圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】一種圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置及方法，屬于巖石工程和非常規(guī)天然氣工程領(lǐng)域，所述的測(cè)試裝置包括三軸壓力室、軸壓控制系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)。含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試方法，先標(biāo)定測(cè)試條件下試樣與墊片、試樣與熱塑管之間氣體引起的試樣變形測(cè)試誤差，再標(biāo)定測(cè)試條件下非吸附性氣體引起的含氣頁(yè)巖膨脹變形，最后進(jìn)行吸附氣體引起的含氣頁(yè)巖真實(shí)吸附變形的測(cè)試與計(jì)算。本測(cè)試方法將游離態(tài)氣體和吸附態(tài)氣體引起的含氣頁(yè)巖膨脹應(yīng)變分離開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了真實(shí)吸附應(yīng)變的準(zhǔn)確測(cè)定。為吸附測(cè)試提供偏應(yīng)力和恒溫環(huán)境，使所測(cè)得的膨脹變形更為準(zhǔn)確、更符合工程實(shí)際。
【專(zhuān)利說(shuō)明】圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖石工程和非常規(guī)天然氣工程領(lǐng)域，特別涉及一種圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖氣是產(chǎn)生、賦存于致密、富含有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中的非常規(guī)天然氣，中國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量大于常規(guī)天然氣，是未來(lái)重要的補(bǔ)充能源之一。常規(guī)天然氣儲(chǔ)層多為孔隙、裂隙發(fā)育的砂巖儲(chǔ)層，甲烷分子在其中的賦存狀態(tài)主要為游離態(tài)。含氣頁(yè)巖中25%?60%的甲烷分子以游離態(tài)賦存于含氣頁(yè)巖無(wú)機(jī)基質(zhì)的粒間孔隙以及自然裂隙中，40%?75%的甲烷分子以吸附態(tài)賦存于干酪根和粘土顆粒等有機(jī)質(zhì)的表面。
[0003]游離態(tài)甲烷和吸附態(tài)甲烷都會(huì)引起含氣頁(yè)巖的膨脹變形，但是對(duì)頁(yè)巖滲透率的影響卻全然不同。甲烷氣體生成后，游離態(tài)甲烷分子在有機(jī)質(zhì)中擴(kuò)散、在無(wú)機(jī)質(zhì)的粒間孔隙和微裂隙中運(yùn)移形成孔隙壓力，使得孔隙、裂隙張開(kāi)，滲透率增加。吸附態(tài)甲烷分子吸附在干酪根和粘土顆粒等有機(jī)質(zhì)表面，會(huì)使得頁(yè)巖固體骨架膨脹變形，固體骨架膨脹之間的孔隙、微裂隙閉合，其滲透性能降低。含氣頁(yè)巖吸附變形是表征頁(yè)巖吸附甲烷、進(jìn)行含氣頁(yè)巖滲透率演化、開(kāi)采機(jī)理和流固耦合基礎(chǔ)理論研究的重要參數(shù)，也是進(jìn)行含氣頁(yè)巖數(shù)值模擬研究所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0004]含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層多具有低壓、欠飽和的特點(diǎn)，氣體難以解吸出來(lái)，必須采取增產(chǎn)措施才可以保證頁(yè)巖氣井具有商業(yè)化的可觀產(chǎn)量。含氣頁(yè)巖對(duì)不同氣體的吸附能力不同，其吸附二氧化碳的能力大于甲烷。利用二氧化碳的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用不僅可以置換甲烷分子提高頁(yè)巖氣產(chǎn)量，而且可以將溫室氣體二氧化碳儲(chǔ)存在頁(yè)巖層中。因此，二氧化碳驅(qū)替甲烷成為一項(xiàng)日益重要的增產(chǎn)技術(shù)。但是，由于對(duì)含氣頁(yè)巖吸附二氧化碳的相關(guān)基礎(chǔ)理論研究還十分匱乏，二氧化碳驅(qū)替含氣頁(yè)巖甲烷技術(shù)目前仍未能在生產(chǎn)實(shí)踐中得以運(yùn)用。含氣頁(yè)巖吸附二氧化碳后，同樣會(huì)引起頁(yè)巖固體顆粒的膨脹變形，進(jìn)而引起滲透率的變化，影響二氧化碳的注入速度和注入壓力。因此，含氣頁(yè)巖吸附二氧化碳引起的變形是目前迫切需要準(zhǔn)確測(cè)試的內(nèi)容之一，也是增產(chǎn)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)。
[0005]中國(guó)含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)改造，處于復(fù)雜的地應(yīng)力環(huán)境中，其吸附氣體后的真實(shí)膨脹變形是在地應(yīng)力和儲(chǔ)層內(nèi)部氣體壓力共同作用下的結(jié)果。中國(guó)含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層多深埋于千米以下，含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層以及其中的甲烷分子均處于較高的溫度環(huán)境中。高溫環(huán)境下，含氣頁(yè)巖骨架膨脹，儲(chǔ)存于其中的甲烷分子活躍，含氣頁(yè)巖吸附性能與低溫環(huán)境有所不同，進(jìn)而引起吸附膨脹變形也有所差異。綜上，如何準(zhǔn)確測(cè)定符合工程實(shí)際的含氣頁(yè)巖吸附變形，成為頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
[0006]由于含氣頁(yè)巖沉積形成時(shí)礦物顆粒的擇優(yōu)取向以及所承受的復(fù)雜地應(yīng)力，使得其具有非均質(zhì)、各向異性的特點(diǎn)，注入氣體引起含氣頁(yè)巖不同位置的變形并不相同，要獲得準(zhǔn)確的含氣頁(yè)巖變形，必須同時(shí)對(duì)含氣頁(yè)巖不同部位的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0007]目前，有關(guān)含氣頁(yè)巖膨脹變形的測(cè)試方法尚未見(jiàn)報(bào)道，已有的吸附膨脹變形測(cè)試方法多集中于煤吸附膨脹變形方面。已有的膨脹變形測(cè)試方法具有以下幾點(diǎn)問(wèn)題:(I)所提供的應(yīng)力環(huán)境為靜水壓力的測(cè)試環(huán)境，而含氣頁(yè)巖儲(chǔ)層所承受的上覆巖層壓力和構(gòu)造應(yīng)力并不相同，測(cè)試環(huán)境應(yīng)為偏應(yīng)力環(huán)境；(2)所提供的恒定溫度環(huán)境只針對(duì)試樣加溫，并沒(méi)有為注入氣體提供相應(yīng)的恒溫環(huán)境；(3)將甲烷或者二氧化碳等吸附氣體注入試樣孔隙后，直接測(cè)試試樣的變形。這種測(cè)試方法下所測(cè)得的膨脹變形，既包含了游離態(tài)氣體引起的膨脹變形，也包含了吸附態(tài)氣體引起的膨脹變形。對(duì)于致密、低滲含氣頁(yè)巖而言，直接采用這種測(cè)試方法會(huì)導(dǎo)致所測(cè)得的含氣頁(yè)巖吸附膨脹變形偏大，直接影響滲透率的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，進(jìn)而導(dǎo)致含氣頁(yè)巖商業(yè)開(kāi)發(fā)和增產(chǎn)措施的設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差。
[0008]現(xiàn)有的膨脹變形多采用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量，在加載圍壓偏壓的測(cè)試條件下，這種測(cè)試方法極易因應(yīng)變片導(dǎo)線引起液壓油泄露進(jìn)試樣，導(dǎo)致測(cè)試失敗。采用位移傳感器測(cè)試膨脹變形則可以很好的解決液壓油泄露問(wèn)題，但是吸附測(cè)試中，試樣和液壓油之間采用熱塑套密封，環(huán)向傳感器固定在熱塑套外部，在一定的圍壓、軸壓、注氣壓力下，氣體可能通入試樣和熱塑管之間以及試樣和墊片之間，對(duì)環(huán)向變形和軸向變形的測(cè)量帶來(lái)誤差。現(xiàn)有的膨脹變形測(cè)試方法中尚未對(duì)測(cè)試條件下該部分氣體引起的膨脹變形測(cè)試誤差進(jìn)行標(biāo)定和評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有測(cè)試方法存在的不足，本發(fā)明提供了一種圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置及方法。
[0010]本發(fā)明圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，包括三軸壓力室、軸壓控制系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)；
[0011]三軸壓力室包括軸壓室、圍壓室、多孔墊片、軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器、下部環(huán)向位移傳感器和試樣加溫裝置；軸壓室設(shè)置在圍壓室之上，試樣的上下兩端分別放置多孔墊片；軸向位移傳感器豎直設(shè)置在圍壓室底部，分立兩偵牝軸向位移傳感器上端與試樣上部的圍壓室的壓頭固定連接，上部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣上部，中部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣中部，下部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣下部；試樣加溫裝置設(shè)置在圍壓室內(nèi)；
[0012]軸壓控制系統(tǒng)與三軸壓力室的軸壓室相連通；
[0013]圍壓控制系統(tǒng)與三軸壓力室的圍壓室相連通；
[0014]上端氣體注入系統(tǒng)，包括第一高壓注氣泵，上端氣體注入系統(tǒng)通過(guò)三軸壓力室圍壓室底部穿孔與試樣上部相對(duì)應(yīng)；
[0015]下端氣體注入系統(tǒng)，包括第二高壓注氣泵，下端氣體注入系統(tǒng)通過(guò)三軸壓力室圍壓室底部穿孔與試樣下部相對(duì)應(yīng)；
[0016]抽真空系統(tǒng)，分別與上端氣體注入系統(tǒng)及下端氣體注入系統(tǒng)的相連通；
[0017]恒溫系統(tǒng)，分別與上端氣體注入系統(tǒng)的第一高壓注氣泵及下端氣體注入系統(tǒng)的第二高壓注氣泵相連接；
[0018]數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)，與三軸壓力室的數(shù)據(jù)控制端、軸壓控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端、圍壓控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端、上端氣體注入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端和下端氣體注入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端相連接。
[0019]其中:
[0020]上端氣體注入系統(tǒng)包括高壓注氣泵、減壓閥、高壓氣瓶和截止閥；高壓氣瓶與減壓閥的一端相連通，減壓閥的另一端與高壓注氣泵的一端相通，高壓注氣泵的另一端與三軸壓力室的試樣上部通過(guò)圍壓室底部穿孔相連通；在高壓氣瓶與高壓注氣泵之間及高壓注氣泵與三軸壓力室的試樣之間均設(shè)置有截止閥。
[0021]下端氣體注入系統(tǒng)包括高壓注氣泵、減壓閥、高壓氣瓶和截止閥；高壓氣瓶與減壓閥的一端相連通，減壓閥的另一端與高壓注氣泵的一端相通，高壓注氣泵的另一端與三軸壓力室的試樣下部通過(guò)圍壓室底部穿孔相連通；在高壓氣瓶與高壓注氣泵之間及高壓注氣泵與三軸壓力室的試樣之間均設(shè)置有截止閥。
[0022]三軸壓力室試樣加溫裝置包括試樣表面溫度傳感器、測(cè)油溫傳感器、加熱線圈；試樣表面溫度傳感器緊貼試樣放置，測(cè)油溫傳感器豎直放置于圍壓室底部，加熱線圈緊貼圍壓室的側(cè)壁放置；
[0023]上述軸壓控制系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)的管路采用不銹鋼耐壓管線；上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)中的不銹鋼耐壓管線外部包裹保溫夾套；上端氣體注入系統(tǒng)和下端氣體注入系統(tǒng)中的第一高壓注氣泵和第二高壓注氣泵外部包裹保溫夾套。
[0024]軸壓控制系統(tǒng)和圍壓控制系統(tǒng)中均設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)相連接。
[0025]采用本發(fā)明的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，進(jìn)行圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試方法，考慮到測(cè)試過(guò)程中，試樣與墊片、試樣與熱塑管之間若存在氣體，該部分氣體將引起不屬于試樣變形的測(cè)試誤差，應(yīng)該首先將該部分誤差標(biāo)定出來(lái)；測(cè)試所用的非吸附性氣體為氦氣或氬氣，吸附性氣體為甲烷或二氧化碳；具體包括以下步驟:
[0026]步驟一、標(biāo)定測(cè)試條件下試樣與墊片、試樣與熱塑管之間氣體引起的試樣變形測(cè)試誤差
[0027](I)、將三軸壓力室的試樣表面的溫度傳感器緊貼標(biāo)準(zhǔn)鋼樣固定，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣上端與下端分別放置多孔墊片，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣外部套上熱塑管進(jìn)行隔絕密封；將軸向位移傳感器固定于三軸壓力室圍壓室壓頭上，上部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的上部、中部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的中部、下部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的下部固定，開(kāi)始采集標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的變形；
[0028](2)、利用軸壓控制系統(tǒng)，將三軸壓力室的軸壓室充滿油；利用圍壓控制系統(tǒng)，將三軸壓力室的圍壓室充滿油；
[0029](3)、利用抽真空系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)鋼樣、上端氣體注入系統(tǒng)管閥內(nèi)氣體和下端氣體注入系統(tǒng)管閥內(nèi)氣體抽真空，達(dá)到所需真空狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉上端氣體注入系統(tǒng)與三軸壓力室之間的截止閥，關(guān)閉下端氣體注入系統(tǒng)與三軸壓力室之間的截止閥，關(guān)閉抽真空系統(tǒng)；
[0030]利用上端氣體注入系統(tǒng)，在壓力P1下將上端氣體注入系統(tǒng)的管路和第一高壓注氣泵充滿非吸附性氣體，關(guān)閉非吸附性氣體對(duì)第一高壓注氣泵的供給，使第一高壓注氣泵以壓力P1開(kāi)始獨(dú)立運(yùn)行；
[0031]利用下端氣體注入系統(tǒng)，在壓力P1下將下端氣體注入系統(tǒng)的管路和第二高壓注氣泵充滿非吸附性氣體，關(guān)閉非吸附性氣體對(duì)第二高壓注氣泵的供給，使第一高壓注氣泵以壓力P1開(kāi)始獨(dú)立運(yùn)行；
[0032](4)、啟動(dòng)三軸壓力室的加熱線圈，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫，到達(dá)指定溫度T1后，三軸壓力室的軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器和下部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值不再變化時(shí)，讀取此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的軸向位移傳感器的測(cè)量位移值Hsted_s,_m，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的上部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值LstKkvni_a，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的中
部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值和標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的下部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值L.Steel-G1 -m-c，
[0033](5)、利用恒溫系統(tǒng)使上端氣體注入系統(tǒng)的第一高壓注氣泵和下端氣體注入系統(tǒng)的第二高壓注氣泵內(nèi)氣體達(dá)到恒定溫度T1;氣體溫度恒定的標(biāo)準(zhǔn)為泵內(nèi)氣體的體積和壓力穩(wěn)定不再變化；
[0034](6)、利用圍壓控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)鋼樣提供圍壓σ μ，利用軸壓控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)鋼樣提供偏壓σ dl,待圍壓偏壓穩(wěn)定后，待三軸壓力室的軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器和下部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值不再變化時(shí)，讀取此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的軸向位移傳感器測(cè)量位移值Hstakvn、標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的上部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的中部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值Lstee!-.,^，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的下部環(huán)向位移傳感器的數(shù)值Lstrekvn.。；
[0035]真空下施加圍壓偏壓后與施加圍壓偏壓前相比標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的軸向應(yīng)變:
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的測(cè)試裝置包括三軸壓力室、軸壓控制系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)； 所述的三軸壓力室包括軸壓室、圍壓室、多孔墊片、軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器、下部環(huán)向位移傳感器和試樣加溫裝置；軸壓室設(shè)置在圍壓室之上，試樣的上下兩端分別放置多孔墊片；軸向位移傳感器豎直設(shè)置在圍壓室底部，分立兩偵牝軸向位移傳感器上端與試樣上部的圍壓室的壓頭固定連接，上部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣上部，中部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣中部，下部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞在試樣下部；試樣加溫裝置設(shè)置在圍壓室內(nèi)； 所述的軸壓控制系統(tǒng)與三軸壓力室的軸壓室相連通； 所述的圍壓控制系統(tǒng)與三軸壓力室的圍壓室相連通； 所述的上端氣體注入系統(tǒng)，包括高壓注氣泵，上端氣體注入系統(tǒng)通過(guò)三軸壓力室圍壓室底部穿孔與試樣上部相對(duì)應(yīng)； 所述的下端氣體注入系統(tǒng)，包括高壓注氣泵，下端氣體注入系統(tǒng)通過(guò)三軸壓力室圍壓室底部穿孔與試樣下部相對(duì)應(yīng)； 所述的抽真空系統(tǒng)，分別與上端氣體注入系統(tǒng)及下端氣體注入系統(tǒng)相連通； 所述的恒溫系統(tǒng)，分別與上端氣體注入系統(tǒng)的高壓注氣泵及下端氣體注入系統(tǒng)的高壓注氣泵相連接； 所述的數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)，與三軸壓力室的數(shù)據(jù)控制端、軸壓控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端、圍壓控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端、上端氣體注入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端和下端氣體注入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的上端氣體注入系統(tǒng)包括高壓注氣泵、減壓閥、高壓氣瓶和截止閥；高壓氣瓶與減壓閥的一端相連通，減壓閥的另一端與高壓注氣泵的一端相通，高壓注氣泵的另一端與三軸壓力室的試樣上部通過(guò)圍壓室底部穿孔相連通；在高壓氣瓶與高壓注氣泵之間及高壓注氣泵與三軸壓力室的試樣之間均設(shè)置有截止閥。
3.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的下端氣體注入系統(tǒng)包括高壓注氣泵、減壓閥、高壓氣瓶和截止閥；高壓氣瓶與減壓閥的一端相連通，減壓閥的另一端與高壓注氣泵的一端相通，高壓注氣泵的另一端與三軸壓力室的試樣下部通過(guò)圍壓室底部穿孔相連通；在高壓氣瓶與高壓注氣泵之間及高壓注氣泵與三軸壓力室的試樣之間均設(shè)置有截止閥。
4.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的三軸壓力室試樣加溫裝置包括試樣表面溫度傳感器、測(cè)油溫傳感器、加熱線圈；試樣表面溫度傳感器緊貼試樣放置，測(cè)油溫傳感器豎直放置于圍壓室底部，加熱線圈緊貼圍壓室的側(cè)壁放置。
5.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述軸壓控制系統(tǒng)、圍壓控制系統(tǒng)、上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)的管路采用不銹鋼耐壓管線。
6.如權(quán)利要求5所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的上端氣體注入系統(tǒng)、下端氣體注入系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)中的不銹鋼耐壓管線外部包裹保溫夾套。
7.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的上端氣體注入系統(tǒng)高壓注氣泵和下端氣體注入系統(tǒng)的高壓注氣泵外部包裹保溫夾套。
8.如權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置，其特征在于，所述的軸壓控制系統(tǒng)和圍壓控制系統(tǒng)中均設(shè)置壓力傳感器，壓力傳感器數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)控制采集系統(tǒng)相連接。
9.采用權(quán)利要求1所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試裝置進(jìn)行圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟一、標(biāo)定測(cè)試條件下試樣與墊片、試樣與熱塑管之間氣體引起的試樣變形測(cè)試誤差 (1)、將三軸壓力室的試樣表面的溫度傳感器緊貼標(biāo)準(zhǔn)鋼樣固定，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣上端與下端分別放置多孔墊片，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣外部套上熱塑管進(jìn)行隔絕密封；將軸向位移傳感器固定于三軸壓力室圍壓室壓頭上，上部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的上部、中部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的中部、下部環(huán)向位移傳感器環(huán)繞套有熱塑管的標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的下部固定，開(kāi)始采集標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的變形； (2)、利用軸壓控制系統(tǒng)，將三軸壓力室的軸壓室充滿油；利用圍壓控制系統(tǒng)，將三軸壓力室的圍壓室充滿油； (3)、利用抽真空系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)鋼樣、上端氣體注入系統(tǒng)管閥內(nèi)氣體和下端氣體注入系統(tǒng)管閥內(nèi)氣體抽真空，達(dá)到所需真空狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉上端氣體注入系統(tǒng)與三軸壓力室之間的截止閥，關(guān)閉下端氣體注入系統(tǒng)與三軸壓力室之間的截止閥，關(guān)閉抽真空系統(tǒng)； 利用上端氣體注入系統(tǒng)，在壓力P1下將上端氣體注入系統(tǒng)的管路和第一高壓注氣泵充滿非吸附性氣體，關(guān)閉非吸附性氣體對(duì)第一高壓注氣泵的供給，使第一高壓注氣泵以壓力P1開(kāi)始獨(dú)立運(yùn)行； 利用下端氣體注入系統(tǒng)，在壓力P1下將下端氣體注入系統(tǒng)的管路和第二高壓注氣泵充滿非吸附性氣體，關(guān)閉非吸附性氣體對(duì)第二高壓注氣泵的供給，使第一高壓注氣泵以壓力P1開(kāi)始獨(dú)立運(yùn)行； (4)、啟動(dòng)三軸壓力室的加熱線圈，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫，到達(dá)指定溫度T1后，三軸壓力室的軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器和下部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值不再變化時(shí)，讀取此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的軸向位移傳感器的測(cè)量位移標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的上部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的中部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值1_和標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加溫后的下部環(huán)向傳感器的測(cè)量位移值Lste^1 (5)、利用恒溫系統(tǒng)使上端氣體注入系統(tǒng)的第一高壓注氣泵和下端氣體注入系統(tǒng)的第二高壓注氣泵內(nèi)氣體達(dá)到恒定溫度T1 ;氣體溫度恒定的標(biāo)準(zhǔn)為泵內(nèi)氣體的體積和壓力穩(wěn)定不再變化； (6)、利用圍壓控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)鋼樣提供圍壓σ&，利用軸壓控制系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)鋼樣提供偏壓odl，待圍壓偏壓穩(wěn)定后，待三軸壓力室的軸向位移傳感器、上部環(huán)向位移傳感器、中部環(huán)向位移傳感器和下部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值不再變化時(shí)，讀取此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的軸向位移傳感器測(cè)量位移值Hsfckvn、標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的上部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值Lstedtn-a、標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的中部環(huán)向位移傳感器測(cè)量位移值kteel-^-n-b，標(biāo)準(zhǔn)鋼樣加圍壓偏壓后的下部環(huán)向位移傳感器的數(shù)值_ ; 真空下施加圍壓偏壓后_施加圍壓偏壓前相比標(biāo)準(zhǔn)鋼樣的軸向應(yīng)變:
10.如權(quán)利要求9所述的圍壓偏壓恒溫環(huán)境下含氣頁(yè)巖吸附應(yīng)變測(cè)試方法，其特征在于，所述的非吸附性氣體為氦氣或氬氣；所述的吸附性氣體為甲烷或二氧化碳。
【文檔編號(hào)】G01B21/32GK103940401SQ201410183114
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】馮夏庭, 陳天宇, 張希巍, 楊成祥, 張鳳鵬, 劉建坡, 劉曉宇 申請(qǐng)人:東北大學(xué)