专利名称：一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤岩参数的测量装置，尤其是可以在同一个实验条件下一次性得到煤岩样品的孔隙度、气水相对渗透率、应力应变曲线、电阻率及声波速度的一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置。
背景技术：
目前，国内仪器可见到南通市飞宇石油科技开发有限公司开发的QSXS-m型气水相对渗透率测定仪，它可以测定不同温度围压下的煤岩气水相对渗透率；山东中石大石仪科技有限公司开发的高温覆压孔渗透测定仪则可以模拟深部地层高温高压条件，测试相应条件下的煤岩孔隙度和渗透率；南通市海安石油科研仪器有限公司开发的煤岩电声参数全自动测定仪可以测定地层条件下煤岩电阻率和纵波、横波速度。这几种测量仪器各自工作时，虽各有所长，但使用时操作繁琐，易出故障，给科研工作带来极大不便，而且无法实现同时在线监测，使得科研数据难以耦合分析。同时在不同仪器针对同一个样品测试不同参数，在装样和卸样过程中，容易造成样品损害，导致测试结果难以相互对比和印证。另外，煤岩孔隙率-渗透率-应力应变-声波-电阻率联测装置至今未见报道和现成设备销售。

发明内容
为了解决现有的测量装置无法实现煤岩孔隙率-渗透率-应力应变-声波-电阻率联测的问题，本发明提供一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，该装置可以有效模拟深部复杂地层条件下高温高压的地质环境，利用标准室法、气体流量计、液体流量计、应力应变仪、电阻率仪及声波发射仪，在同一个实验条件下得到煤岩样品的孔隙度、气水相对渗透率、应力应变曲线、电阻率和声波速度，有效节约了样品、增加了实验数据精度和可对比性，提高了工作效率，给科研工作带来极大的便利。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:该覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置设有一个恒温箱，恒温箱的底部设有起支撑作用的底座，恒温箱下部竖直向上设有两个支撑杆，支撑杆的上部设有综合夹持器，综合夹持器内设有推进平台，推进平台的上部设有垫块和煤样，煤样的中心嵌放有应力应变片，煤样的周围裹覆带有胶套的承压壁，综合夹持器的上下两端由电路线连接着电阻率仪和声波仪，综合夹持器下部连接轴压自动加载系统、综合夹持器的侧面连接着围压自动加载系统，综合夹持器的上部设有实验油管，实验油管的下部插入煤样中，实验油管的上部通过导线I依次连接着电磁阀e、标准室、压力表b、电磁阀C、气压调节器及气体增压泵，所述气体增加泵的进口通过导线与气瓶相连通，导线上设有压力表a及电磁阀b，连接气瓶的导线还通过电磁阀a连接着气体加湿器；实验油管的上部通过导线II依次连接着压力表C、电磁阀d、水压调节器、液体增压泵及水箱；所述综合夹持器的底部依次连接着电磁阀f和气液分离器，气液分离器与气体流量计和液体流量计相连通，气液分离器与气体流量计之间的连接管线上设有压力表d，气液分离器与液体流量计之间的连接管线上设有压力表e ;所述综合夹持器的底部与应力应变仪相连通；所述恒温箱的下部与计算机相连通，计算机对测量的数据进行集中采集和处理。该覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置测量使用方法如下:
1.样品制备及安装
将圆柱形煤样制成Φ50χ ι〕α—规格，将综合夹持器调至上下垂直位置，轴压自动加载系统的推进平台上放上垫块，煤样放在垫块上面，应力应变片分别贴在煤样的纵向和横向两个方向，启动轴压自动加载系统将煤样和垫块送入综合夹持器中顶紧，胶套在围压自动加载系统的驱动作用下夹紧煤样，安装煤样的过程就完成了。煤岩孔隙度测试
该装置是利用气体等温变换理论，在一定的温度和围压条件下测试煤样孔隙度的大小，测试气体使用CW4气；具体操作步骤如下:
1)首先利用特定孔隙度标准块进行孔隙度校正，测量出标准室到综合夹持器这一段的管路的体积界;
2)调节恒温箱 的温度，根据需要利用轴压自动加载系统和围压自动加载系统加载相应的轴压和围压；
3)打开气瓶、电磁阀b、电磁阀C，关闭电磁阀a、电磁阀d、电磁阀e、电磁阀f，气体经气体增压泵、气压调节器流入标准室，此时计算机记录压力表b的值召；
4)关闭电磁阀c,打开电磁阀e使气体进入综合夹持器的岩心,待压力表b的值稳定后，计算机记录压力值马;
5)计算机利用采集到的巧和巧的值利用气体玻义耳定律计算该温度压力条件下孔隙
度的大小；计算原理如下:
在该测量过程中有如下平衡公式:
ψι — m>+K+[)
T3
K为标准室体积，h为孔隙体积分别为两状态下的温度值，ζ、 的值在一次试验中变化不大，默认相等，因此:
Vs =^1-K-K
孔隙度就可以表示为:
K
φ — χ 100%
Vz
G为样品的总体积。气水相对渗透率测试
该装置是利用中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5345-1999稳态法测试气水相对渗透率，在得知煤样进出口气、水压力、出口气、水流量、煤样的长度及截面积的条件下
计算煤样在一定的温度和压力条件下的气水两相相对渗透率的大小；测试气体使用CW4气，液体使用模拟地层水，具体操作如下:
根据达西直线渗流定律，气体和液体单相渗透率可以用下述公式表示，
权利要求
1.一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，该覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置设有一个恒温箱(17)，恒温箱(17)的底部设有起支撑作用的底座(28)，其特征在于，恒温箱(17)下部竖直向上设有两个支撑杆(29)，支撑杆(29)的上部设有综合夹持器(16)，综合夹持器(16)内设有推进平台(32)，推进平台(32)的上部设有垫块(33)和煤样(14)，综合夹持器(16)的上下两端由电路线连接着电阻率仪(18)和声波仪(19)，综合夹持器(16)下部连接轴压自动加载系统(30)、综合夹持器(16)的侧面连接着围压自动加载系统(31 )，综合夹持器(16)的上部设有实验油管(15)，实验油管(15)的下部插入煤样(14)中，实验油管(15)的上部通过导线I依次连接着电磁阀e (12)、标准室(11)、压力表b (9)、电磁阀c (7)、气压调节器(5)及气体增压泵(35)，所述气体增加泵(35)的进口通过导线与气瓶(I)相连通，导线上设有压力表a (2)及电磁阀b (4)，连接气瓶(I)的导线还通过电磁阀a (3)连接着气体加湿器(37);实验油管(15)的上部通过导线II依次连接着压力表c(10)、电磁阀d (8)、水压调节器(6)、液体增压泵(36)及水箱(38);所述综合夹持器(16)的底部依次连接着电磁阀f (27)和气液分离器(26);所述恒温箱(17)的下部与计算机(24)相连通，计算机(24)对测量的数据进行集中采集和处理。
2.根据权利要求1所述的一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，其特征在于，所述煤样(14)的中心嵌放有应力应变片(34)，煤样(14)的周围裹覆带有胶套(13)的承压壁。
3.根据权利要求1所述的一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，其特征在于，所述气液分离器(26)与气体流量计(22)和液体流量计(23)相连通，气液分离器(26)与气体流量计(22)之间的连接管线上设有压力表d (20)，气液分离器(26)与液体流量计(23)之间的连接管线上设有压力表e (21)。
4.根据权利要求1所述的一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，其特征在于，所述综合夹持器(16)的底部与应力应变仪(25)相连通。
全文摘要
本发明涉及一种覆压加温下煤岩孔渗电声应力应变联测装置，该装置设有一个恒温箱，恒温箱内设有支撑杆、综合夹持器、推进平台、垫块及煤样，综合夹持器的上部设有实验油管，实验油管插入煤样中，实验油管的上部依次连接着电磁阀e、标准室、压力表b、电磁阀c、气压调节器及气体增压泵，所述气体增加泵的进口通过导线与气瓶相连通；实验油管的上部依次连接着压力表c、电磁阀d、水压调节器、液体增压泵及水箱。该装置可以有效模拟深部复杂地层条件下高温高压的地质环境，在同一个实验条件下得到煤岩样品的孔隙度、气水相对渗透率、应力应变曲线、电阻率和声波速度，有效节约了样品、增加了实验数据精度和可对比性，给科研工作带来极大的便利。
文档编号G01N15/08GK103163059SQ20131012118
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者秦勇, 申建, 汪岗, 韦重韬, 傅雪海, 金发礼, 刘东海 申请人:中国矿业大学