CN114383992A - 一种稀疏材料气体渗透率测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩石力学与工程相关技术领域，公开了一种稀疏材料气体渗透率测量装置及方法，包括高压气源和多级气源，所述多级气源至少包括两个气源，分别为一级气源和二级气源，所述高压气源与所述一级气源和所述二级气源分别连接，所述一级气源与所述二级气源连接，所述一级气源与试验仪器连接，通过多级气源的设置，避免了渗透过程中气压快速降低的问题，使与实验仪器连接的气源的气压始终保持在一定范围内，保证了试验测量的准确性；通过气体收集机构、气体压缩装置和气体存储装置的设置，同时完成试验气体的收集与循环利用，保障试验过程的稳定性与连续性，并降低试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学与工程相关技术领域，具体为一种稀疏材料气体渗透率测量装置及方法。
背景技术
多孔介质的渗透属性在能源开发利用、存储保护过程中，具有重要作用。在室内开展稀疏多孔材料气体稳态法渗透进行渗透性测量时，由于材料属性，渗透过程中气压快速降低，既影响了试验测量的准确性，也浪费了大量的试验气体，因此开展稀疏材料在气体渗透条件下的渗透装置具有重要意义，针对上述问题，提出了本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀疏材料气体渗透率测量装置及方法，用于克服上述问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的。
本发明的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，包括高压气源和多级气源，所述多级气源至少包括两个气源，分别为一级气源和二级气源，所述高压气源与所述一级气源和所述二级气源分别连接，所述一级气源与所述二级气源连接，所述一级气源与试验仪器连接，试验过程中，所述二级气源用于将所述一级气源内气压保持在设定范围，所述高压气源用于将所述二级气源内气压保持在设定范围。
进一步地，所述试验仪器与气体收集机构连接。
进一步地，所述气体收集机构与气体压缩装置连接，所述气体压缩装置与气体存储装置连接。
进一步地，所述气体存储装置与所述二级气源和/或所述一级气源连接。
进一步地，所述气体收集机构与所述一级气源连接。
进一步地，所述试验仪器的进气口和出气口均连接有流量检测机构。
一种稀疏材料气体渗透率测量方法，包括如下步骤：
S1：利用高压气源向二级气源和一级气源中补充气体，使所述二级气源和所述一级气源中气压达到设定值，所述一级气源的气压设定值小于二级气源的气压设定值；
S2:开启所述一级气源，使所述一级气源向试验仪器供气；
S3:渗透过程中，所述一级气源中气压低于一定值时，所述二级气源向所述一级气源补充气体，所述二级气源中气压低于一定值时，所述高压气源向所述二级气源补充气体；
S4：产生稳定渗流后，断开所述高压气源与所述二级气源之间的连接，计算二级气源单位时间内气压的减小量进而计算出材料的气体渗透率。
进一步地，还包括以下步骤：
S5：利用气体收集机构将所述试验仪器排出的气体进行收集；
S6：利用气体压缩装置对所述气体收集机构中的气体进行压缩，压缩后的气体储存在气体存储装置中。
进一步地，还包括以下步骤：
S7：渗透率测量结束后，将气体存储装置中的压缩气体补充到所述二级气源或所述一级气源中。
进一步地，所述步骤S1中，所述二级气源的气压设定值大于所述一级气源气压设定值的二倍，小于所述一级气源气压设定值的三倍。
本发明的有益效果：
通过多级气源的设置，避免了渗透过程中气压快速降低的问题，使与实验仪器连接的气源的气压始终保持在一定范围内，保证了试验测量的准确性；
通过气体收集机构、气体压缩装置和气体存储装置的设置，同时完成试验气体的收集与循环利用，保障试验过程的稳定性与连续性，并降低试验成本。
附图说明
为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的一种稀疏材料气体渗透率测量装置的整体结构示意图；
图2为多级气源处的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1-2对本发明进行详细说明。
在本实施例中，开启充气阀8通过外置气源给高压气源1补充气体；设置二级气源4与一级气源6的初始气压为A、B，且2B<A<3B，开启普通开关12与普通开关13向二级气源4与一级气源6补充气体至设置值。
开启排气阀门20与开关21，关闭开关22、开关23，关闭普通开关12、普通开关13、普通开关17，保持高压气源1、二级气源4、一级气源6之间由电磁阀11、电磁阀15控制是否连通。
进行气体渗透试验中，需要保持试样承受围压高于气体孔压，待围压加载完毕后，开启排气阀20、进气阀18，打开一级气源6的开关16。
通过控制装置29控制电磁阀15、电磁阀11，控制装置29可以为计算机、单片机等，渗透过程中，气源6内气压值迅速减小，当气压表5示数低于90％B时，程序控制电磁阀15继电器通电，阀门开启，二级气源4向一级气源6补充气体，当气压表5示数高于110％B时，程序控制电磁阀15继电器断电，阀门关闭，二级气源4停止向一级气源6补充气体。同样，当气压表3示数低于90％A时，程序控制电磁阀11继电器通电，阀门开启，高压气源1向二级气源4补充气体，当气压表3示数高于110％A时，程序控制电磁阀11继电器断电，阀门关闭，高压气源1停止向二级气源4补充气体。
稀疏材料气体渗透过程中，将气体收集于气体收集机构26中，待流量计表16与流量计表19示数相近，即表示已产生稳定渗流时，关闭普通开关10，仅二级气源4可向一级气源6提供气压，此时，一级气源6中气压依旧保持稳定，即渗流稳定，可通过二级气源4中单位时间内气压的减小量，根据专利号为201210590766.0的中国专利中提供的计算方法计算出材料的气体渗透率。
气体渗透率测量完毕后，关闭普通开关10、普通开关14、普通开关16、普通开关17、普通开关22，关闭阀门18、阀门20，打开开关23，开启气体压缩装置27后，将气体收集机构26内气体压缩后存储于气体存储装置28中，待二级气源4中气压较低时，打开开关25，将气体从存储装置28中输入二级气源4里，完成部分气体的循环使用。
若一级气源6中存在不需要的多余气体,开启开关22，将气体排入气体收集机构26中。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：包括高压气源(1)和多级气源，所述多级气源至少包括两个气源，分别为一级气源(6)和二级气源(4)，所述高压气源(1)与所述一级气源(6)和所述二级气源(4)分别连接，所述一级气源(6)与所述二级气源(4)连接，所述一级气源(6)与试验仪器连接，试验过程中，所述二级气源(4)用于将所述一级气源(6)内气压保持在设定范围，所述高压气源(1)用于将所述二级气源(4)内气压保持在设定范围。
2.根据权利要求1所述的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：所述试验仪器与气体收集机构(26)连接。
3.根据权利要求2所述的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：所述气体收集机构(26)与气体压缩装置(27)连接，所述气体压缩装置(27)与气体存储装置(28)连接。
4.根据权利要求3所述的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：所述气体存储装置(28)与所述二级气源(4)和/或所述一级气源(6)连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：所述气体收集机构(26)与所述一级气源(6)连接。
6.根据权利要求1所述的一种稀疏材料气体渗透率测量装置，其特征在于：所述试验仪器的进气口和出气口均连接有流量检测机构。
7.一种稀疏材料气体渗透率测量方法，其特征在于：利用权利要求1至6中任意一项所述的稀疏材料气体渗透率测量装置，包括如下步骤：
S1：利用高压气源(1)向二级气源(4)和一级气源(6)中补充气体，使所述二级气源(4)和所述一级气源(6)中气压达到设定值，所述一级气源(6)的气压设定值小于二级气源(4)的气压设定值；
S2:开启所述一级气源(6)，使所述一级气源(6)向试验仪器供气；
S3:渗透过程中，所述一级气源(6)中气压低于一定值时，所述二级气源(4)向所述一级气源(6)补充气体，所述二级气源(4)中气压低于一定值时，所述高压气源(1)向所述二级气源(4)补充气体；
S4：产生稳定渗流后，断开所述高压气源(1)与所述二级气源(4)之间的连接，计算二级气源(4)单位时间内气压的减小量进而计算出材料的气体渗透率。
8.根据权利要求7所述的一种稀疏材料气体渗透率测量方法，其特征在于：还包括以下步骤：
S5：利用气体收集机构(26)将所述试验仪器排出的气体进行收集；
S6：利用气体压缩装置(27)对所述气体收集机构(26)中的气体进行压缩，压缩后的气体储存在气体存储装置(28)中。
9.根据权利要求8所述的一种稀疏材料气体渗透率测量方法，其特征在于：还包括以下步骤：
S7：渗透率测量结束后，将气体存储装置(28)中的压缩气体补充到所述二级气源(4)或所述一级气源(6)中。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的一种稀疏材料气体渗透率测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述二级气源(4)的气压设定值大于所述一级气源(6)气压设定值的二倍，小于所述一级气源(6)气压设定值的三倍。
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