塞杆向下运动，双向液压缸2下腔的水经过截止阀一7、截止阀三11、流量传感器12进入到开放式渗透仪1，供水支管10上的压力变送器13实时显示和储存破碎岩样下端压力；同时在供油管路4中设置溢流管路二21，并通过设于溢流管路二21上的溢流阀二23控制双向液压缸2上腔的油压，并间接控制岩样下端压力。
步骤3）当双向液压缸2下腔的水用完后，暂停试验，由定量柱塞泵5再次注水，继续对破碎岩样渗透。
本发明的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其渗透突变试验具体方法如下：
在长时间渗透试验过程中观察破碎岩样流量变化规律，在流量波动较大时，打开截止阀三11和截止阀二8，关闭截止阀一7，关闭变量柱塞泵6，启动定量柱塞泵5，由定量柱塞泵5输出的水经过换向阀一9、截止阀二8和截止阀三11、流量传感器12进入到开放式渗透仪1，供水支管10上的压力变送器13实时显示和储存破碎岩样下端压力；同时在供水管路3中设置溢流管路一14，并通过设于溢流管路一14上的溢流阀一16控制岩样下端压力。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，包括开放式渗透仪（1），其特征在于，还包括与所述开放式渗透仪（1）连接的兼容式加压系统；
所述兼容式加压系统包括双向液压缸（2），与所述双向液压缸（2）下部连通的供水管路（3），与所述双向液压缸（2）上部连通的供油管路（4），与所述供水管路（3）连通的定量柱塞泵（5），以及与所述供油管路（4）连通的变量柱塞泵（6）；
在双向液压缸（2）和定量柱塞泵（5）之间的供水管路（3）上依次设有截止阀一（7）、截止阀二（8）和换向阀一（9），在截止阀一（7）和截止阀二（8）之间的供水管路（3）上连接有供水支管（10），供水支管（10）的出水口连通开放式渗透仪（1）的进水口，同时在供水支管（10）上设有截止阀三（11）、流量传感器（12）以及压力变送器（13）；
在双向液压缸（2）和变量柱塞泵（6）之间的供油管路（4）上依次设有截止阀四（17）、换向阀二（18）、节流阀（19）和冷却器（20）。
2.根据权利要求1所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，在定量柱塞泵（5）和换向阀一（9）之间的供水管路（3）上连接有溢流管路一（14），所述溢流管路一（14）上设有压力表一（15）和溢流阀一（16）。
3.根据权利要求1所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，在变量柱塞泵（6）和换向阀二（18）之间的供油管路（4）上连接有溢流管路二（21），所述溢流管路二（21）上设有压力表二（22）和溢流阀二（23）。
4.根据权利要求1所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，其长时间渗透试验具体方法如下：
步骤1）将换向阀二（18）置于回油位，打开截止阀四（17）、截止阀一（7）和截止阀二（8），关闭截止阀三（11），将换向阀一（9）置于进水位，由定量柱塞泵（5）向双向液压缸（2）下腔注水，注水完毕后，关闭截止阀二（8），将换向阀二（18）置于中位；
步骤2）打开截止阀三（11），将换向阀二（18）阀芯置于进油位，启动变量柱塞泵（6），由变量柱塞泵（6）输出的液压油经过冷却器（20）、节流阀（19）、换向阀二（18）和截止阀四（17）进入到双向液压缸（2）上腔，液压油驱动双向液压缸（2）的活塞杆向下运动，双向液压缸（2）下腔的水经过截止阀一（7）、截止阀三（11）、流量传感器（12）进入到开放式渗透仪（1），供水支管（10）上的压力变送器（13）实时显示和储存破碎岩样下端压力；
步骤3）当双向液压缸（2）下腔的水用完后，暂停试验，由定量柱塞泵（5）再次注水，继续对破碎岩样渗透。
5.根据权利要求4所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，
步骤2）中在供油管路（4）中设置溢流管路二（21），并通过设于溢流管路二（21）上的溢流阀二（23）控制双向液压缸（2）上腔的油压，并间接控制岩样下端压力。
6.根据权利要求4所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，其渗透突变试验具体方法如下：
在长时间渗透试验过程中观察破碎岩样流量变化规律，在流量波动较大时，打开截止阀三（11）和截止阀二（8），关闭截止阀一（7），关闭变量柱塞泵（6），启动定量柱塞泵（5），由定量柱塞泵（5）输出的水经过换向阀一（9）、截止阀二（8）和截止阀三（11）、流量传感器（12）进入到开放式渗透仪（1），供水支管（10）上的压力变送器（13）实时显示和储存破碎岩样下端压力。
7.根据权利要求6所述的注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置，其特征在于，在供水管路（3）中设置溢流管路一（14），并通过设于溢流管路一（14）上的溢流阀一（16）控制岩样下端压力。
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