專利名稱：一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于地質(zhì)勘探巖石實驗范疇，涉及一種在三軸應力作用和氣體吸附狀態(tài)下 煤巖彈性測試系統(tǒng)，可以模擬研究地震波在地層溫度、壓力和地層流體狀態(tài)的煤巖/層的 傳播特征。
背景技術：
高溫高壓巖石地球物理性質(zhì)測試是研究在特殊的高溫高壓狀態(tài)下巖石表現(xiàn)出的 各種不同物理性質(zhì)，即利用一定規(guī)格的巖石樣品通過模擬巖石在地層所處環(huán)境，溫度和壓 力和巖石孔隙充填不同流體，認識和研究巖石地球物理性質(zhì)，也可對地震及有關現(xiàn)象，特別 是波動現(xiàn)象的機理進行研究，它是巖石地球物理學的一個重要組成部分。巖石地球物理學 研究中最普遍使用的一種方法是超聲波測試方法，通過超聲波在巖石樣品中的傳播觀測對 地震波在各種地質(zhì)體中的傳播進行室內(nèi)模擬觀測，并根據(jù)觀測結(jié)果進行巖石地球物理性質(zhì) 研究和地震學研究。利用它可以解釋地球物理勘探中出現(xiàn)的許多現(xiàn)象，找出引起這些現(xiàn)象 的原因，巖石地球物理學已經(jīng)成為地震方法進行石油、天然氣、煤及煤層氣、頁巖氣和地下 水等礦藏資源勘探和開采的重要基礎，從而極大地推動了地震學理論的發(fā)展。目前，對不同巖石孔隙特點，巖石地球物理性質(zhì)測試實驗采用不同的方法?？紫遁^ 大(> IOum)的巖石，如果孔隙內(nèi)的流體是石油和水這樣的液體，一般預先在其它裝置上將 液體充填巖石孔隙內(nèi)，確定巖石孔隙的流體飽和程度，再移入測試系統(tǒng)的高壓倉進行超聲 波測試實驗。如果孔隙內(nèi)的流體是氣體，就直接將樣品放入測試系統(tǒng)高壓倉內(nèi)再注入氣體 即可進行超聲波測試實驗。煤層氣是煤地層在漫長的煤化作用過程中經(jīng)生物化學和熱解作 用所生成的，它的賦存形式主要是吸附在煤基質(zhì)的顆粒表面，所以，煤巖吸附氣體的空間是 微米-納米級的。不能采用煤巖樣品在其它裝置內(nèi)預先吸附，再減壓后移入測試系統(tǒng)高壓 倉的方法；而直接將煤巖樣品直接放入測試系統(tǒng)高壓倉的方法，無法達到煤巖樣品在氣體 吸附下的超聲波速度測試。但是，只有在高溫高壓和吸附氣體狀態(tài)下得到的地球巖石物理 性質(zhì)數(shù)據(jù)，才是接近地層環(huán)境的數(shù)據(jù)，對地球物理基礎理論研究更為重要。由于煤層氣的主 要賦存形式是吸附，所以，在煤層氣的地震巖石物理研究中，模擬地層條件，就意味著不僅 需要模擬測試煤巖樣品在地層壓力和地層溫度條件下的波速，而且還需要模擬測試煤巖樣 品在一定的溫壓條件下煤層氣吸附的狀態(tài)。因此，目前對吸附氣體的煤巖地球物理性質(zhì)測 試實驗還沒法實現(xiàn)，不能滿足煤層氣巖石地球物理學研究的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提出了一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)及其方法。本發(fā)明克服現(xiàn)有的高溫高壓巖石物理實驗測試裝置難以實現(xiàn)吸附氣體后煤巖物 性參數(shù)實驗的不足，同時設計了計算機控制和設定測試數(shù)據(jù)采集的過程，進行連續(xù)自動采 集數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出了一種在實驗室內(nèi)真實模擬地層條件吸附氣體后及其吸附過程中煤巖樣彈性參數(shù)自動連續(xù)測試裝置。本發(fā)明不僅可在吸附甲烷氣或氮氣后煤巖在地層溫度、壓 力下自動、連續(xù)的彈性參數(shù)測試，獲得不同氣體吸附量的彈性參數(shù)變化曲線，同時還可以實 現(xiàn)吸附狀態(tài)的頁巖樣彈性參數(shù)測試和其它巖樣的彈性參數(shù)測試。本發(fā)明所采用的技術方案是—種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)模擬地層條件，對巖樣在氣體吸附 過程的各參數(shù)連續(xù)測試并采集；所述系統(tǒng)包括樣品池，流體供給及計量模塊，壓力加載及溫度控制模塊，信號發(fā)射 及接收模塊和計算機；>所述流體供給及計量模塊包括增壓泵和流體計量裝置；通過所述增壓泵將高壓 流體通入樣品池，所述流體計量裝置用于計量流體壓力及流量；所述流體供給及計量模塊與計算機連接，用于傳輸計量及設定數(shù)據(jù)；實施中，所述流體供給及計量模塊中的流體為氣體；且所述增壓泵為試驗提供高 壓甲烷氣或氮氣；所述流體計量裝置為超高壓計量泵，用于煤層氣吸附中提供精密流量和穩(wěn)定壓力 超高壓計量的裝置，采用雙缸泵，流量為0. 0001 25ml/min ；所述超高壓計量泵與所述計算機連接。>所述壓力加載及溫度控制模塊包括壓力裝置，壓力加載控制裝置和溫度控制裝 置；所述壓力加載及溫度控制模塊與計算機連接，用于傳輸信號；實施中，所述壓力加載及溫度控制模塊為三軸壓力加載與溫度控制模塊；其中包 含壓力倉、軸向壓力、環(huán)向壓力和孔隙壓力的加載控制端、超壓保護裝置、溫度控制裝置及 柱塞；所述壓力倉是圓柱筒，筒體兩端有端蓋，端蓋有中心通孔可通過管線與流體計量系統(tǒng) 連接，筒體有液壓油注入孔用管線與油箱連接，筒體有活塞和活塞桿。所述樣品池設置在所 述壓力倉內(nèi)；所述壓力加載控制端和溫度控制裝置與所述計算機連接，用于傳輸數(shù)據(jù)。>所述信號發(fā)射及接收模塊包括信號發(fā)生器，放大器及信號轉(zhuǎn)換器，存儲器；所述 信號發(fā)射及接收模塊與所述計算機連接，將采集到的信號傳輸給計算機；所述信號發(fā)射及接收模塊為超聲波發(fā)射與接收模塊，發(fā)射信號為超聲波信號；包 括脈沖信號發(fā)生器、放大器、示波器、存儲器以及一對超聲波換能器；所述一對超聲波換能 器分別設置在所述樣品池兩端，一個為發(fā)射端換能器，另一個為接收端換能器；所述脈沖信 號發(fā)生器與所述發(fā)射端換能器連接；所述接收端換能器經(jīng)放大器與示波器和計算機連接。所述計算機用于確定供氣壓力和流量，設定采集的氣體吸附量值和間隔，供氣時 間和間隔；并確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓 壓力恒定時長，實驗溫度，設定加載順序；以及測試分析程序。本發(fā)明基于所述系統(tǒng)采用的一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集方法，所述方法預設在 計算機內(nèi)，并設定進行超聲波信號采集的氣體吸附量值和間隔，通過通信端口送給超聲波 發(fā)射與接收控制盒，根據(jù)超高壓計量泵反饋的數(shù)據(jù)，確定超聲波發(fā)射接收以及采集的動作， 進行連續(xù)采集。所述方法的采樣步驟如下①.設定供氣壓力和流量，預設測試采集的氣體吸附量值和間隔或者供氣時間和 間隔；
②.確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓 壓力恒定時長，設定加載順序；③.設定實驗溫度，并通過溫度控制裝置進行溫度控制；④.根據(jù)所述計量泵反饋的數(shù)據(jù)，若氣體吸附量達到設定值時，對樣品進行壓力 加載；⑤.系統(tǒng)達到采集條件時，計算機向超聲波發(fā)射與接收控制盒發(fā)射啟動信號，同 時信號實時顯示在示波器中，進行信號數(shù)據(jù)采集并在計算機中記錄采集數(shù)據(jù)；⑥.改變下一次采集的條件；⑦.重復④直至所有實驗測試數(shù)據(jù)采集完成；⑧.回調(diào)保存的信號，用測試分析軟件進行分析，保存并輸出巖樣測試結(jié)果。本發(fā)明采用所述的系統(tǒng)和方法進行巖樣實驗的應用，所述系統(tǒng)和方法應用在對吸 附甲烷氣的煤巖或頁巖樣品進行檢測中，對于如砂巖樣、碳酸鹽巖樣、火成巖樣的常規(guī)巖樣 同樣可以適用，只是省去有關氣體吸附環(huán)節(jié)，直接進行檢測。本發(fā)明實現(xiàn)在一定的溫壓條件下吸附甲烷氣的煤巖/頁巖樣品的彈性參數(shù)測試， 其吸附量和彈性參數(shù)都是由測試數(shù)據(jù)通過簡單的計算得到，結(jié)果準確可信。在氣體吸附過 程中連續(xù)測試，確保了測試環(huán)境的一致，提高了實驗測試精度和效率，節(jié)約了實驗時間和成 本。在氣體富集過程自動、連續(xù)測試，自動獲得吸附量與彈性參數(shù)關系曲線，有助于我們 對煤層氣頁巖氣的地球物理相應特征的認識，對煤層氣、頁巖氣資源勘探開發(fā)、礦井超前探 測、煤礦安全等研究工作有巨大幫助，將產(chǎn)生非常顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理模塊示意圖；圖2是本發(fā)明系統(tǒng)實施例結(jié)構圖；圖3是本發(fā)明系統(tǒng)實施例結(jié)構圖。上述各幅附圖將結(jié)合具體實施方式
加以說明
具體實施例方式圖1是本發(fā)明的工作原理模塊框圖。本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案為三軸壓力倉跟氣體供給與計量控制 裝置連接，對壓力倉內(nèi)樣品進行吸附實驗和準確計量氣體吸附量，同時在高壓倉的蓋帽采 用凹式結(jié)構安裝超聲波換能器，并與超聲波發(fā)射/接收裝置結(jié)合，實現(xiàn)了吸附氣體(如甲烷 氣、氮氣)樣品的超聲波速度測試，整套流程通過計算機控制，設定彈性參數(shù)測試數(shù)據(jù)采集 的時間并自動連續(xù)記錄測試結(jié)果?！N巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由流體供給與計量控制模塊、壓力加載與溫度 控制模塊、超聲波發(fā)射與接收模塊、計算機等四部分組成，可以完成氣體吸附狀態(tài)下巖石樣 品彈性參數(shù)測試的指標要求。發(fā)明內(nèi)容如下①流體供給與計量控制模塊、壓力加載與溫度控制模塊、超聲波發(fā)射與接收模塊、 計算機組成的氣體吸附狀態(tài)下煤巖彈性參數(shù)測試系統(tǒng)硬件架構。地層中的氣體吸附是在一定溫度和壓力下進行的。氣體增壓泵為氣體吸附試驗提供高壓甲烷氣、氮氣等氣體，來模擬地層壓力。通過氣體增壓泵內(nèi)置氣動換向機構，驅(qū)動直 線氣缸作自動往復運動，以帶動下面柱塞泵作吸氣、排氣工作，達到輸出高壓壓縮氣體。超高壓計量泵用于煤層氣吸附中提供精密流量和穩(wěn)定壓力超高壓計量的裝置，采 用雙缸泵，流量0. 0001 25ml/min，與計算機連接，可在計算機上進行設定流量和壓力。 并由計算機自動記錄和保存。壓力加載與溫度控制模塊由壓力倉、軸向壓力、環(huán)向壓力和孔隙壓力加載控制、超 壓保護、溫度控制、各類專用柱塞等組成，其中軸向壓力、環(huán)向壓力和孔隙壓力互相獨立，單 獨控制，可以實現(xiàn)三軸應力測量。所述壓力倉是圓柱筒，筒體兩端有端蓋，端蓋有中心通孔 可通過管線與流體計量系統(tǒng)連接，筒體有液壓油注入孔用管線與油箱連接，筒體有活塞和 活塞桿。所述樣品池設置在所述壓力倉內(nèi)；所述壓力加載控制端和溫度控制裝置與所述計 算機連接，用于傳輸數(shù)據(jù)。超聲波發(fā)射與接收模塊由脈沖信號發(fā)生器、放大器、示波器、存儲器以及超聲波換 能器組成。超聲波換能器安裝在壓力倉端蓋內(nèi)，所述壓力倉端蓋采用凹式結(jié)構，可將超聲波 換能器裝入，使超聲波換能器既能承受高壓又不影響超聲波信號的發(fā)射和接收。在氣體吸 附過程，進行實時連續(xù)超聲波測試實驗。②一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集方法的自動連續(xù)采集流程預先在計算機控制程序中設定進行超聲波信號采集的氣體吸附量值和間隔，通過 通信口送給超聲波發(fā)射與接收控制盒，根據(jù)超高壓計量泵反饋的數(shù)據(jù)，確定超聲波發(fā)射接 收以及采集的動作，進行連續(xù)采集。連續(xù)采樣基本步驟如下1)設定供氣壓力和流量，預設測試采集的氣體吸附量值和間隔或者供氣時間和間 隔；2)確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓壓 力恒定時長，設定加載順序；3)設定實驗溫度，并通過溫度控制裝置進行溫度控制；4)根據(jù)所述計量泵反饋的數(shù)據(jù)，若氣體吸附量達到設定值時，對樣品進行壓力加 載；5)系統(tǒng)達到采集條件時，計算機向超聲波發(fā)射與接收控制盒發(fā)射啟動信號，同時 信號實時顯示在示波器中，進行信號數(shù)據(jù)采集并在計算機中記錄所采集數(shù)據(jù)；6)改變下一次采集的條件；7)重復4)直至所有實驗測試數(shù)據(jù)采集完成；8)回調(diào)保存的信號，用測試分析軟件進行分析，保存并輸出巖樣測試結(jié)果。由圖2和圖3組成一個實施例。圖2中氣罐1、氣體增壓泵2、超高壓注入泵2A、 穩(wěn)壓泵3、超高壓計量泵4、標準罐5、活塞容器6、加濕器7油水/氣水計量8、回壓閥9、流量 計10、加壓泵11、壓力傳感器12、油路分配器13、油箱14、三軸壓力室15、軸向壓力控制16、 溫度傳感器17、閥門18、活塞19、活塞桿20、真空泵21、壓力傳感器22、液壓油注入孔23。圖3中樣品池M、超聲波換能器(發(fā)射)25、超聲波換能器(接收)沈、脈沖發(fā)生 器27、信號選擇開關觀、信號接收器四、信號放大器30、數(shù)值存儲顯示器31、采集卡32、計 算機33。
實施中，流體供給與計量控制模塊包括氣源或氣罐1與氣體增壓泵2連接，氣體 通過氣體增壓泵增壓，高壓氣體送到穩(wěn)壓泵3穩(wěn)壓后，通過與標準罐5連接的管路送到標準 罐5，再依次通過閥門18和超高壓計量泵4、真空泵21與壓力倉上端蓋19.端蓋凹槽內(nèi)安 裝超聲波換能器，端蓋與超聲波換能器做在一起連接，壓力倉端蓋19，20中心有一注氣孔， 其直徑0. 2-3mm,通過注氣孔使得氣體與巖樣18接觸和連接，從下端蓋20與流量計10連 接，通過回壓閥9進入油水/氣水計量器8進行計量。加濕器7是與氣體穩(wěn)壓泵3、閥門18 相連，用于氣體加濕，防止干燥氣體在驅(qū)替過程帶走一部分煤心(巖心)中的水分，影響測 試精度。活塞容器6分別與超高壓注入泵2A和壓力倉下端蓋20注入孔相連，閥門與標準 罐5、加潮器7和活塞容器6相連，活塞容器6用于儲存驅(qū)替液(油、水)，同時起緩沖作用， 使輸出的液體更加平穩(wěn)。實施中，壓力加載與溫度控制模塊包括軸壓裝置，環(huán)向壓力裝置和溫度裝置；軸向 壓力裝置在樣品池18的上下兩端，在樣品池上端連接軸向壓力泵16、壓力傳感器22、活塞 桿20和活塞19，活塞與上端蓋相連。軸壓裝置通過壓力控制模塊與采集卡沈、計算機27 連接；油箱14 一端與超高壓壓力泵11連接，另一端與壓力倉15的液壓注入孔23連接，液 壓油進入壓力倉15內(nèi)，對樣品池18形成環(huán)向壓力模擬地層壓力(最大環(huán)壓為140Mpa)，超 高壓壓力泵與壓力傳感器12連接，再與壓力倉的下端蓋20上的液壓油通孔連接形成環(huán)路， 環(huán)向壓力裝置(壓力傳感器，超高壓壓力泵)與采集卡沈、計算機27連接，通過壓力控制模 塊進行控制和信號傳遞。油箱14與注排油閥門13相連，在壓力控制模塊中設有超壓保護 裝置。在樣品池上安裝溫度傳感器17，并與采集卡沈、計算機27連接，通過溫度控制模塊 進行溫度控制和信號傳遞。實施中，超聲波發(fā)射與接收模塊包括高壓脈沖器發(fā)射器27與計算機33、超聲波換 能器(發(fā)射)26和數(shù)值存儲示波器31連接，巖樣M用密封材料密封，安放在壓力倉15內(nèi)， 巖樣M上端與超聲波換能器(發(fā)射)25、下端與超聲波換能器(接收) 連接，超聲波換能 器(接收)26與信號接收器四再與信號放大器30連接，信號經(jīng)過信號放大送到數(shù)值存儲 示波器31和通過數(shù)據(jù)采集卡32送到計算機33保存。信號選擇開關觀分別與計算機33、 高壓脈沖器發(fā)射器27、超聲波換能器(發(fā)射)25和超聲波換能器(接收)沈連接便于計算 機控制。一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應用，它包括如下步驟1)將巖石樣品加工成圓柱形試樣；2)將圓柱形試樣用密封材料密封，安放在樣品池內(nèi)，在樣品池內(nèi)安裝好溫度傳感 器，連接好超聲波換能器與信號發(fā)生器，顯示器，圓柱形試樣兩端通過壓力倉端蓋與注氣管 路連接，壓力倉端蓋與圓柱形試樣接觸。3)向壓力倉注滿液壓油；4)將高壓計量泵、標準罐內(nèi)氣體排出，將活塞推至頂端，關閉氣罐的閥門，打開管 路中的所有閥門，啟動真空泵，系統(tǒng)抽真空；5)關閉和真空泵的連接閥門，關閉真空泵。6)設置有關實驗參數(shù)①設定供氣壓力和流量，預設測試采集的氣體吸附量值和間隔或者供氣時間和間 隔；8
②確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓壓 力恒定時長，設定加載順序；③設定實驗溫度，并通過溫度控制裝置進行溫度控制；7)打開氣罐閥門。8)利用主控軟件依次打開氣體增壓泵，穩(wěn)壓泵，超高壓計量泵，加濕器和軸向壓力 泵，環(huán)向壓力泵。9)系統(tǒng)根據(jù)所述計量泵反饋的數(shù)據(jù)，若氣體吸附量達到設定值時，對樣品進行壓 力加載；10)系統(tǒng)達到采集條件時，計算機向超聲波發(fā)射與接收控制盒發(fā)射啟動信號，同時 信號實時顯示在示波器中，進行信號數(shù)據(jù)采集并在計算機中記錄所采集數(shù)據(jù)；11)改變下一次采集的條件，等待下一次采集的啟動信號；12)重復9)-11)直至所有實驗測試數(shù)據(jù)采集完成；13)回調(diào)保存的信號，用測試分析軟件進行分析，保存并輸出巖樣測試結(jié)果。上述技術方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領域內(nèi)的技術人員而言，在本 發(fā)明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實施方式
所描述的結(jié)構，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制 性的意義。
權利要求
1.一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)模擬地層條件，對巖樣在氣體吸附過 程的彈性參數(shù)連續(xù)測試并采集；其特征在于，所述系統(tǒng)包括樣品池，流體供給及計量模塊，壓力加載及溫度控制模塊，信號發(fā)射及接 收模塊和計算機；所述流體供給及計量模塊包括增壓泵、穩(wěn)壓泵、和流體計量裝置；通過所述增壓泵將氣 體增壓后經(jīng)過標準罐通入樣品池，所述流體計量裝置用于計量流體壓力及流量；所述流體 供給及計量模塊與計算機連接，用于傳輸計量及設定參數(shù)；所述壓力加載及溫度控制模塊包括壓力裝置，壓力加載控制裝置和溫度控制裝置；所 述壓力加載及溫度控制模塊與計算機連接，用于傳輸信號；所述信號發(fā)射及接收模塊包括信號發(fā)生器，放大器及信號轉(zhuǎn)換器，存儲器；所述信號發(fā) 射及接收模塊與所述計算機連接，將采集到的信號傳輸給計算機.
2.根據(jù)權利要求1所述一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述流體供給及計量模塊中的流體為氣體；且所述增壓泵為試驗提供高壓甲烷氣或氮 氣，最大供氣壓力40Mpa ；所述流體計量裝置為超高壓計量泵和標準罐，超高壓計量泵用于煤層氣吸附中提 供精密流量和穩(wěn)定壓力超高壓計量的裝置，采用雙缸泵，其壓力最大為140MPa，流量為 0. 0001 25ml/min ；標準罐用于煤層氣吸附模擬試驗流程中標定壓力倉內(nèi)剩余空氣，使測 得的氣體數(shù)據(jù)更準確；所述超高壓計量泵與所述計算機連接。
3.根據(jù)權利要求1所述一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力加載及溫度控制模塊包含壓力倉、軸向壓力、環(huán)向壓力和孔隙壓力的加載控 制端、超壓保護裝置、加溫裝置、溫度控制裝置及柱塞；所述壓力倉是圓柱筒，筒體兩端有端 蓋，端蓋有中心通孔，通過管線與流體供給及計量模塊連接，筒體有液壓油注入孔用管線與 油箱連接，筒體有活塞和活塞桿；所述樣品池設置在所述壓力倉內(nèi)；所述壓力加載控制端 和溫度控制裝置與所述計算機連接，用于傳輸數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求3所述一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述超壓保護裝置的最大壓力值為HOPma ；所述加溫裝置的溫度控制在120°C以下； 所述壓力倉筒體兩端有端蓋，端蓋有中心通孔的直徑0. 2-3mm。
5.根據(jù)權利要求1所述一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射及接收模塊為超聲波發(fā)射與接收模塊，發(fā)射信號為超聲波；包括脈沖信 號發(fā)生器、放大器、示波器、存儲器以及一對超聲波換能器；所述一對超聲波換能器分別設 置在所述樣品池兩端，一個為發(fā)射端換能器，另一個為接收端換能器；所述脈沖信號發(fā)生器 與所述發(fā)射端換能器連接；所述接收端換能器經(jīng)放大器與示波器和計算機連接。
6.根據(jù)權利要求1-5之一所述一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機用于確定供氣壓力和流量，設定測試采集的氣體吸附量值和間隔，供氣時 間和間隔；并確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓 壓力恒定時長，實驗溫度，設定加載順序；以及測試分析程序。
7.基于權利要求1-6之一所述系統(tǒng)采用的一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集方法，其特征 在于，所述方法預設在計算機內(nèi)，并設定進行超聲波信號采集的氣體吸附量值和間隔，通過通信端口送給超聲波發(fā)射與接收控制盒，根據(jù)超高壓計量泵反饋的數(shù)據(jù)，確定超聲波發(fā)射 接收以及采集的動作，進行連續(xù)采集。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述方法 的采樣步驟如下①.設定供氣壓力和流量，預設采集的氣體吸附量值和間隔或者供氣時間和間隔；②.確定超聲波測試的軸向、環(huán)向和孔隙流體壓力值，及其壓力加載步長，保持壓壓力 恒定時長，設定加載順序；③.設定實驗溫度，并通過溫度控制裝置進行溫度控制；④.根據(jù)所述計量泵反饋的數(shù)據(jù)，若氣體吸附量達到設定值時，對樣品進行壓力加載；⑤.系統(tǒng)達到采集條件時，計算機向超聲波發(fā)射與接收控制盒發(fā)射啟動信號，同時信 號實時顯示在示波器中，進行信號數(shù)據(jù)采集并在計算機中記錄采集數(shù)據(jù)；⑥.改變下一次測試采集的條件；⑦.重復④直至所有實驗測試數(shù)據(jù)采集完成；⑧.回調(diào)保存的信號，用測試分析軟件進行分析，保存并輸出巖樣測試結(jié)果。
9.采用權利要求1-8之一所述的系統(tǒng)和方法進行巖樣實驗的應用，其特征在于，所述 系統(tǒng)和方法應用在對吸附氣體后煤巖或頁巖樣品進行檢測中，對于如砂巖樣、碳酸鹽巖樣、 火成巖樣的常規(guī)巖樣進行檢測。
全文摘要
本發(fā)明為一種巖石樣品檢測及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本系統(tǒng)可實現(xiàn)在氣體吸附狀態(tài)下巖樣的彈性參數(shù)測試，采用將三軸壓力倉跟氣體供給與計量控制裝置連接，對倉內(nèi)樣品進行吸附和準確計量吸附量，同時在(高)壓力倉的蓋帽上安裝超聲波換能器，并與超聲波發(fā)射/接收裝置結(jié)合，真正達到甲烷吸附煤巖彈性參數(shù)的測試，該系統(tǒng)可以在氣體吸附、氣體富集過程中自動連續(xù)測試，確保了測試環(huán)境的一致，獲得吸附量與彈性參數(shù)關系曲線，提高了實驗測試精度和效率，節(jié)約了實驗時間和成本。本發(fā)明對甲烷氣富集機理模擬及其巖石物理特性實驗測試有機結(jié)合在一起，可用于煤層氣和頁巖氣的地震勘探方法研究、礦井超前探測、煤礦安全研究等。
文檔編號G01V1/00GK102053253SQ20091023677
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者傅星菊, 周楓, 張國保, 趙群, 邵志東, 馬中高 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院