CN111595550A - 一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 - Google Patents
一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111595550A CN111595550A CN202010373603.1A CN202010373603A CN111595550A CN 111595550 A CN111595550 A CN 111595550A CN 202010373603 A CN202010373603 A CN 202010373603A CN 111595550 A CN111595550 A CN 111595550A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rock
- displacement
- crack
- gas
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 63
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 55
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 238000010252 digital analysis Methods 0.000 claims description 12
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 9
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 5
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
- G01N13/04—Investigating osmotic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明提供了一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法，水箱的顶端连通有用于提供稳定压力的气体加压装置；包括法向应力架，所述法向应力架的之间通过支撑板组件安装有用于模拟实验的岩石裂缝模拟试样，所述岩石裂缝模拟试样的四周设置有用于对实验过程监控的多个高速摄像机；所述水箱的底端出水口通过高压水管与岩石裂缝模拟试样相连通的裂缝相连通；能够直接观察得到填充物的运动损失规律，方便研究人员从平面和立面观测驱替运行的规律，具有观测直观，操作简单，数据采集方便的特点。
Description
技术领域
本发明涉及岩石裂缝中液体驱替领域，即对传统驱替方法进行创新升级从而得到在任意时刻能得到驱替面位置变化的方法。
背景技术
驱替过程在工业生产的诸多方面都有应用，如果能提高对驱替过程的认识和了解程度将会提高工业生产的原料利用率和生产效率等。对于驱替过程，在现实的施工过程中一般采用的是传统仪器和方法来研究驱替过程。其优点是制作成本较低，运行设备的投资也较少。但同时缺点是通常只能用入口处和出口处物质（例如出口压力、入口压力、流速等）来推算物质在岩石裂缝空间中物质驱替的过程和空间内部岩石物质的掉落情况。这一驱替过程对于研究人员来说就相当于一个黑匣子，不能准确的知道其内部的情况。驱替过程不可视意味着不能进行数据采集和图像分析及图像处理，也不能快速直观的对实验过程及实验数据中出现的问题做出准确的判断和处理。
如何更好的观测到驱替过程中介质内液体的流动过程和实时平面位置成为研究人员的一大难题，本发明研究一种在任何时刻都能得到岩石裂缝中液体驱替过程中驱替面位置的变化的方法。为了得到液体在驱替过程中的驱替面位置变化，可以将传统的驱替方法进行改良升级。例如在模拟的岩石板下的凸起物上安置小型摄影机，将传统仪器没有办法检测出来的内部流动状况通过图像直观地、实时地展现出来，便于更好的了解和观测驱替效果。
发明内容
针对研究人员无法直接观测驱替过程中液体位置的变化也无法通过采集数据进行图像分析的问题，本发明提供一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法，通过对实验装置和实验方法进行了创新性升级，能够直接观察得到填充物的运动损失规律，方便研究人员从平面和立面观测驱替运行的规律，具有观测直观，操作简单，数据采集方便的特点。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，它包括水箱，所述水箱的顶端连通有用于提供稳定压力的气体加压装置；
包括法向应力架，所述法向应力架的之间通过支撑板组件安装有用于模拟实验的岩石裂缝模拟试样，所述岩石裂缝模拟试样的四周设置有用于对实验过程监控的多个高速摄像机；
所述水箱的底端出水口通过高压水管与岩石裂缝模拟试样相连通的裂缝相连通；
所述水箱内部盛放有能够改变密度的示踪气泡和多种不同密度、不相容且具有不同颜色的溶液以清楚的观察到多种不相容液体的运动轨迹，进而区分经过驱替面的驱替液体与被驱替液体，再通过多个高速摄像机进行清晰拍摄，进而得到驱替面的运动轨迹和驱替面的形状变化，方便观察过程，以直观的得到驱替过程。
所述气体加压装置包括用于储存高压氮气的氮气瓶，所述氮气瓶的出气口连接有高压气管，所述高压气管上安装有气体控制阀门，所述高压气管的另一端与水箱的顶部进气口相连通。
所述法向应力架包括底部矩形框架和顶部矩形框架，所述底部矩形框架和顶部矩形框架之间通过对拉螺栓固定相连，并能够调节两者的间距。
所述支撑板组件包括设置在法向应力架的底部矩形框架上的底部透明支撑板，包括设置在法向应力架的顶部矩形框架上的顶部透明支撑板。
所述水箱的内部设置有能够升降的加压板，其底部设置有出液口，所述出液口通过高压水管与岩石裂缝模拟试样的岩石裂缝相连通。
所述岩石裂缝模拟试样由可固化的胶状物质与真实环境中的裂缝岩石表面接触拓印，待可固化的胶状物质固化后取出，切成需要的大小并与提供稳定受力面的支撑板组件和法向应力架相结合，由上、下两块已经拓好岩板的可固化的胶状物质固化后组合一起，模拟岩石裂缝，让驱替液在模拟裂缝中按事先选好的路径运动。
所述可固化的胶状物质采用环氧树脂胶水制作而成。
所述岩石裂缝模拟试样上连接有声波探伤设备，在实验开始前，运用该设备对岩石裂缝模拟试样的四周进行声波探伤检测，来得到岩石裂缝模拟试样中模拟裂缝各个横截面的长度和宽度，进而确定模拟裂缝在岩石裂缝模拟试样中的姿态，并在实验前进行调整以达到最优的实验效果，通过此声波探伤设备确定模拟裂缝的宽度，为后续的分析提供可靠的数据，所述声波探伤设备与数字化分析设备相连。
所述岩石裂缝模拟试样的模拟裂缝连接有示踪气体实验设备，所述示踪气体实验设备观察单个示踪气泡的具体流动路径，通过软件PowerDirector9.0对实验过程进行图像分帧，并截取各个阶段示踪气泡的图像，按照顺序导入CAD中，画出各个阶段的示踪气泡所在的位置，并与实际岩体的大小进行类比，即可得出示踪气泡所在岩体的具体位置，进而得到模拟裂缝的宽度，所述踪气体实验设备与数字化分析设备相连。
所述岩石裂缝中液体驱替面位置的装置进行实验的方法，包括以下步骤：
S1：通过气体加压装置提供稳定压力，打开氮气瓶的气体控制阀门，氮气瓶中压缩的氮气被释放，释放的氮气通过高压气管进入到水箱，提供气压；
S2：气体压力装换成水箱的水压，从氮气瓶中出来的气体压力给水箱中的驱替液压力，并推动驱替液向水箱的出口处运动；
S3：水箱中的驱替液的运动推动实验区内驱替液的运动来驱替被驱替液；
S4：在向岩石裂缝模拟试样注入驱替液的过程中，通过模拟裂缝中的透明土和模拟岩石表面的突起物来阻拦液体的驱替，以得到真实的现象；
S5：通过实验区内高速摄像机的观察和人为的设定得到数据，来得到驱替面各点随时间的位置变化；
S6：成通过数字化分析设备得到的一系列数据，分析出多个图表来用于实地的工作。
本发明有如下有益效果：
1、本发明提出的实验方法及需要的实验装置较为简单，可直观的观测驱替实验的具体实验过程及任意时刻驱替液体的平面位置，可有效的解决现阶段研究人员无法直接了解驱替过程的问题，本发明研究设计出一种全新的驱替实验的实验方法，在实际工业生产中有诸多方面的应用，其创新性巨大，思路合理可行，具有广泛应用于实际生产生活的前景。
2、通过用透明土模拟实验过程中掉落岩石替换土做填充物，既可以发挥阻碍液体流动的作用又可以通过肉眼观察得到填充物的运动损失规律，方便在平面和立面观测岩石裂缝中液体驱替过程中驱替面位置的变化。
3、通过在岩石裂缝中的驱替液体添加荧光物质的方法，在实验过程中可以制造出黑暗环境，将实验装置用紫外线照射，通过上述120帧高速摄影机实时显示出驱替过程的连续图像。
4、将驱替液体与被驱替液体用特殊性质的溶液使他们分层，通过120帧高速摄影机清晰拍摄多种不同密度不相容具有不同颜色的液体，可以方便的得到驱替面的运动轨迹和驱替液体的流动规律。
5、通过岩石板的局部可拆装的方法，设置合理的观测孔，将120帧高速摄影机安置在模拟岩石裂缝的装置四周，通过高速摄影机可以更加方便直接的看到某一时刻在具体的某一位置溶液的驱替过程，进而得到驱替过程中驱替面的变化。
6.此外，本发明的实验设备可以在局部化和整体化间转变，进行局部观察后可也以将局部合拢成整体继续实验，实验的效率可以得到大幅提高。
7、本发明创新的在输入驱替液体的同时向驱替液体中输入气泡，通过120帧高速摄影机来观察气泡的运动规律侧面得到岩石裂缝中液体驱替过程中驱替面的位置变化。
8、通过控制氮气瓶口的阀门进而控制氮气的流速，从而控制输出的气压，使得驱替液体沿着岩石裂缝向前运动，更加真实的模拟岩石裂缝中驱替时的压力值，实验结果真实可靠。
9、通过在岩石板平面上施加不同压力，可以用120帧高速摄影机观测在不同压力改变量下稳定面如何移动，在实验设备上可能会呈现等势或等值图像，综合相关公式可以将路径上水头损失定值化求出。
10、区域化流量不变单位时间内流出的液体的体积相同，将120帧摄影机拍摄得到的图像进行分析和位置追踪，进而将厚度用解析法解析出来。
11、可固化的胶状物质由环氧树脂胶水制作得到具有环保无毒，粘接强度高，韧性好，耐油，耐水，耐酸碱，绝缘性好等众多优点，无需加热，可常温固化。
12、在数字化分析设备中，将高速摄影机采集的数据和研究人员手动输入的数据结合，具有精度高、劳动强度小、便于保存管理及应用、易于发布等特点。还可以根据需要将处理后的数据进行再次加工，使得研究的效率得到大幅提高。体现了科学化，数字化和自动化的科研过程。
13、引用声波探伤设备和示踪气体实验设备可以较准确的得到裂缝宽度，为后续数字化分析提供数据，使实验的结果更科学更准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的整体装置图的结构示意图
图2为本发明的氮气瓶结构示意图。
图3为本发明的产生压力的底部矩形框架结构示意图。
图4为本发明的产生压力的顶部矩形框架结构示意图。
图5为本发明的气体压力转换成液压的水箱的结构示意图。
图6为本发明的采用高速摄像机观测时的主视图。
图7为本发明的采用高速摄像机观测时的俯视图。
图中：氮气瓶1、高压气管2、法向应力架3、支撑板组件4、透明土5、高压水管6、促进剂7、高速摄像机8、示踪气泡9、溶液10、气体控制阀门11、岩石裂缝模拟试样12、水箱13、胶状物质14、数字化分析设备15、声波探伤设备16、示踪气体实验设备17、模拟裂缝18、加压板19、顶部进气口20、出液口21、驱替面22；
底部矩形框架301、顶部矩形框架302；
底部透明支撑板401、顶部透明支撑板402。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
参见图1-7，一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，它包括水箱13，所述水箱13的顶端连通有用于提供稳定压力的气体加压装置；包括法向应力架3，所述法向应力架3的之间通过支撑板组件4安装有用于模拟实验的岩石裂缝模拟试样12，所述岩石裂缝模拟试样12的四周设置有用于对实验过程监控的多个高速摄像机8；所述水箱13的底端出水口通过高压水管6与岩石裂缝模拟试样12相连通的裂缝相连通；所述水箱13内部盛放有能够改变密度的示踪气泡9和多种不同密度、不相容且具有不同颜色的溶液10以清楚的观察到多种不相容液体的运动轨迹，进而区分经过驱替面22的驱替液体与被驱替液体，再通过多个高速摄像机8进行清晰拍摄，进而得到驱替面22的运动轨迹和驱替面的形状变化，方便观察过程，以直观的得到驱替过程。通过采用上述结构的装置，能够用于岩石裂缝中液体驱替面位置的监测，具体工作过程中，通过气体加压装置能够用于对实验过程中的水箱13进行加压，通过水箱13加压之后，能够将溶液10注入到岩石裂缝模拟试样12的内部，并通过高速摄像机8对模拟缝隙中的驱替进行监测。
进一步的，所述气体加压装置包括用于储存高压氮气的氮气瓶1，所述氮气瓶1的出气口连接有高压气管2，所述高压气管2上安装有气体控制阀门11，所述高压气管2的另一端与水箱13的顶部进气口20相连通。通过上述的气体加压装置能够实现加压，工作过程中，氮气瓶1在实验前装满标准压力的氮气，当实验开始时打开氮气瓶口的气体控制阀门11，通过调节氮气瓶口的气体控制阀门11将可提供稳定压力的氮气瓶1中的氮气输出，进而给实验设备提供实验所需的法向应力以及法向应力处于稳定状态。连接氮气瓶1阀门和水箱的高压气管2将氮气瓶口的气体控制阀门11与气体压力转换成液压的水箱13相连接，氮气瓶提供的气压经过连接氮气瓶阀门和水箱的高压气管2施加给水箱里的液体，使水箱13成为可以提供水压的装置。
进一步的，所述法向应力架3包括底部矩形框架301和顶部矩形框架302，所述底部矩形框架301和顶部矩形框架302之间通过对拉螺栓固定相连，并能够调节两者的间距。法向应力架3由上下各多条钢筋围成的口子形的形状和多根长钢筋杆构成稳定的结构，在连接的地方加上螺母进行固定，实验主体装置被固定在他们围成的长方体区域，通过调节螺母的松紧来达到可以提供法向应力的作用。
进一步的，所述支撑板组件4包括设置在法向应力架3的底部矩形框架301上的底部透明支撑板401，包括设置在法向应力架3的顶部矩形框架302上的顶部透明支撑板402。实验过程中，提供稳定受力面的支撑板组件4与可产生压力的法向应力架3紧密贴合，当可产生压力的法向应力架3提供法向应力时，应力作用到提供稳定受力面的底部透明支撑板401和顶部透明支撑板402上，可使力在提供稳定受力面的支撑板组件4上均匀分布，进而可以将稳定的法向应力作用到岩石裂缝模拟试样12，达到可进行实验的条件。此外，岩石裂缝模拟试样12由多块提供稳定受力面的透明支撑板紧密拼接完成，使实验装置可以做到通过局部化的观察来保证数据的准确性。
进一步的，所述水箱13的内部设置有能够升降的加压板19，其底部设置有出液口21，所述出液口21通过高压水管6与岩石裂缝模拟试样12的岩石裂缝18相连通。通过加压板19用于对水箱13内部液体进行加压。
进一步的，模拟实验过程中掉落岩石的透明土5由全氟磺酸物制作完成，透明土本身不透明，当透明土吸收足够的水分时，就会变得透明，在发挥阻碍液体流动作用的同时给实验的可视观察提供条件。
进一步的，氮气瓶口的气体控制阀门11可以控制氮气的流速从而控制输出的气压，使驱替液体沿裂缝向前运动，可以更加真实的模拟岩石裂缝中液体驱替时的压力差，让实验结果更加贴近实际。
进一步的，可使实验液体固化的硬化剂和促进剂7添加在驱替液中添加在水箱中，可使实验液体固化的硬化剂和促进剂7在有需要的时候可使液体快速硬化，得到稳定状态下的驱替面的静止状态，给实验进行更加细致的观察条件。
进一步的，所述岩石裂缝模拟试样12由可固化的胶状物质与真实环境中的裂缝岩石表面接触拓印，待可固化的胶状物质固化后取出，切成需要的大小并与提供稳定受力面的支撑板组件4和法向应力架3相结合，由上、下两块已经拓好岩板的可固化的胶状物质固化后组合一起，模拟岩石裂缝，让驱替液在模拟裂缝18中按事先选好的路径运动。
进一步的，所述可固化的胶状物质采用环氧树脂胶水制作而成。环氧树脂胶水制作得到具有环保无毒，粘接强度高，韧性好，耐油，耐水，耐酸碱，绝缘性好等众多优点，无需加热，可常温固化。
进一步的，所述岩石裂缝模拟试样12上连接有声波探伤设备16，在实验开始前，运用该设备对岩石裂缝模拟试样12的四周进行声波探伤检测，来得到岩石裂缝模拟试样12中模拟裂缝18各个横截面的长度和宽度，进而确定模拟裂缝18在岩石裂缝模拟试样12中的姿态，并在实验前进行调整以达到最优的实验效果，通过此声波探伤设备16确定模拟裂缝18的宽度，为后续的分析提供可靠的数据，所述声波探伤设备16与数字化分析设备15相连。
进一步的，所述岩石裂缝模拟试样12的模拟裂缝18连接有示踪气体实验设备17，所述示踪气体实验设备17观察单个示踪气泡9的具体流动路径，通过软件PowerDirector9.0对实验过程进行图像分帧，并截取各个阶段示踪气泡9的图像，按照顺序导入CAD中，画出各个阶段的示踪气泡9所在的位置，并与实际岩体的大小进行类比，即可得出示踪气泡9所在岩体的具体位置，进而得到模拟裂缝18的宽度，所述踪气体实验设备17与数字化分析设备15相连。
进一步的，数字化分析设备15由计算机通过分析摄像机拍摄和人工输入数据，得到法向应力，渗透压，时间，距离，扩散面积，高度，运动轨迹和宽度进而得到驱替面各点随时间的位置变化。
实施例2：
所述岩石裂缝中液体驱替面位置的装置进行实验的方法，包括以下步骤：
S1：通过气体加压装置提供稳定压力，打开氮气瓶1的气体控制阀门11，氮气瓶中压缩的氮气被释放，释放的氮气通过高压气管2进入到水箱13，提供气压；
S2：气体压力装换成水箱13的水压，从氮气瓶1中出来的气体压力给水箱中的驱替液压力，并推动驱替液向水箱13的出口处运动；
S3：水箱13中的驱替液的运动推动实验区内驱替液的运动来驱替被驱替液；
S4：在向岩石裂缝模拟试样12注入驱替液的过程中，通过模拟裂缝18中的透明土5和模拟岩石表面的突起物来阻拦液体的驱替，以得到真实的现象；
S5：通过实验区内高速摄像机8的观察和人为的设定得到数据，来得到驱替面22各点随时间的位置变化；
S6：成通过数字化分析设备15得到的一系列数据，分析出多个图表来用于实地的工作。
Claims (10)
1.一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：它包括水箱（13），所述水箱（13）的顶端连通有用于提供稳定压力的气体加压装置；
包括法向应力架（3），所述法向应力架（3）的之间通过支撑板组件（4）安装有用于模拟实验的岩石裂缝模拟试样（12），所述岩石裂缝模拟试样（12）的四周设置有用于对实验过程监控的多个高速摄像机（8）；
所述水箱（13）的底端出水口通过高压水管（6）与岩石裂缝模拟试样（12）相连通的裂缝相连通；
所述水箱（13）内部盛放有能够改变密度的示踪气泡（9）和多种不同密度、不相容且具有不同颜色的溶液（10）以清楚的观察到多种不相容液体的运动轨迹，进而区分经过驱替面（22）的驱替液体与被驱替液体，再通过多个高速摄像机（8）进行清晰拍摄，进而得到驱替面（22）的运动轨迹和驱替面的形状变化，方便观察过程，以直观的得到驱替过程。
2.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述气体加压装置包括用于储存高压氮气的氮气瓶（1），所述氮气瓶（1）的出气口连接有高压气管（2），所述高压气管（2）上安装有气体控制阀门（11），所述高压气管（2）的另一端与水箱（13）的顶部进气口（20）相连通。
3.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述法向应力架（3）包括底部矩形框架（301）和顶部矩形框架（302），所述底部矩形框架（301）和顶部矩形框架（302）之间通过对拉螺栓固定相连，并能够调节两者的间距。
4.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述支撑板组件（4）包括设置在法向应力架（3）的底部矩形框架（301）上的底部透明支撑板（401），包括设置在法向应力架（3）的顶部矩形框架（302）上的顶部透明支撑板（402）。
5.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述水箱（13）的内部设置有能够升降的加压板（19），其底部设置有出液口（21），所述出液口（21）通过高压水管（6）与岩石裂缝模拟试样（12）的岩石裂缝（18）相连通。
6.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述岩石裂缝模拟试样（12）由可固化的胶状物质与真实环境中的裂缝岩石表面接触拓印，待可固化的胶状物质固化后取出，切成需要的大小并与提供稳定受力面的支撑板组件（4）和法向应力架（3）相结合，由上、下两块已经拓好岩板的可固化的胶状物质固化后组合一起，模拟岩石裂缝，让驱替液在模拟裂缝（18）中按事先选好的路径运动。
7.根据权利要求6所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述可固化的胶状物质采用环氧树脂胶水制作而成。
8.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述岩石裂缝模拟试样（12）上连接有声波探伤设备（16），在实验开始前，运用该设备对岩石裂缝模拟试样（12）的四周进行声波探伤检测，来得到岩石裂缝模拟试样（12）中模拟裂缝（18）各个横截面的长度和宽度，进而确定模拟裂缝（18）在岩石裂缝模拟试样（12）中的姿态，并在实验前进行调整以达到最优的实验效果，通过此声波探伤设备（16）确定模拟裂缝（18）的宽度，为后续的分析提供可靠的数据，所述声波探伤设备（16）与数字化分析设备（15）相连。
9.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置，其特征在于：所述岩石裂缝模拟试样（12）的模拟裂缝（18）连接有示踪气体实验设备（17），所述示踪气体实验设备（17）观察单个示踪气泡（9）的具体流动路径，通过软件PowerDirector9.0对实验过程进行图像分帧，并截取各个阶段示踪气泡（9）的图像，按照顺序导入CAD中，画出各个阶段的示踪气泡（9）所在的位置，并与实际岩体的大小进行类比，即可得出示踪气泡（9）所在岩体的具体位置，进而得到模拟裂缝（18）的宽度，所述踪气体实验设备（17）与数字化分析设备（15）相连。
10.采用权利要求1-9任意一项所述岩石裂缝中液体驱替面位置的装置进行实验的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：通过气体加压装置提供稳定压力，打开氮气瓶（1）的气体控制阀门（11），氮气瓶中压缩的氮气被释放，释放的氮气通过高压气管（2）进入到水箱（13），提供气压；
S2：气体压力装换成水箱（13）的水压，从氮气瓶（1）中出来的气体压力给水箱中的驱替液压力，并推动驱替液向水箱（13）的出口处运动；
S3：水箱（13）中的驱替液的运动推动实验区内驱替液的运动来驱替被驱替液；
S4：在向岩石裂缝模拟试样（12）注入驱替液的过程中，通过模拟裂缝（18）中的透明土（5）和模拟岩石表面的突起物来阻拦液体的驱替，以得到真实的现象；
S5：通过实验区内高速摄像机（8）的观察和人为的设定得到数据，来得到驱替面（22）各点随时间的位置变化；
S6：成通过数字化分析设备（15）得到的一系列数据，分析出多个图表来用于实地的工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010373603.1A CN111595550B (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010373603.1A CN111595550B (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111595550A true CN111595550A (zh) | 2020-08-28 |
| CN111595550B CN111595550B (zh) | 2022-07-15 |
Family
ID=72190907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010373603.1A Active CN111595550B (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111595550B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112730742A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 三峡大学 | 一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置及使用方法 |
| CN113503916A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-15 | 山东科技大学 | 一种岩石芯片中马兰戈尼效应的可视化装置及方法 |
| CN114674530A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-06-28 | 河南省水利科学研究院 | 一种水库泄流能力实验设备和实验方法 |
| CN115165699A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-10-11 | 三峡大学 | 一种多角度可视化测量磁性砂浆封堵岩石裂隙渗流效果的装置及方法 |
| CN116181317A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 西南石油大学 | 一种粗糙裂缝面堵漏凝胶驱替效果的测试装置及方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102901696A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-30 | 中国石油大学(华东) | 基于裂缝可视化观测的岩心三维多参数测量仪 |
| CN106290113A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 绍兴文理学院 | 基于轴平移技术的岩体裂隙非饱和渗流试验装置 |
| CN205941291U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-02-08 | 立方通达实业（天津）有限公司 | 一种适用于二维岩石试样驱替渗流试验的加压通水机构 |
| CN106645158A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-10 | 武汉大学 | 用于岩体裂隙三相流驱替弥散捕获研究的装置及试验方法 |
| CN106706956A (zh) * | 2015-11-17 | 2017-05-24 | 清华大学 | 一种记录空气速度场信息的装置及方法 |
| CN106812517A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-09 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内高浓度颗粒运动状态与液体流场同时监测实验方法 |
| CN107063963A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 浙江海洋大学 | 一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法 |
| CN107576573A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-12 | 浙江海洋大学 | 一种致密岩心微裂缝发育检测装置及方法 |
| CN107705318A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-02-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于边界示踪的湍流边界层流场测速方法 |
| CN108181224A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-19 | 中国石油大学(华东) | 油藏条件下驱替及吸吮毛管力曲线联测装置及方法 |
| CN108333093A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-27 | 中国矿业大学 | 一种应力作用下三维裂隙网络岩体两相介质渗流试验装置 |
| CN108709843A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-26 | 长沙理工大学 | 一种测量岩石裂隙多相渗流特性的试验系统及试验方法 |
| CN109709266A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-05-03 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种直井多层油藏流动模拟实验装置及方法 |
-
2020
- 2020-05-06 CN CN202010373603.1A patent/CN111595550B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102901696A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-30 | 中国石油大学(华东) | 基于裂缝可视化观测的岩心三维多参数测量仪 |
| CN106706956A (zh) * | 2015-11-17 | 2017-05-24 | 清华大学 | 一种记录空气速度场信息的装置及方法 |
| CN205941291U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-02-08 | 立方通达实业（天津）有限公司 | 一种适用于二维岩石试样驱替渗流试验的加压通水机构 |
| CN106290113A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-01-04 | 绍兴文理学院 | 基于轴平移技术的岩体裂隙非饱和渗流试验装置 |
| CN107063963A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-08-18 | 浙江海洋大学 | 一种致密储层微裂缝扩展及渗流特征的测试装置和方法 |
| CN106812517A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-09 | 中国石油大学(北京) | 裂缝内高浓度颗粒运动状态与液体流场同时监测实验方法 |
| CN106645158A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-10 | 武汉大学 | 用于岩体裂隙三相流驱替弥散捕获研究的装置及试验方法 |
| CN107705318A (zh) * | 2017-08-22 | 2018-02-16 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于边界示踪的湍流边界层流场测速方法 |
| CN107576573A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-12 | 浙江海洋大学 | 一种致密岩心微裂缝发育检测装置及方法 |
| CN108181224A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-19 | 中国石油大学(华东) | 油藏条件下驱替及吸吮毛管力曲线联测装置及方法 |
| CN108333093A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-07-27 | 中国矿业大学 | 一种应力作用下三维裂隙网络岩体两相介质渗流试验装置 |
| CN108709843A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-26 | 长沙理工大学 | 一种测量岩石裂隙多相渗流特性的试验系统及试验方法 |
| CN109709266A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-05-03 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种直井多层油藏流动模拟实验装置及方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112730742A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 三峡大学 | 一种研究水下构筑物裂隙封堵的可视化装置及使用方法 |
| CN113503916A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-15 | 山东科技大学 | 一种岩石芯片中马兰戈尼效应的可视化装置及方法 |
| CN114674530A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-06-28 | 河南省水利科学研究院 | 一种水库泄流能力实验设备和实验方法 |
| CN115165699A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-10-11 | 三峡大学 | 一种多角度可视化测量磁性砂浆封堵岩石裂隙渗流效果的装置及方法 |
| CN115165699B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-08-25 | 三峡大学 | 一种多角度可视化测量磁性砂浆封堵岩石裂隙渗流效果的装置及方法 |
| CN116181317A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 西南石油大学 | 一种粗糙裂缝面堵漏凝胶驱替效果的测试装置及方法 |
| CN116181317B (zh) * | 2023-02-23 | 2023-11-14 | 西南石油大学 | 一种粗糙裂缝面堵漏凝胶驱替效果的测试装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111595550B (zh) | 2022-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111595550B (zh) | 一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置及方法 | |
| CN106053238B (zh) | 脆性岩体双轴应力状态下单边卸载试验装置及其试验方法 | |
| CN108982228B (zh) | 一种可燃冰沉积物真三轴试验装置 | |
| CN109186935B (zh) | 一种模拟交叉裂隙渗流的可视化试验装置及方法 | |
| CN108709843A (zh) | 一种测量岩石裂隙多相渗流特性的试验系统及试验方法 | |
| CN104792616A (zh) | 一种瓦斯抽采钻孔孔径变化规律模拟装置及模拟方法 | |
| CN104198276A (zh) | 土工合成材料大型可视化拉拔试验设备 | |
| CN110082273A (zh) | 基于灰度图像的岩石裂隙开度分布测定试验系统及方法 | |
| CN109827848B (zh) | 一种油气储层压裂缝扩展模拟动态监测系统与方法 | |
| CN113376057B (zh) | 黏度和凝固特性可控的注浆可视化测试系统 | |
| CN103558041B (zh) | 量测原位应力场作用下土体位移的模型试验装置和试验方法 | |
| CN108894764B (zh) | 可视化二维水力裂缝模拟实验装置 | |
| CN105672379B (zh) | 动态承压水作用的基坑开挖模型试验装置 | |
| CN111175213A (zh) | 岩石裂隙可视化渗流开度测试的图像数值化实验装置及使用方法 | |
| CN103983551B (zh) | 模拟层内均质性的二维可视渗流实验装置及其实验方法 | |
| CN104865177B (zh) | 一种大尺度二维裂隙岩体剪切渗流仪 | |
| CN109752248A (zh) | 土体泥水劈裂伸展过程的可视化模拟试验装置和方法 | |
| CN110056335B (zh) | 一种三轴多裂纹水力压裂实验装置及实验方法 | |
| CN100482349C (zh) | 土壤淋溶模拟装置 | |
| CN204142567U (zh) | 土工合成材料大型可视化拉拔试验设备 | |
| CN108035301A (zh) | 一种渗流应力耦合下悬挂式防渗墙防渗效果模拟的试验装置和试验方法 | |
| CN109339123A (zh) | 一种用于群桩沉桩挤土效应的透明土试验装置 | |
| CN106768838B (zh) | 一种复杂条件下浆-水相界面移动追踪观测装置及方法 | |
| CN111707555B (zh) | 颗粒试件水力压裂裂隙扩展可视化的实验方法及实验装置 | |
| CN105672378B (zh) | 模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200828 Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd. Assignor: CHINA THREE GORGES University Contract record no.: X2023980031470 Denomination of invention: A device and method for obtaining the position of liquid displacement surface in rock fractures Granted publication date: 20220715 License type: Common License Record date: 20230116 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd. Assignor: CHINA THREE GORGES University Contract record no.: X2023980031470 Date of cancellation: 20230721 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |