CN108333091A - 一种高温三轴孔渗测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种高温三轴孔渗测试装置及方法，属于三轴孔渗实验的测试装置及方法。包括压力控制系统、三轴岩芯或煤芯夹持器、颗粒体积夹持器、气体质量流量计、数据采集处理系统、温度控制系统、抽真空系统。能够在实验室模拟真实油气藏温度压力条件，对芯料的渗透率和孔隙度进行计算，同时也可以确定当量气相渗透率和孔隙体积。优点在于(1)装置可以控制温度从常温～180℃；(2)装置在测量孔隙度时，芯料直径规格可以选择为25mm或50mm。高度可以选择；(3)装置在测量渗透率时，芯料直径规格可以选择为25mm或50mm；(4)装置在测量孔隙度时，可以选择不同高度的标准件；(5)装置流量计位于上游；(6)在装试样时，能利用气体实现自动推入试样。
Description
技术领域
本发明涉及一种三轴孔渗测试装置及方法，尤其是一种适用于岩石的孔隙度、渗透率实验的高温三轴孔渗测试装置及方法。
背景技术
岩石的孔隙度、渗透率是评价油气藏和计算储量的重要参数，一般是在常温、常压下测得的，这种常温常压下测出的参数数据并不能够真正的代表油藏储层物性的真实特征。理论表示：温度和压力的变化对岩石的孔隙度和渗透性有着重要的影响。
目前，岩石孔隙度和渗透率的测量方面，国外测量精度很高，但只能变压不能变温；国内专利号为CN105259092A公开的高温三轴压力岩石孔渗测量装置，虽然可以变压也能够变温但是在测量孔隙度时，由于装置器夹持器固定高度，不能测量不同高度的芯料，也不能自动推入芯料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种能够在高温、三轴应力条件下对岩石孔隙度、渗透率测试实验的高温三轴孔渗测试装置及方法，用以解决高温以及三轴压力条件下对芯料孔隙度和渗透率测试的问题。
本发明的目的是这样实现的：本发明包括高温三轴孔渗测试装置以及实验方法。
所述的装置包括：压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器和颗粒体积夹持器置于恒温箱中。
所述的压力控制系统包括：调压阀、气瓶减压阀、第二气瓶、第一气瓶、真空泵、五号阀、六号阀、一号阀、四号阀、储液罐、九号阀、十号阀、环压泵、恒压泵、恒压阀、十一号阀、轴压泵、第一轴压阀、第二轴压阀、油缸、第一卸样阀、第二卸样阀、二号阀、三号阀、第一环压阀、第二环压阀；第一气瓶通过调压阀同时与测量渗透率系统的渗透率测阀和测量孔隙度系统的孔隙度测量阀连接；第二气瓶通过气瓶减压阀同时与一号阀和三号阀连接；一号阀的另一端同时与四号阀、五号阀和储液罐的上端连接；三号阀的另一端同时与二号阀、第一卸样阀和第二卸样阀连接；五号阀的另一端同时与六号阀和真空泵连接；第二卸样阀与油缸的一端连接；储液罐的下端通过九号阀同时与十号阀、十一号阀和恒压阀连接；恒压阀的另一端与恒压泵连接；十一号阀的另一端同时与第一轴压阀、第二轴压阀和轴压泵连接，第二轴压阀的另一端与油缸的另一端连接；十号阀的另一端同时与环压泵、第一环压阀和第二环压阀连接；第二环压阀连接的另一端与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接；油缸的液压杆与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接。
所述的测量渗透率系统包括：岩芯夹持器、十七号阀、十四号阀、十八号阀、十九号阀、气体流量计和渗透率测阀；岩芯夹持器与压力控制系统的油缸液压杆之间同时连接有十八号阀和十九号阀，十八号阀的另一端同时与十四号阀和岩芯夹持器连接；十四号阀的另一端通过气体流量计与渗透率测阀的另一端连接；岩芯夹持器与十七号阀连接；十七号阀同时与测量孔隙度系统的十二号阀、十三号阀、测试压力泵和定容器连接；岩芯夹持器同时与测量孔隙度系统的颗粒体积夹持器和温度控制系统的风机、加热器、温度测量计、计算机连接。
所述的测量孔隙度系统包括：孔隙度测量阀、十六号阀、定容器、测试压力泵、十三号阀、十二号阀和颗粒体积夹持器；孔隙度测量阀的另一端与十六号阀、定容器、十二号阀和颗粒体积夹持器串联连接；测试压力泵和十三号阀连接在定容器和十二号阀之间。
所述的三轴芯料夹持器包括：上压头、下压头、上台面、下台面、加载框架、液压升降台、围压加载器、缸体、轴压加载器、胶套、轴压加载管、进气孔和出气孔；在上压头和下压头之间有缸体、围压加载器和胶套，在胶套内部放置试样，围压加载器负责对试样加围压；上压头上有进气孔；上台面、下台面与加载框架构成整个支撑结构，支撑整个夹持器的结构，在下台面上有在支撑结构内有液压升降台，轴压加载器位于液压升降台之上，在轴压加载器上有轴压加载管；下台面处有出气孔；负责对缸体内部的试样施加轴压。
所述的颗粒体积夹持器装置包括：堵头、进气孔、上压头、外部支撑器、缸体、底座、试样和密封舱；其连接方式为底座支撑外部支撑器，在外部支撑器上有上压头21和密封舱，在密封舱上端有堵头；在密封舱有进气孔；底座和上压头之间有缸体，上压头负责将缸体压实，密封舱对舱体进行密封，堵头防止进气之后泄露。
所述温度控制系统包括：风机、加热器、温度测量计、恒温箱和计算机；风机、加热器和温度测量计的信号输出端与计算机连接；风机、加热器和温度测量计的另端均连接在恒温箱内。
实验方法包括：高温三轴受压下芯料孔隙度测量方法和高温三轴受压下芯料渗透率测量方法；
高温三轴受压下岩芯或煤芯孔隙度测量：根据气体法测定，测量介质为氮气或氦气，用已知体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下的芯料室作等温膨胀，气体扩散到岩芯或煤芯孔隙之中，利用压力的变化和已知体积，依据气态方程，即可求出被测芯料的有效孔隙体积和颗粒体，则可算芯料的孔隙度。所用计算公式如下：
式中：Φ表示芯料的孔隙度；V孔表示芯料的有效孔隙体积；V颗表示芯料的颗粒体积。
高温三轴受压下岩芯或煤芯渗透率测量：以氮气为标准测试气体，当氮气在一定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，用质量流量计精确计量气体流量，结合其他参数计算岩芯或煤芯渗透率。所用公式如下：
式中：K表示芯料的渗透率；Q表示气体流量，单位为cm3/s；μ表示气体粘度系数单位为Pa·s；L表示芯料的长度，单位为cm；A表示煤柱断面积，单位为cm2，P1，P2分别表示进口端、出口端的气体压力，单位为MPa。
有益效果，由于采用了上述方案，解决了在高温条件下三轴应力孔隙度和渗透率测试的问题，尤其是在目前国内测试孔隙度时不能测量不同高度芯料的问题。达到了本发明的目的。
高温三轴孔渗测试装置采用的是(a)先进技术，符合设备功能专业化、精巧化、技术密度、低碳化、可维护/维修化的国际发展趋势；(b)零部件材料及电子元器件都经过严格的质量的筛选，并采用独特的三轴向芯料夹持器，各个部件布局合理，方便维修和保养；(c)高性价比：可测的参数有上覆压力下气体渗透率、上覆压力下孔隙体积和孔隙度；(d)可选用卡尺来测量柱塞尺寸并输入计算机；(e)所有采集的数据包括原始测试数据存入EXCEL文件中，可随时查看；(f)系统采用三轴向芯料夹持器，对不同类型的岩芯或煤芯进行测量，而且加载简单、易行；(g)由于特殊的夹持器设计，使孔隙度测试也可在上覆压力下完成；(h)配合颗粒体积舱，还可以直接确定颗粒的体积和密度；(i)系统采用电子控制的流体注射泵来调节覆压。
优点：高温三轴孔渗测试装置是通过在实验室模拟油藏温度压力条件下，测量岩芯或煤芯孔隙度和渗透率性质的一套研究型仪器；仪器采用气体流量计法进行测量；设备结构精巧、操作简便、维护方便、故障率低。
高温三轴孔渗测试装置具有以下突出特点：
(1)系统符合设备功能专业化、精巧化、技术密集、低碳化、可维护、维修化的国际发展趋势。
(2)采用独特的三轴向芯料夹持器，可以对两种不同芯料进行测量，使得孔隙度测试也可在上覆压力下完成，而且加载简便、易行。各个部件布局合理，方便维修与保养。
(3)采用独特的颗粒体积夹持器，可以对不同高度的芯料进行测量，改变了目前不能对不同高度的芯料进行孔隙度测量的问题。
(4)高性价比：可测的参数有：上覆压力下气体渗透率、上覆压力下孔隙体积和孔隙度。
(5)可选用卡尺来测量柱塞尺寸并输入计算机。
(6)所有采集的数据包括原始测试数据存入EXECL文件中，可随时查看。
(7)配合颗粒体积仓，还可直接确定颗粒的体积和密度。
(8)系统采用电子控制的流体注射泵来调节覆压。
附图说明
图1为本发明高温三轴孔渗测试系统流程图。
图2为本发明的压力控制系统。
图3为本发明的渗透率测量系统。
图4为本发明孔隙度测量系统。
图5为本发明的温度控制系统。
图6为本发明所用三轴芯料夹持器(以Φ＝50mm的装置为例)。
图7为本发明所用的颗粒体积夹持器(以Φ＝50mm的装置为例)。
图中，1、调压阀；2、气瓶减压阀；58、第二气瓶；59、第一气瓶；61、真空泵；37、五号阀；38、六号阀；33、一号阀；36、四号阀；60、储液罐；41、九号阀；42、十号阀；3、环压泵；62、恒压泵；恒压阀68、43、十一号阀；4、轴压泵(；54、第一轴压阀；55、第二轴压阀；63、油缸；56、第一卸样阀；57、第二卸样阀；34、二号阀；35、三号阀；52、第一环压阀；53、第二环压阀；52、岩芯夹持器；49、十七号阀；46、十四号阀；50、十八号阀；51、十九号阀；27、气体流量计；65、渗透率测阀；66、孔隙度测量阀；48、十六号阀；64、定容器；67、测试压力泵；45、十三号阀；44、十二号阀；33、颗粒体积夹持器；28、风机；29、加热器；30、温度测量计；31、恒温箱；32、计算机；5、上压头；6、下压头；7、上台面；8、下台面；9、加载框架；10、液压升降台；11、围压加载器；12、缸体；13、轴压加载器；14、胶套；15、轴压加载管；16、进气孔；17、出气孔；18、试样；19、堵头；20、进气孔；21、上压头；22、外部支撑器；23、缸体；24、底座；25、试样；26、密封舱。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述:
本发明的高温三轴孔渗测试装置，包括压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；所述的压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器64和颗粒体积夹持器置于恒温箱31中。
所述的压力控制系统包括：调压阀1、气瓶减压阀2、第二气瓶58、第一气瓶59、真空泵61、五号阀37、六号阀38、一号阀33、四号阀36、储液罐60、九号阀41、十号阀42、环压泵3、恒压泵62、十一号阀43、轴压泵4、第一轴压阀54、第二轴压阀55、油缸63、第一卸样阀56、第二卸样阀57、二号阀34、三号阀35、第一环压阀52、第二环压阀53；第一气瓶59通过调压阀1同时与测量渗透率系统的渗透率测阀和测量孔隙度系统的孔隙度测量阀连接；第二气瓶58通过气瓶减压阀2同时与一号阀33和三号阀35连接；一号阀33的另一端同时与四号阀36、五号阀37和储液罐60的上端连接；三号阀35的另一端同时与二号阀34、第一卸样阀56和第二卸样阀57连接；五号阀37的另一端同时与六号阀38和真空泵61连接；第二卸样阀57与油缸63的一端连接；储液罐60的下端通过九号阀41同时与十号阀42、十一号阀43和恒压阀68连接；恒压阀68的另一端与恒压泵62连接；十一号阀43的另一端同时与第一轴压阀54、第二轴压阀55和轴压泵4连接，第二轴压阀55的另一端与油缸63的另一端连接；十号阀42的另一端同时与环压泵3、第一环压阀52和第二环压阀53连接；第二环压阀53连接的另一端与测量渗透率系统的岩芯夹持器52连接；油缸63的液压杆与测量渗透率系统的岩芯夹持器52连接。
其中：调压阀1进口处压力6000PSI(压力计量单位：磅/平方英寸)，出口0-250PSI可调；气瓶减压阀2一般用于进口压力、环压、轴压的测量,进口压力量程为1MPa，环压、轴压量程为1000bar(压强单位)。
所述的测量渗透率系统包括：岩芯夹持器52、十七号阀49、十四号阀46、十八号阀50、十九号阀51、气体流量计27和渗透率测阀65；岩芯夹持器52与压力控制系统的油缸63液压杆之间同时连接有十八号阀50和十九号阀51，十八号阀50的另一端同时与十四号阀46和岩芯夹持器52连接；十四号阀46的另一端通过气体流量计27与渗透率测阀65的另一端连接；岩芯夹持器52与十七号阀49连接；十七号阀49同时与测量孔隙度系统的十二号阀44、十三号阀45、测试压力泵67和定容器64连接；岩芯夹持器52同时与测量孔隙度系统的颗粒体积夹持器33和温度控制系统的风机28、加热器29、温度测量计30、计算机32连接。
所述的测量孔隙度系统包括：孔隙度测量阀66、十六号阀48、定容器64、测试压力泵67、十三号阀45、十二号阀44和颗粒体积夹持器33；孔隙度测量阀66的另一端与十六号阀48、定容器64、十二号阀44和颗粒体积夹持器33串联连接；测试压力泵67和十三号阀45连接在定容器64和十二号阀44之间。
所述三轴芯料夹持器的芯料规格包括：Φ25×100mm；Φ50×100mm。
所述的三轴芯料夹持器包括：上压头5、下压头6、上台面7、下台面8、加载框架9、液压升降台10、围压加载器11、缸体12、轴压加载器13、胶套14、轴压加载管15、进气孔16和出气孔17；在上压头5和下压头6之间有缸体12、围压加载器11和胶套14，在胶套14内部放置试样18，围压加载器11负责对试样加围压；上压头5上有进气孔16；上台面7、下台面8与加载框架9构成整个支撑结构，支撑整个夹持器的结构，在下台面8上有在支撑结构内有液压升降台10，轴压加载器13位于液压升降台之上，在轴压加载器13上有轴压加载管15；下台面8处有出气孔17；负责对缸体12内部的试样施加轴压。
所述颗粒体积夹持器的芯料规格包括Φ25mm与Φ50mm，可选择4种不同高度芯料，分别为1/8、3/8、4/8、8/8×100mm。
所述的颗粒体积夹持器装置包括：堵头19、进气孔20、上压头21、外部支撑器22、缸体23、底座24、试样25和密封舱26；其连接方式为底座24支撑外部支撑器22，在外部支撑器22上有上压头21和密封舱26，在密封舱26上端有堵头19；在密封舱26有进气孔20；底座24和上压头21之间有缸体23，上压头21负责将缸体23压实，密封舱26对舱体进行密封，堵头防止进气之后泄露。
所述颗粒气体质量流量计27包括10sccm(体积流量单位)，100sccm，2000sccm。
所述温度控制系统包括：风机28、加热器29、温度测量计30、恒温箱31和计算机32；风机28、加热器29和温度测量计30的信号输出端与计算机32连接；风机28、加热器29和温度测量计30的另端均连接在恒温箱31内。
通过恒温箱31对三轴芯料夹持器和颗粒体积夹持器以及流程加热控温，且其温控范围是室温—180℃；风机28将加热器29加热的空气吹入恒温箱31，令恒温箱温度升高，从而达到控制温度作用。
本发明的高温三轴孔渗测试方法包括：高温三轴受压下芯料孔隙度测量方法和高温三轴受压下芯料渗透率测量方法；
高温三轴受压下岩芯或煤芯孔隙度测量：根据气体法测定，测量介质为氮气(或氦气)，用已知体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下的芯料室作等温膨胀，气体扩散到岩芯或煤芯孔隙之中，利用压力的变化和已知体积，依据气态方程，即可求出被测芯料的有效孔隙体积和颗粒体，则可算芯料的孔隙度。所用计算公式如下：
式中：Φ表示芯料的孔隙度；V孔表示芯料的有效孔隙体积；V颗表示芯料的颗粒体积。
高温三轴受压下岩芯或煤芯渗透率测量：以氮气为标准测试气体，当氮气在一定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，用质量流量计精确计量气体流量，结合其他参数计算岩芯或煤芯渗透率。所用公式如下：
式中：K表示芯料的渗透率；Q表示气体流量，单位为cm3/s；μ表示气体粘度系数单位为Pa·s；L表示芯料的长度，单位为cm；A表示煤柱断面积，单位为cm2，P1，P2分别表示进口端、出口端的气体压力，单位为MPa。
实施例1：本发明在测量孔隙度时的步骤如下：
(1)打开设备“孔隙度测量”，关闭“渗透率测量”；
(2)按孔隙度流程连接好各个部件，打开计算机32上孔隙度软件；
(3)点击系统设置，打开标准体积设置，输入1/8、3/8、4/8、8/8标准块标准体积后点击确定；
(4)计算机内点击基本参数，输入井号，井段，层位，距顶等参数。点击样品信息输入芯料的直径、长度等参数；
(5)点击孔隙度测定实验，打开标准体积检验界面；
(6)确保孔隙度测量流程的所有阀门都处于关闭状态；
(7)打开颗粒体积夹持器，及阀12(44)，阀13(45)，装入所有标准块，关闭颗粒体积夹持器，及阀12(44)和阀13(45)；
(8)打开孔隙度测量阀，阀16(48)，顺时针调节调压阀，使孔隙度测量压力数显表显示600KPa左右。关闭阀16(48)。压力稳定后，在标准体积检验界面采集平衡前压力P1；
(9)打开阀12(44)，气体向颗粒体积夹持器内扩散，压力稳定后，在标准提及检验截面采集平衡后压力P1；
(10)打开阀13(45)，放空；
(11)打开颗粒体积夹持器，取出1/8标准块，关闭颗粒体积夹持器，及阀12(44)，阀13(45)；
(12)打开阀16(48)，顺时针调节调压阀，使孔隙度测量压力数显表显示600KPa左右。关闭阀16(48)，压力稳定以后，在标准体积检验截面采集平衡前压力P2；
(13)打开阀12(44)，气体向颗粒体积夹持器内扩散，压力稳定后，在标准提及检验界面采集平衡后压力P2’；
(14)打开阀13(45)，放空；
(15)打开颗粒体积夹持器，取出3/8标准块，放入1/8标准块，关闭颗粒体积夹持器，及阀12(44)，阀13(45)；
(16)打开阀16，顺时针调节调压阀，使孔隙度测量压力数显表显示600KPa左右。关闭阀16(48)。压力稳定后，在标准体积检验界面采集平衡前压力P3；
(17)打开阀12(44)，气体向颗粒体积夹持器内扩散，压力稳定后，在标准提及检验界面采集平衡后压力P3’；
(18)打开阀13(45)，放空；
(19)打开孔隙体积夹持器，装入一个长度大100mm的不锈钢块，拧紧夹持器两端堵头，按照流程连接好管路；
(20)开恒压压泵，加轴压、环压至3MPa左右，关闭阀16(48)，打开阀17(49)，阀18(50)，阀19(51)；
(21)关闭阀17(36)，打开阀16(48)，顺时针调节低压调压阀，使孔隙度测量压力数显示600KPa左右。关闭阀16(48)；压力稳定后，在标准体积检验界面采集平衡前压力P4；
(22)打开阀17(49)、阀18(50)，关闭阀19(51)，气体向孔隙体积夹持器内扩散，压力稳定后，在标准体积检验界面采集平衡后压力P4’。打开阀13(45)、阀17(49)、阀18(50)、阀19(51)放空；
(23)将孔隙体积夹持器环压放空。打开孔隙体积夹持器，取出长度大于25mm的不锈钢块；
(24)点击计算，计算机自动计算出标准室体积，颗粒体积夹持器及孔隙体积夹持器空白体积；
(25)点击孔隙度测定实验内孔隙度测定界面，点击夹持器图标，选择井号、岩芯或煤芯编号。孔隙度测量流程所有阀门处于关闭状态；
(26)打开颗粒体积夹持器以及阀12(44)和阀13(45)，取出部分标准块，在软件界面上选择取出标准块，装入被测岩芯或煤芯，关闭颗粒体积夹持器以及阀12(44)和阀13(45)；
(27)打开阀16(48)，顺时针调节调压阀，使孔隙度测量压力数显表显示600KPa左右，关闭阀16(48)。压力稳定后，在孔隙度测定界面上采集颗粒体积测前压力；
(28)打开阀12(44)，气体向颗粒体积夹持器内扩散，压力稳定后，在孔隙度测定界面上采集颗粒体积测后压力；
(29)点击计算机中计算键，自动计算岩芯或煤芯颗粒体积；
(30)打开阀13(45)，放空；
(31)打开颗粒体积夹持器，取出岩芯或煤芯，关闭阀12(44)、阀13(45)；
(32)打开孔隙体积夹持器，装入被测岩芯或煤芯，拧紧夹持器两端堵头，按照流程连接好管路；
(33)加轴压、环压至第一个测量点；
(34)打开阀16(48)，顺时针调节调压阀，使孔隙度测量压力数显表显示600KPa左右，关闭阀16(48)。压力稳定后，在孔隙度测定界面上采集孔隙体积测前压力；
(35)保证管路接好，打开阀17(49)，阀18(50)的气体会向孔隙体积夹持器内扩散，压力稳定后，在孔隙度测定界面上采集孔隙体积测后压力。打开阀13(45)，放空；
(36)点击计算机内计算键，自动计算岩芯或煤芯的孔隙体积和孔隙度；
(37)孔隙度测量完毕之后，可在此轴压、环压条件下进行渗透率测量；
(38)测量完毕之后，将孔隙体积夹持器放空，打开孔隙体积夹持器，取出岩芯或煤芯。关闭所有阀门；
(39)第3条、第5～24条做完一次之后，只要标准块或者流程没有改变，一般不用重做，当仪器长期不使用时，下次使用前应该重新标定；
(40)密封性是实验准确的关键，仪器管路流程不能有一点泄露。
本发明在测量渗透率测量的具体步骤如下：
(1)打开设备“渗透率测量”关闭“孔隙度测量”
(2)按照渗透率的流程连接好各个部件；
(3)打开计算机上的渗透率测量软件；
(4)点击系统设置，打开流量计27设置，输入三个流量计程(10sccm/100sccm/2000sccm)后点击确定。流量计量程输入好以后不要再更改，除非更换流量计；
(5)计算机内点击基本参数，输入井号，井段，层位，距顶等参数，点击样品信息输入岩芯或煤芯编号、形状、直径、长度、气体粘度、大气压、温度等参数；
(6)打开气体渗透率测定实验界面，输入判断误差、采集周期等参数，点击夹持器图标，选择井号以及岩芯或煤芯编号；
(7)打开芯料夹持器，装入被测岩芯或煤芯，拧紧夹持器两端堵头，按照流程连接好管路，流程所有阀门处于关闭状态；
(8)加轴压、环压至第一个测量点；
(9)开渗透率测量阀，阀13(45)、阀17(49)、阀19(51)，顺时针调节调压阀，至测试压力。(测试压力的大小根据岩芯或煤芯致密程度确定，也必须保证气体质量流量计有流量显示，不能测不出流量，也不能超过流量计量程)
(10)点击气体渗透率测定实验界面上的开始键，计算机自动采集流量、各个测试点的压力，并结合其他参数自动计算岩芯或煤芯气体渗透率值；
(11)加轴压、环压至下一个测量点，继续测量；
(12)加轴压，围压不变，关闭阀10(42)，加围压，轴压不变，关闭阀10(42)；
(13)测量完毕，逆时针调节调压阀，令其关闭，将岩芯或煤芯夹持器环压放空，打开岩芯或煤芯夹持器，取出岩芯或煤芯，关闭所有阀门；
(14)气体渗透率测试流程装有3个不同量程的流量计，测试时根据流量大小选择流量计测量；
(15)密封性是实验准确的关键，仪器管路流程不能有一点泄露。
三轴岩芯或煤芯夹持器以及颗粒体积夹持器的岩芯或煤芯进样过程如下：
(1)关闭所有手动阀门；
(2)开阀门2(34)，放空；
(3)打开阀9(41)、阀11(43)、轴压阀50；
(4)打开阀1(33)，进样至轴压为2MPa，上下移动压杆判断是否压紧；
(5)打开阀10(42)，加围压；
(6)关闭阀门9(41)，用恒压泵加压。
三轴岩芯或煤芯夹持器以及颗粒体积夹持器的岩芯或煤芯退样过程如下：
(1)先设定恒压泵为2MPa，然后停止恒压泵；
(2)打开阀9(41)；打开阀4(36)放空至无压力；
(3)拔出入气口，并关闭阀11(43)、阀4(36)，打开阀5(37)；
(4)开真空泵，抽至负压；
(5)关闭阀10(42)，打开阀6(38)，关闭真空泵；
(6)打开阀4(36)、阀11(43)；
(7)打开阀3(35)退样即可。
关于拆装胶套步骤如下：
(1)拆掉夹持器周围管线；
(2)拆掉上堵头，同时接水；
(3)拿出胶套，装新胶套；
(4)盖住上堵头，接好管线；
(5)手头进样，观测胶套是否加好；
(6)进行装岩，至装岩第5步，打开阀10(42)；
(7)反复打开，关闭阀4(36)至没有水声。
关于腔内抽真空的步骤如下：
(1)抽真空管线连接，上头堵住；
(2)关闭阀5(37)、阀6(38)；
(3)打开内部阀门；
(4)抽真空一定时间；
(5)关闭内部阀门，真空泵；
打开阀门6(38)。
Claims (8)
1.一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：装置包括：压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统；压力控制系统、测量渗透率系统、测量孔隙度系统和温度控制系统之间相互连接；测量孔隙度系统的岩心夹持器、测量孔隙度系统的定容器和颗粒体积夹持器置于恒温箱中。
2.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的压力控制系统包括：调压阀、气瓶减压阀、第二气瓶、第一气瓶、真空泵、五号阀、六号阀、一号阀、四号阀、储液罐、九号阀、十号阀、环压泵、恒压泵、恒压阀、十一号阀、轴压泵、第一轴压阀、第二轴压阀、油缸、第一卸样阀、第二卸样阀、二号阀、三号阀35、第一环压阀、第二环压阀；第一气瓶通过调压阀同时与测量渗透率系统的渗透率测阀和测量孔隙度系统的孔隙度测量阀连接；第二气瓶通过气瓶减压阀同时与一号阀和三号阀连接；一号阀的另一端同时与四号阀、五号阀和储液罐的上端连接；三号阀的另一端同时与二号阀、第一卸样阀和第二卸样阀连接；五号阀的另一端同时与六号阀和真空泵连接；第二卸样阀与油缸的一端连接；储液罐的下端通过九号阀同时与十号阀、十一号阀和恒压阀连接；恒压阀的另一端与恒压泵连接；十一号阀的另一端同时与第一轴压阀、第二轴压阀和轴压泵连接，第二轴压阀的另一端与油缸的另一端连接；十号阀的另一端同时与环压泵、第一环压阀和第二环压阀连接；第二环压阀连接的另一端与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接；油缸的液压杆与测量渗透率系统的岩芯夹持器连接。
3.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的测量渗透率系统包括：岩芯夹持器、十七号阀、十四号阀、十八号阀、十九号阀、气体流量计和渗透率测阀；岩芯夹持器与压力控制系统的油缸液压杆之间同时连接有十八号阀和十九号阀，十八号阀的另一端同时与十四号阀和岩芯夹持器连接；十四号阀的另一端通过气体流量计与渗透率测阀的另一端连接；岩芯夹持器与十七号阀连接；十七号阀同时与测量孔隙度系统的十二号阀、十三号阀、测试压力泵和定容器连接；岩芯夹持器同时与测量孔隙度系统的颗粒体积夹持器和温度控制系统的风机、加热器、温度测量计、计算机连接。
4.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的测量孔隙度系统包括：孔隙度测量阀、十六号阀、定容器、测试压力泵、十三号阀、十二号阀和颗粒体积夹持器；孔隙度测量阀的另一端与十六号阀、定容器、十二号阀和颗粒体积夹持器串联连接；测试压力泵和十三号阀连接在定容器和十二号阀之间。
5.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的三轴芯料夹持器包括：上压头、下压头、上台面、下台面、加载框架、液压升降台、围压加载器、缸体、轴压加载器、胶套、轴压加载管、进气孔和出气孔；在上压头和下压头之间有缸体、围压加载器和胶套，在胶套内部放置试样，围压加载器负责对试样加围压；上压头上有进气孔；上台面、下台面与加载框架构成整个支撑结构，支撑整个夹持器的结构，在下台面上有在支撑结构内有液压升降台，轴压加载器位于液压升降台之上，在轴压加载器上有轴压加载管；下台面处有出气孔；负责对缸体内部的试样施加轴压。
6.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述的颗粒体积夹持器装置包括：堵头、进气孔、上压头、外部支撑器、缸体、底座、试样和密封舱；其连接方式为底座支撑外部支撑器，在外部支撑器上有上压头和密封舱，在密封舱上端有堵头；在密封舱有进气孔；底座和上压头之间有缸体，上压头负责将缸体压实，密封舱对舱体进行密封，堵头防止进气之后泄露。
7.根据权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置，其特征是：所述温度控制系统包括：风机、加热器、温度测量计、恒温箱和计算机；风机、加热器和温度测量计的信号输出端与计算机连接；风机、加热器和温度测量计的另端均连接在恒温箱内。
8.实施权利要求1所述的一种高温三轴孔渗测试装置的方法，其特征是：实验方法包括：高温三轴受压下芯料孔隙度测量方法和高温三轴受压下芯料渗透率测量方法；
高温三轴受压下岩芯或煤芯孔隙度测量：根据气体法测定，测量介质为氮气或氦气，用已知体积的标准体，在设定的初始压力下，使气体向处于常压下的芯料室作等温膨胀，气体扩散到岩芯或煤芯孔隙之中，利用压力的变化和已知体积，依据气态方程，即可求出被测芯料的有效孔隙体积和颗粒体，则可算芯料的孔隙度。所用计算公式如下：
式中：Φ表示芯料的孔隙度；V孔表示芯料的有效孔隙体积；V颗表示芯料的颗粒体积。
高温三轴受压下岩芯或煤芯渗透率测量：以氮气为标准测试气体，当氮气在一定的压力作用下流过被测样品时，样品两端建立压差△Pc，用质量流量计精确计量气体流量，结合其他参数计算岩芯或煤芯渗透率。所用公式如下：
式中：K表示芯料的渗透率；Q表示气体流量，单位为cm3/s；μ表示气体粘度系数单位为Pa·s；L表示芯料的长度，单位为cm；A表示煤柱断面积，单位为cm2，P1，P2分别表示进口端、出口端的气体压力，单位为MPa。
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