本發(fā)明屬于頁(yè)巖含氣性測(cè)氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁(yè)巖巖樣密封性檢測(cè)及取芯集氣模擬試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

在天然氣生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是頁(yè)巖氣的生產(chǎn)過(guò)程中，泥頁(yè)巖含氣性對(duì)于評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣資源潛力及有利區(qū)優(yōu)先是至關(guān)重要的直接參數(shù)，但是目前頁(yè)巖含氣量的取樣測(cè)試技術(shù)不夠完備?，F(xiàn)有的評(píng)價(jià)頁(yè)巖含氣量的方法是利用等溫吸附解吸實(shí)驗(yàn)裝置，此方法是將鉆井過(guò)程中返上來(lái)的煤芯進(jìn)行等溫吸附解吸，通過(guò)解吸所得的甲烷含量來(lái)評(píng)估頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的含氣量。若是地下巖石在破碎過(guò)程中損失的氣量較多的話，頁(yè)巖氣現(xiàn)場(chǎng)解吸得到的氣量將是脫離實(shí)際。此方法在游離氣含量比較低的煤層如中高煤階煤層在一定程度上是有效的，但對(duì)于頁(yè)巖而言，雖然其整體含氣量低于中高階煤，但由于其游離氣含氣量普遍較高，在鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中由于頁(yè)巖破碎所逸散的氣量相對(duì)較高，對(duì)于含氣性本來(lái)就較差的泥頁(yè)巖而言，該部分逸散氣量的準(zhǔn)確測(cè)定顯得尤為重要?；谶@種情況，若將鉆井過(guò)程中損失的氣量測(cè)出，再結(jié)合等溫吸附解吸法，將更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)泥頁(yè)巖儲(chǔ)層的含氣性。目前，尚未有類似的能夠測(cè)量在鉆井過(guò)程中由于頁(yè)巖破碎而導(dǎo)致的氣體散失量的裝置。由于泥頁(yè)巖裂縫不發(fā)育但大孔發(fā)育，頁(yè)巖本身的密閉程度較好，在鉆進(jìn)過(guò)程中，只有巖體被破壞的部分的氣體散失，而其內(nèi)部的氣體基本保存完好，為巖芯鉆取過(guò)程損失氣量模擬試驗(yàn)方法提供了基礎(chǔ)條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種頁(yè)巖巖樣密封性檢測(cè)及取芯集氣模擬試驗(yàn)方法，其是在鉆井過(guò)程中頁(yè)巖巖樣進(jìn)行密封處理，先進(jìn)行裂縫檢測(cè)認(rèn)定致密頁(yè)巖氣層最中心的部位氣體沒(méi)有逸出的情況下，再用實(shí)驗(yàn)室中模擬地下的物理?xiàng)l件下，對(duì)巖心進(jìn)行再次鉆進(jìn)，測(cè)出鉆進(jìn)過(guò)程中由于巖石破碎而損失的氣量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種頁(yè)巖巖樣密封性檢測(cè)及取芯集氣模擬試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

一、先在實(shí)際鉆井地點(diǎn)制備巖石柱，巖石柱采用致密頁(yè)巖氣層最中心的部位，在氣體沒(méi)有逸出的情況下，對(duì)巖石柱進(jìn)行密封處理，運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)；

二、將巖石柱放置到巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置內(nèi)進(jìn)行裂縫檢測(cè)；

三、裂縫檢測(cè)合格后的巖石柱放置到巖石取芯集氣裝置內(nèi)進(jìn)行取芯集氣。

步驟二中的巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置包括柜體，柜體內(nèi)設(shè)置有巖樣容納艙、氣體檢測(cè)艙、電動(dòng)四通閥、真空泵和鼓風(fēng)機(jī)，巖樣容納艙呈前端敞口的圓筒形結(jié)構(gòu)，巖樣容納艙前端通過(guò)螺釘固定連接在柜體的前側(cè)內(nèi)壁上，氣體檢測(cè)艙設(shè)置在柜體內(nèi)的底部并與巖樣容納艙通過(guò)密封管接頭相連，氣體檢測(cè)艙內(nèi)安裝有甲烷探測(cè)儀和氣壓檢測(cè)儀，氣體檢測(cè)艙通過(guò)進(jìn)排氣管路與電動(dòng)四通閥的第一個(gè)接口相連，電動(dòng)四通閥的第二個(gè)接口通過(guò)排氣管路與真空泵相連，電動(dòng)四通閥的第三個(gè)接口通過(guò)進(jìn)氣管路與鼓風(fēng)機(jī)相連，電動(dòng)四通閥第四個(gè)接口接空；

柜體前側(cè)外表面安裝有操作面板，操作面板上設(shè)有啟動(dòng)按鈕和急停按鈕，柜體內(nèi)底部安裝有控制柜，操作面板通過(guò)數(shù)據(jù)總線與控制柜相連，甲烷探測(cè)儀通過(guò)一號(hào)數(shù)據(jù)線與控制柜相連，氣壓檢測(cè)儀通過(guò)二號(hào)數(shù)據(jù)線與控制柜相連，電動(dòng)四通閥通過(guò)三號(hào)數(shù)據(jù)線與控制柜相連，控制柜上外延出設(shè)備控制線，設(shè)備控制線分別與真空泵和鼓風(fēng)機(jī)相連；

柜體前側(cè)安裝有與巖樣容納艙對(duì)應(yīng)的艙門(mén)，艙門(mén)上裝有柜體前側(cè)面配合的旋轉(zhuǎn)鎖；旋轉(zhuǎn)鎖鎖緊時(shí)，艙門(mén)將巖樣容納艙密封，旋轉(zhuǎn)鎖開(kāi)啟時(shí)，打開(kāi)艙門(mén)，將巖樣放入或取出巖樣容納艙；柜體右側(cè)外部設(shè)置電源插頭和總電源按鈕，柜體底部安裝有四只萬(wàn)向輪，柜體左側(cè)上部和右側(cè)上部均安裝有一個(gè)把手，柜體內(nèi)安裝有穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源通過(guò)輸出電源線與控制柜連接，穩(wěn)壓電源通過(guò)輸入電源線與電源插頭連接；柜體左側(cè)開(kāi)有柵格透氣孔。

步驟三中的巖石取芯集氣裝置包括立柱，立柱上水平設(shè)置有試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)上固定設(shè)有呈圓筒形結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)筒，試驗(yàn)筒的中心線沿垂直方向設(shè)置，試驗(yàn)筒內(nèi)壁上固定設(shè)有巖石柱定位結(jié)構(gòu)和位于巖石柱周向定位結(jié)構(gòu)上方的巖石柱軸向定位結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)筒上端外側(cè)邊沿水平設(shè)置有安裝盤(pán)，安裝盤(pán)上表面通過(guò)緊固螺栓可拆卸連接有將試驗(yàn)筒密封的密封蓋，密封蓋下表面與安裝盤(pán)上表面之間第一密封圈，密封蓋上設(shè)有下端均與試驗(yàn)筒內(nèi)部連通的注水管、放空管和計(jì)量管；試驗(yàn)臺(tái)下表面連接有與試驗(yàn)筒內(nèi)部連通的排水管，排水管上設(shè)有排水閥；

安裝盤(pán)下表面固定設(shè)有兩個(gè)關(guān)于試驗(yàn)筒中心線對(duì)稱的升降電機(jī)，每個(gè)升降電機(jī)的主軸均垂直向上穿過(guò)安裝盤(pán)并同軸向傳動(dòng)連接有一根絲杠，每根絲杠上均螺紋連接有一個(gè)套筒，兩個(gè)套筒之間通過(guò)一塊安裝板連接，安裝板的中部上表面固定設(shè)有一個(gè)取芯電機(jī)，取芯電機(jī)的主軸垂直向下穿過(guò)安裝板并同軸向傳動(dòng)連接有鉆筒，鉆筒下端圓周邊沿設(shè)置有齒狀的金剛石鉆削刃，鉆筒自上而下穿過(guò)密封蓋伸入到試驗(yàn)筒內(nèi)，密封蓋上設(shè)置有與鉆筒外壁密封配合的第二密封圈；安裝盤(pán)上表面沿垂直方向固定設(shè)有兩根關(guān)于試驗(yàn)筒中心線對(duì)稱的導(dǎo)桿，安裝板上連接有分別對(duì)應(yīng)滑動(dòng)套設(shè)在一根導(dǎo)桿上的導(dǎo)向板；

安裝盤(pán)上表面垂直設(shè)有沿試驗(yàn)筒中心線圓形陣列布置的至少四根支桿，所有支桿上端連接有一個(gè)整體呈圓環(huán)形的水箱，絲杠和導(dǎo)桿均位于水箱的內(nèi)側(cè)，注水管的進(jìn)水口連接在水箱的底部，注水管上設(shè)置有注水閥；

水箱上設(shè)置有真空泵、安裝盤(pán)上設(shè)有儲(chǔ)氣箱，儲(chǔ)氣箱上連接有壓力表，計(jì)量管的上端與儲(chǔ)氣箱連接，計(jì)量管上設(shè)置有計(jì)量球閥，放空管上設(shè)置有放空球閥；

試驗(yàn)臺(tái)上設(shè)置有用于控制升降電機(jī)、取芯電機(jī)以及真空泵啟閉及轉(zhuǎn)速的控制裝置。

巖石柱定位結(jié)構(gòu)設(shè)置有兩層，每層的巖石柱定位結(jié)構(gòu)均包括四根沿試驗(yàn)筒徑向設(shè)置的定位桿，四根定位桿沿試驗(yàn)筒的中心線方向圓周陣列布置，每根定位桿的外端均固定設(shè)在試驗(yàn)筒內(nèi)壁上，每根定位桿內(nèi)端均固定設(shè)有一塊弧形板，四塊弧形板的中心線與試驗(yàn)筒的中心線重合；

巖石柱軸向定位結(jié)構(gòu)包括定位環(huán)板和三塊固定板，定位環(huán)板的圓周外壁固定設(shè)有三塊連接板，三塊沿試驗(yàn)筒中心線圓形陣列布置的固定板，固定板固定設(shè)在試驗(yàn)筒內(nèi)壁上，三塊連接板上分別對(duì)應(yīng)與一塊固定板通過(guò)定位螺栓連接。

步驟二具體包括以下過(guò)程：

1）巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的啟動(dòng)；

2）巖樣容納艙和氣體檢測(cè)艙的校準(zhǔn)；

3）巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)；

4）巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的儀器整理。

步驟1）具體包括以下過(guò)程：

a、將自動(dòng)巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置推放在平整的地面上；

b、將民用220V電源接入巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的電源插頭；

c、按下電源插頭旁的總電源按鈕，巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置內(nèi)各元器件通電。

步驟2）具體包括以下過(guò)程：

A、按下操作面板上的啟動(dòng)按鈕，巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置開(kāi)機(jī)；

B、打開(kāi)艙門(mén)，在操作面板上下達(dá)“氣體清潔”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥自動(dòng)調(diào)整為連通鼓風(fēng)機(jī)和氣體檢測(cè)艙，然后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)一分鐘，為巖樣容納艙和氣體檢測(cè)艙通風(fēng)，消除其中可能存在的干擾氣體；

C、“氣體清潔”程序結(jié)束后，在操作面板上下達(dá)“氣體校準(zhǔn)”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥自動(dòng)調(diào)整為連通電動(dòng)四通閥的第四個(gè)接口和氣體檢測(cè)艙，甲烷探測(cè)儀和氣壓檢測(cè)儀讀數(shù)歸零。

步驟3）具體包括以下過(guò)程：

Ⅰ、“氣體校準(zhǔn)”程序結(jié)束后，打開(kāi)艙門(mén)，將制備好的巖樣置入巖樣容納艙，關(guān)閉艙門(mén)并鎖緊旋轉(zhuǎn)鎖；

Ⅱ、在操作面板上下達(dá)“巖樣檢測(cè)”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥自動(dòng)調(diào)整為連通真空泵和氣體檢測(cè)艙，隨后真空泵啟動(dòng)開(kāi)始為巖樣容納艙和氣體檢測(cè)艙減壓，減壓過(guò)程中甲烷探測(cè)儀和氣壓檢測(cè)儀實(shí)時(shí)讀數(shù)，標(biāo)定氣體檢測(cè)艙內(nèi)的甲烷含量和氣壓值，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，信息反饋在操作面板上，顯示當(dāng)前巖樣內(nèi)部縫隙發(fā)育完好，當(dāng)氣壓值達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，真空泵停止工作，防止艙內(nèi)氣壓過(guò)低引起設(shè)備損壞；

Ⅲ、“巖樣檢測(cè)”程序結(jié)束后，在操作面板上下達(dá)“艙內(nèi)復(fù)壓”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥緩慢地連通的第四個(gè)接口和氣體檢測(cè)艙，為氣體檢測(cè)艙和巖樣容納艙恢復(fù)氣壓。

步驟4）具體包括以下過(guò)程：

①、“艙內(nèi)復(fù)壓”命令結(jié)束后，打開(kāi)艙門(mén)，將巖樣取出；

②、在操作面板上下達(dá)“氣體清潔”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥自動(dòng)調(diào)整為連通鼓風(fēng)機(jī)和氣體檢測(cè)艙，之后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)一分鐘，為巖樣容納艙和氣體檢測(cè)艙通風(fēng)，消除其中存在的甲烷氣體；

③、按動(dòng)電源插頭旁的總電源按鈕，為巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置斷電，將巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置推到歸置位置。

步驟三具體包括以下過(guò)程：

（1）將裂縫檢測(cè)合格的巖石柱放入試驗(yàn)筒中，采集的巖石柱的外徑等于或稍小于弧形板的內(nèi)徑，上下兩層共8塊弧形板的內(nèi)弧面與巖石柱外弧面貼合對(duì)巖石柱進(jìn)行徑向限位，然后將定位環(huán)板放置到巖石柱上端，使用定位螺栓連接固定板和連接板，定位環(huán)板與巖石柱壓接配合，對(duì)巖石柱起軸向限位；

（2）打開(kāi)放空球閥及注水閥，關(guān)閉排水閥和計(jì)量球閥，水箱中的水在高度差作用下經(jīng)注水管流入到試驗(yàn)筒體中，隨著試驗(yàn)筒內(nèi)水面的升高，空氣由放空管排出，第一密封圈和第二密封圈起到避免漏氣和漏水的作用，當(dāng)試驗(yàn)筒體中排完空氣充滿水后，關(guān)閉放空球閥和注水閥；

（3）保持計(jì)量球閥為關(guān)閉狀態(tài)，開(kāi)啟真空泵，對(duì)儲(chǔ)氣箱進(jìn)行抽真空處理，通過(guò)儲(chǔ)氣箱頂部連接的壓力表進(jìn)行儲(chǔ)氣箱內(nèi)部壓力顯示，待儲(chǔ)氣箱抽真空完成后打開(kāi)計(jì)量球閥；

（4）啟動(dòng)取芯電機(jī)及兩個(gè)升降電機(jī)，兩個(gè)升降電機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，升降電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，由于導(dǎo)向板套設(shè)在導(dǎo)桿上限定套筒隨絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒沿絲杠向下運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)套筒之間的安裝板帶動(dòng)取芯電機(jī)實(shí)現(xiàn)向下軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，取芯電機(jī)帶動(dòng)鉆筒旋轉(zhuǎn)，鉆筒下端的金剛石鉆削刃切割巖石柱進(jìn)行取芯；

（5）鉆筒在旋轉(zhuǎn)切割巖石柱的過(guò)程中，試驗(yàn)筒內(nèi)的水對(duì)剛石鉆削刃起到潤(rùn)滑降溫作用，同時(shí)巖石柱內(nèi)部破碎巖石會(huì)釋放氣體，所釋放氣體由于壓差作用進(jìn)入儲(chǔ)氣箱內(nèi)并通過(guò)壓力表顯示儲(chǔ)氣箱內(nèi)氣體壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)在取芯過(guò)程中對(duì)巖石柱所釋放的氣體進(jìn)行收集及顯示；

（6）通過(guò)儲(chǔ)氣箱固有體積及壓力表顯示的壓力換算得到采集氣體的體積；

（7）打開(kāi)排水閥，試驗(yàn)筒內(nèi)的水通過(guò)排水管排出，然后將切割分離的巖芯取出。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明中的巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置可以對(duì)巖樣檢測(cè)采取非接觸檢測(cè)，可以保持巖樣的完整性，免除了傳統(tǒng)方法中對(duì)巖樣的切割整理工作，并且整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，移動(dòng)性好，自動(dòng)化程度高，實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)單，可以在短時(shí)間內(nèi)完成巖樣密封性的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，能顯著后續(xù)取芯集氣實(shí)驗(yàn)的效率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明能夠模擬在頁(yè)巖氣生產(chǎn)過(guò)程中采集巖芯所釋放的氣量，本發(fā)明通過(guò)模擬實(shí)現(xiàn)取芯過(guò)程，同時(shí)采集計(jì)量在取芯過(guò)程中破碎巖芯時(shí)巖芯所釋放的氣量。本發(fā)明是在認(rèn)定致密頁(yè)巖氣層最中心的部位氣體沒(méi)有逸出的情況下，對(duì)此類巖心進(jìn)行密封處理，再用實(shí)驗(yàn)室中模擬地下的物理?xiàng)l件下，對(duì)巖心進(jìn)行再次鉆進(jìn)，測(cè)出鉆進(jìn)過(guò)程中由于巖石破碎而損失的氣量。本發(fā)明與傳統(tǒng)的含氣量評(píng)估方法的結(jié)合，將更加準(zhǔn)確的解決頁(yè)巖氣層含氣性的問(wèn)題，更加有利于頁(yè)巖氣層的評(píng)價(jià)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置外型在一個(gè)視角下的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置外型在另一個(gè)視角下的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置去掉柜體和巖樣容納艙后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中巖石取芯集氣裝置外型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中巖石取芯集氣裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6中鉆筒的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖7所示，本發(fā)明的一種頁(yè)巖巖樣密封性檢測(cè)及取芯集氣模擬試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

一、先在實(shí)際鉆井地點(diǎn)制備巖石柱38，巖石柱38采用致密頁(yè)巖氣層最中心的部位，在氣體沒(méi)有逸出的情況下，對(duì)巖石柱38進(jìn)行密封處理，運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)；

二、將巖石柱38放置到巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置內(nèi)進(jìn)行裂縫檢測(cè)；

三、裂縫檢測(cè)合格后的巖石柱38放置到巖石取芯集氣裝置內(nèi)進(jìn)行取芯集氣。

步驟二中的巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置包括柜體40，柜體40內(nèi)設(shè)置有巖樣容納艙41、氣體檢測(cè)艙42、電動(dòng)四通閥45、真空泵46和鼓風(fēng)機(jī)47，巖樣容納艙41呈前端敞口的圓筒形結(jié)構(gòu)，巖樣容納艙41前端通過(guò)螺釘固定連接在柜體40的前側(cè)內(nèi)壁上，氣體檢測(cè)艙42設(shè)置在柜體40內(nèi)的底部并與巖樣容納艙41通過(guò)密封管接頭48相連，氣體檢測(cè)艙42內(nèi)安裝有甲烷探測(cè)儀43和氣壓檢測(cè)儀44，氣體檢測(cè)艙42通過(guò)進(jìn)排氣管路49與電動(dòng)四通閥45的第一個(gè)接口相連，電動(dòng)四通閥45的第二個(gè)接口通過(guò)排氣管路50與真空泵46相連，電動(dòng)四通閥45的第三個(gè)接口通過(guò)進(jìn)氣管路51與鼓風(fēng)機(jī)47相連，電動(dòng)四通閥45第四個(gè)接口接空；

柜體40前側(cè)外表面安裝有操作面板54，操作面板54上設(shè)有啟動(dòng)按鈕62和急停按鈕63，柜體40內(nèi)底部安裝有控制柜56，操作面板54通過(guò)數(shù)據(jù)總線55與控制柜56相連，甲烷探測(cè)儀43通過(guò)一號(hào)數(shù)據(jù)線57與控制柜56相連，氣壓檢測(cè)儀44通過(guò)二號(hào)數(shù)據(jù)線58與控制柜56相連，電動(dòng)四通閥45通過(guò)三號(hào)數(shù)據(jù)線61與控制柜56相連，控制柜56上外延出設(shè)備控制線59，設(shè)備控制線59分別與真空泵7和鼓風(fēng)機(jī)47相連。

柜體40前側(cè)安裝有與巖樣容納艙41對(duì)應(yīng)的艙門(mén)52，艙門(mén)52上裝有柜體40前側(cè)面配合的旋轉(zhuǎn)鎖53；旋轉(zhuǎn)鎖53鎖緊時(shí)，艙門(mén)52將巖樣容納艙41密封，旋轉(zhuǎn)鎖53開(kāi)啟時(shí)，打開(kāi)艙門(mén)52，將巖樣放入或取出巖樣容納艙41；柜體40右側(cè)外部設(shè)置電源插頭64和總電源按鈕65，柜體40底部安裝有四只萬(wàn)向輪66，柜體40左側(cè)上部和右側(cè)上部均安裝有一個(gè)把手67，柜體40內(nèi)安裝有穩(wěn)壓電源69，穩(wěn)壓電源69通過(guò)輸出電源線68與控制柜56連接，穩(wěn)壓電源69通過(guò)輸入電源線70與電源插頭64連接。柜體40左側(cè)開(kāi)有柵格透氣孔60。

步驟三中的巖石取芯集氣裝置包括立柱1，立柱1上水平設(shè)置有試驗(yàn)臺(tái)2，試驗(yàn)臺(tái)2上固定設(shè)有呈圓筒形結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)筒3，試驗(yàn)筒3的中心線沿垂直方向設(shè)置，試驗(yàn)筒3內(nèi)壁上固定設(shè)有巖石柱定位結(jié)構(gòu)和位于巖石柱周向定位結(jié)構(gòu)上方的巖石柱軸向定位結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)筒3上端外側(cè)邊沿水平設(shè)置有安裝盤(pán)4，安裝盤(pán)4上表面通過(guò)緊固螺栓5可拆卸連接有將試驗(yàn)筒3密封的密封蓋6，密封蓋6呈中間向上凸出的曲面結(jié)構(gòu)，密封蓋6下表面與安裝盤(pán)4上表面之間第一密封圈7，密封蓋6上設(shè)有下端均與試驗(yàn)筒3內(nèi)部連通的注水管8、放空管9和計(jì)量管10；試驗(yàn)臺(tái)2下表面連接有與試驗(yàn)筒3內(nèi)部連通的排水管11，排水管11上設(shè)有排水閥12。

安裝盤(pán)4下表面固定設(shè)有兩個(gè)關(guān)于試驗(yàn)筒3中心線對(duì)稱的升降電機(jī)13，每個(gè)升降電機(jī)13的主軸均垂直向上穿過(guò)安裝盤(pán)4并同軸向傳動(dòng)連接有一根絲杠14，每根絲杠14上均螺紋連接有一個(gè)套筒15，兩個(gè)套筒15之間通過(guò)一塊安裝板16連接，安裝板16的中部上表面固定設(shè)有一個(gè)取芯電機(jī)17，取芯電機(jī)17的主軸垂直向下穿過(guò)安裝板16并同軸向傳動(dòng)連接有鉆筒18，鉆筒18下端圓周邊沿設(shè)置有齒狀的金剛石鉆削刃19，鉆筒18自上而下穿過(guò)密封蓋6伸入到試驗(yàn)筒3內(nèi)，密封蓋6上設(shè)置有與鉆筒18外壁密封配合的第二密封圈20；安裝盤(pán)4上表面沿垂直方向固定設(shè)有兩根關(guān)于試驗(yàn)筒3中心線對(duì)稱的導(dǎo)桿21，安裝板16上連接有分別對(duì)應(yīng)滑動(dòng)套設(shè)在一根導(dǎo)桿21上的導(dǎo)向板22。

安裝盤(pán)4上表面垂直設(shè)有沿試驗(yàn)筒3中心線圓形陣列布置的至少四根支桿23，所有支桿23上端連接有一個(gè)整體呈圓環(huán)形的水箱24，絲杠14和導(dǎo)桿21均位于水箱24的內(nèi)側(cè)，注水管8的進(jìn)水口連接在水箱24的底部，注水管8上設(shè)置有注水閥25。

水箱24上設(shè)置有真空泵26、安裝盤(pán)4上設(shè)有儲(chǔ)氣箱27，儲(chǔ)氣箱27上連接有壓力表28，計(jì)量管10的上端與儲(chǔ)氣箱27連接，計(jì)量管10上設(shè)置有計(jì)量球閥29，放空管9上設(shè)置有放空球閥31。

試驗(yàn)臺(tái)2上設(shè)置有用于控制升降電機(jī)13、取芯電機(jī)17以及真空泵26啟閉及轉(zhuǎn)速的控制裝置39。

巖石柱定位結(jié)構(gòu)設(shè)置有兩層，每層的巖石柱定位結(jié)構(gòu)均包括四根沿試驗(yàn)筒3徑向設(shè)置的定位桿32，四根定位桿32沿試驗(yàn)筒3的中心線方向圓周陣列布置，每根定位桿32的外端均固定設(shè)在試驗(yàn)筒3內(nèi)壁上，每根定位桿32內(nèi)端均固定設(shè)有一塊弧形板33，四塊弧形板33的中心線與試驗(yàn)筒3的中心線重合。

巖石柱軸向定位結(jié)構(gòu)包括定位環(huán)板34和三塊固定板35，定位環(huán)板34的圓周外壁固定設(shè)有三塊連接板36，三塊沿試驗(yàn)筒3中心線圓形陣列布置的固定板35，固定板35固定設(shè)在試驗(yàn)筒3內(nèi)壁上，三塊連接板36上分別對(duì)應(yīng)與一塊固定板35通過(guò)定位螺栓37連接。

步驟二具體包括以下過(guò)程：

1）巖樣（即巖石柱38）內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的啟動(dòng)；

2）巖樣容納艙41和氣體檢測(cè)艙42的校準(zhǔn)；

3）巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)；

4）巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的儀器整理。

步驟1）具體包括以下過(guò)程：

a、將巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置推放在平整的地面上；

b、將民用220V電源接入巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的電源插頭64；

c、按下電源插頭64旁的總電源按鈕65，巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置內(nèi)各元器件通電。

步驟2）具體包括以下過(guò)程：

a、將巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置推放在平整的地面上；

b、將民用220V電源接入巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置的電源插頭64；

c、按下電源插頭64旁的總電源按鈕65，巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置內(nèi)各元器件通電。

步驟3）具體包括以下過(guò)程：

Ⅰ、“氣體校準(zhǔn)”程序結(jié)束后，打開(kāi)艙門(mén)52，將制備好的巖樣置入巖樣容納艙，關(guān)閉艙門(mén)52并鎖緊旋轉(zhuǎn)鎖53；

Ⅱ、在操作面板54上下達(dá)“巖樣檢測(cè)”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥45自動(dòng)調(diào)整為連通真空泵46和氣體檢測(cè)艙42，隨后真空泵46啟動(dòng)開(kāi)始為巖樣容納艙41和氣體檢測(cè)艙42減壓，減壓過(guò)程中甲烷探測(cè)儀43和氣壓檢測(cè)儀44實(shí)時(shí)讀數(shù)，標(biāo)定氣體檢測(cè)艙42內(nèi)的甲烷含量和氣壓值，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，信息反饋在操作面板54上，顯示當(dāng)前巖樣內(nèi)部縫隙發(fā)育完好，當(dāng)氣壓值達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，真空泵46停止工作，防止艙內(nèi)氣壓過(guò)低引起設(shè)備損壞；

Ⅲ、“巖樣檢測(cè)”程序結(jié)束后，在操作面板54上下達(dá)“艙內(nèi)復(fù)壓”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥45緩慢地連通的第四個(gè)接口和氣體檢測(cè)艙42，為氣體檢測(cè)艙42和巖樣容納艙41恢復(fù)氣壓。

步驟4）具體包括以下過(guò)程：

①、“艙內(nèi)復(fù)壓”命令結(jié)束后，打開(kāi)艙門(mén)52，將巖樣取出；

②、在操作面板54上下達(dá)“氣體清潔”命令，此時(shí)電動(dòng)四通閥45自動(dòng)調(diào)整為連通鼓風(fēng)機(jī)47和氣體檢測(cè)艙42，之后啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)47一分鐘，為巖樣容納艙41和氣體檢測(cè)艙42通風(fēng)，消除其中存在的甲烷氣體；

③、按動(dòng)電源插頭64旁的總電源按鈕65，為巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置斷電，將巖樣內(nèi)部裂縫檢測(cè)裝置推到歸置位置。

步驟三具體包括以下過(guò)程：

（1）將裂縫檢測(cè)合格的巖石柱38放入試驗(yàn)筒3中，采集的巖石柱38的外徑等于或稍小于弧形板33的內(nèi)徑，上下兩層共8塊弧形板33的內(nèi)弧面與巖石柱38外弧面貼合對(duì)巖石柱38進(jìn)行徑向限位，然后將定位環(huán)板34放置到巖石柱38上端，使用定位螺栓37連接固定板35和連接板36，定位環(huán)板34與巖石柱38壓接配合，對(duì)巖石柱38起軸向限位；

（2）打開(kāi)放空球閥31及注水閥25，關(guān)閉排水閥12和計(jì)量球閥29，水箱24中的水在高度差作用下經(jīng)注水管8流入到試驗(yàn)筒3體中，隨著試驗(yàn)筒3內(nèi)水面的升高，空氣由放空管9排出，第一密封圈7和第二密封圈20起到避免漏氣和漏水的作用，當(dāng)試驗(yàn)筒3體中排完空氣充滿水后，關(guān)閉放空球閥31和注水閥25；

（3）保持計(jì)量球閥29為關(guān)閉狀態(tài)，開(kāi)啟真空泵26，對(duì)儲(chǔ)氣箱27進(jìn)行抽真空處理，通過(guò)儲(chǔ)氣箱27頂部連接的壓力表28進(jìn)行儲(chǔ)氣箱27內(nèi)部壓力顯示，待儲(chǔ)氣箱27抽真空完成后打開(kāi)計(jì)量球閥29；

（4）啟動(dòng)取芯電機(jī)17及兩個(gè)升降電機(jī)13，兩個(gè)升降電機(jī)13的轉(zhuǎn)速相同，升降電機(jī)13帶動(dòng)絲杠14轉(zhuǎn)動(dòng)，由于導(dǎo)向板22套設(shè)在導(dǎo)桿21上限定套筒15隨絲杠14轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著絲杠14的轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒15沿絲杠14向下運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)套筒15之間的安裝板16帶動(dòng)取芯電機(jī)17實(shí)現(xiàn)向下軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，取芯電機(jī)17帶動(dòng)鉆筒18旋轉(zhuǎn)，鉆筒18下端的金剛石鉆削刃19切割巖石柱38進(jìn)行取芯；

（5）鉆筒18在旋轉(zhuǎn)切割巖石柱38的過(guò)程中，試驗(yàn)筒3內(nèi)的水對(duì)剛石鉆削刃起到潤(rùn)滑降溫作用，同時(shí)巖石柱38內(nèi)部破碎巖石會(huì)釋放氣體，所釋放氣體由于壓差作用進(jìn)入儲(chǔ)氣箱27內(nèi)并通過(guò)壓力表28顯示儲(chǔ)氣箱27內(nèi)氣體壓力變化，從而實(shí)現(xiàn)在取芯過(guò)程中對(duì)巖石柱38所釋放的氣體進(jìn)行收集及顯示；

（6）通過(guò)儲(chǔ)氣箱27固有體積及壓力表28顯示的壓力換算得到采集氣體的體積；

（7）打開(kāi)排水閥12，試驗(yàn)筒3內(nèi)的水通過(guò)排水管11排出，然后將切割分離的巖芯取出。

本實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。