CN209148501U - 一种围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于测试岩石Biot系数实验器械技术领域，公开了一种围压‑温度作用下测试岩石Biot系数实验装置，设置有：高压储气瓶；高压储气瓶通过气管与第一阀门连接，第一阀门通过气管与低压储气瓶连接，低压储气瓶通过气管与第二阀门连接；低压储气瓶通过气管与气压计和第三阀门连接，第三阀门通过气管与第四阀门、第五阀门，第四阀门、第五阀门通过气管与压力室连接；压力室放置在恒温箱，压力室放置有岩样，岩样侧面粘贴有4枚应变片，横向纵向各两枚，应变片通过导线与LabVIEW应变测试模块连接，LabVIEW应变测试模块通过导线与计算机连接。本实用新型可以自动采集数据，高围压高精度。
Description
技术领域
本实用新型属于测试岩石Biot系数实验器械技术领域，尤其涉及一种围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
岩石的Biot系数是反映岩石多孔介质性质的一个重要参数。目前常用的测试方法有Cross-plotting法、排水试验法和声波动态法等，其中排水试验法采用的实验装置与本实验装置相近。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有的实验装置和方法测试岩石的Biot系数一般测试值波动较大，精度不高，对于渗透性较小孔隙率较低的致密岩石，上述方法的局限性使得试验难以实现。其他相近的采用压力室的测试装置对于试验条件都比较单一，没有考虑到在温度作用下的Biot系数的测试。
解决上述技术问题的意义：
本实验装置，采用惰性气体施加孔隙压力，对于低渗低孔隙率致密岩石同样适用；采用高精度气压计和围压伺服仪，测量精度高；采用应变片和LabVIEW应变测试模块测试试样变形，结果更直接有效；另外，本装置可以测试岩石在不同围压-温度共同作用下Biot系数的演变。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置。
本实用新型是这样实现的，一种围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置设置有：
高压储气瓶；
高压储气瓶通过气管与第一阀门连接，第一阀门通过气管与低压储气瓶连接，低压储气瓶通过气管与第二阀门连接；
低压储气瓶通过气管与气压计和第三阀门连接，第三阀门通过气管与第四阀门、第五阀门，第四阀门、第五阀门通过气管与压力室连接，压力室放置在恒温箱，压力室放置有岩样，岩样侧面粘贴有四枚应变片，横向纵向各两枚，应变片通过导线与LabVIEW应变测试模块连接，LabVIEW应变测试模块通过导线与计算机连接。
进一步，所述岩样外包裹橡胶套筒并用钢圈固定密封。
进一步，所述围压伺服泵通过导管与压力室连接，压力室充满压力油，用螺杆和螺母固定。
进一步，所述压力室通过螺栓固定有温度传感器。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本实用新型测试岩石范围广泛，包括致密低孔隙率岩石。
本实用新型用的岩样可以为原样，也可以为受力或高温处理后内部出现裂隙岩样。
本实用新型用的试验温度可以为20-90℃之间。
本实用新型用的高围压高精度，最高可达60MPa,精度±0.1MPa。
本实用新型用可以自动采集数据。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置结构示意图。
图中：1、高压储气瓶；2、低压储气瓶；3、气压计；4、围压伺服泵；5、温度传感器；6、压力室；7、恒温箱；8、计算机；9、LabVIEW应变测试模块；10、第一阀门；11、第二阀门；12、第三阀门；13、第四阀门；14、第五阀门。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。
如图1所示，本实用新型实施例提供的围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置包括：高压储气瓶1、低压储气瓶2、气压计3、围压伺服泵4、温度传感器5、压力室6、恒温箱7、计算机8、LabVIEW应变测试模块9、第一阀门10、第二阀门11、第三阀门12、第四阀门13、第五阀门14。
高压储气瓶1通过气管与第一阀门10连接，第一阀门10通过气管与低压储气瓶2连接，低压储气瓶2通过气管与第二阀门11连接，低压储气瓶2通过气管与气压计3和第三阀门12连接，第三阀门12通过气管与第四阀门13、第五阀门14，第四阀门13、第五阀门14通过气管与压力室6连接，围压伺服泵4通过导管与压力室6连接，压力室6充满压力油，螺杆和螺母固定，压力室6放置在恒温箱7，压力室6放置有岩样，岩样侧面粘贴应变片4枚，横向纵向各两枚，岩样外包裹橡胶套筒并用钢圈固定密封，应变片通过导线与LabVIEW应变测试模块9连接，压力室6通过螺栓固定有温度传感器5，LabVIEW应变测试模块9通过导线与计算机8连接。
下面结合具体实验对本实用新型的结构作进一步的描述。
步骤一，岩样制备，岩样尺寸高径比一般为2：1，岩样直径可为20，37，50，65mm，对应使用不同尺寸的围压室；
步骤二，应变片粘贴，岩样侧面粘贴应变片4枚，横向纵向各两枚；
步骤三，岩样安装，岩样外包裹橡胶套筒并用钢圈固定密封，应变片接线和应变采集器接线相接；
步骤四，压力室安装，压力室内充满压力油，用螺杆和螺母固定，并置于恒温箱中；
步骤五，温度设定，设置恒温箱为试验要求温度，恒温箱加热，通过温度传感器可以得知压力室内油温，保持足够长的时间以保证岩样达到试验要求温度；
步骤六，加载围压，使用围压伺服泵(精度0.1MPa)加载至试验要求围压值Pc1，并保持一定时间以使油温和围压稳定。此时通过LabVIEW应变测试模块和计算机记录相应应变并计算体应变值ε1；
步骤七，卸载部分围压，通过围压伺服泵卸载部分围压至Pc2，记录相应应变并计算体应变值ε2；
步骤八，重新加载，重新加载围压至Pc1，记录相应应变并计算体应变值ε3。
步骤九，加载孔隙压力，加载前岩样内孔隙压力Pi1＝0，加载前所有阀门均处于关闭状态，缓慢打开第一阀门，使高压储气罐中惰性气体(通常选择氩气)流入低压储气罐中，通过气压计(精度为0.1kPa)可读出低压储气罐内气压，关闭第一阀门，缓慢打开第二阀门使气压降至略大于ΔPc＝Pc1-Pc2，注入岩样气压记为Pi2(注意：Pi2不可以大于围压Pc1)，关闭第二阀门，依次打开第三阀门,第四阀门和第五阀门,从试件两端同时加载相同的孔隙压力Pi2，再次调节第一阀门和第二阀门使得Pi2＝ΔPi＝ΔPc。视岩样渗透性大小保持足够的时间，以保证岩样内部均达到一致的孔隙压力，记录相应应变并计算体应变值ε4；
步骤十，计算Biot系数，此时Biot系数b＝(ε4-ε3)/(ε2-ε1)；
本实用新型的工作原理为：
将岩样置于压力室中，压力室置于恒温箱内，在不同围压和温度作用下，使用惰性气体对岩样内部施加孔隙压力，通过记录岩样变形计算岩石的Biot系数。在步骤六和步骤七中，可以得到岩石的体积模量Kb＝ΔPc/Δε＝(Pc1-Pc2)/(ε2-ε1),在步骤八和步骤九中，可以得到岩石的固体骨架变形模量H＝ΔPi/Δε＝(Pi1-Pi2)/(ε4-ε3)，因此处ΔPc＝ΔPi，根据有效应力原理，可以得到Biot系数b＝Kb/H＝(ε4-ε3)/(ε2-ε1)。在同一温度作用下，改变围压Pc1的大小并保持ΔPc＝ΔPi不变，可以得出同一温度不同围压作用下Biot系数的演变情况；改变试验温度，重复以上步骤，可以得到岩样在围压-温度共同作用下Biot系数的演变规律。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置，其特征在于，所述的围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置设置有：
高压储气瓶；
高压储气瓶通过气管与第一阀门连接，第一阀门通过气管与低压储气瓶连接，低压储气瓶通过气管与第二阀门连接；
低压储气瓶通过气管与气压计和第三阀门连接，第三阀门通过气管与第四阀门、第五阀门，第四阀门、第五阀门通过气管与压力室连接；
压力室放置在恒温箱，压力室放置有岩样，岩样侧面粘贴有4枚应变片，横向纵向各两枚，应变片通过导线与LabVIEW应变测试模块连接，LabVIEW应变测试模块通过导线与计算机连接；
围压伺服泵通过导管与压力室连接，压力室充满压力油，用螺杆和螺母固定。
2.如权利要求1所述的围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置，其特征在于，所述岩样外包裹橡胶套筒并用钢圈固定密封。
3.如权利要求1所述的围压-温度作用下测试岩石Biot系数实验装置，其特征在于，所述压力室通过螺栓固定有温度传感器。
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| CN112903740A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 中国石油大学(华东) | 一种测量围压下岩石热膨胀系数的装置及方法 |
| CN114076820A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-02-22 | 中国石油天然气集团有限公司 | 测量水泥石Biot系数的试验方法 |
| CN116429663A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-07-14 | 太原理工大学 | 一种测量煤岩介质中氡气渗流速率的装置及方法 |
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