Устройство для определения пористости и проницаемости материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N15/08 

жащее герметичный держатель образца, помещенный в уплотнитель в виде резинового станка с отверстием в дне, механизм прижима уплотнения, систему вакуумирования и отвода газа.

Работа устройства основана на компенсации измерительным прессом давления газа при перепуске его в камеру держателя до и после сжатия рези- нового стакана, в котором расположен образец горной породы. По результатам испытаний определяют объем твердой фазы (скелета) и объем пор и вычисляют коэффициент пористости. Пропус- кая газ через образец, определяют его проницаемость, измеряя расход газа и среднее давление в образце.

К недостаткам известного устройства относятся возможность поврежде- ния боковой поверхности образцов рыхлых и слабосцементированных пород при сжатии толстостенного резинового стакана, необходимость передачи значительного усилия, требуемого для сжатия стакана, а также необходимость повторного вакуумирования образца после определения объема скелета.

Цель изобретения - повышение достоверности и обеспечение возможности испытаний образцов разной высоты

Поставленная цепь достигается тем, что в-устройстве для определения пористости и проницаемости образцов горных пород, содержащем герметичный держатель образца, помещенный в нем уплотнитель в виде резинового ста кана с отверстием в дне, механизм прижима уплотнителя, систему подвода газа и компенсации давления и систему вакуумирования и отвода газа, подсоединенные к держателю, уплотнитель установлен дном на верхнем торце образ-1 ца и на основании держателя, а механизм прижима выполнен в виде диска с торцовым уплотнением и направляющей, навернутого на резьбовую часть уплотненного валика, установленного в неподвижной крышке держателя, а, кроме того, диаметр торцового уплотнения диска равен диаметру уплотненного валика и под уплотнителем расположена шайба с резьбовым отверстием

Устранение необходимости бокового обжима образцов материалов, достигаемое такой конструкцией, исключает возможность разрушения боковой по- верхности образцов рыхлых и слабоце-

монтированных пород, значительно

Q

0 5

5

0

5

0

5

0

уменьшает усилие, необходимое для уплотнения образца, и исключает необходимость повторного вакуумирования образца с В качестве уплотнения может быть использован тонкостенный резиновый стакан или эластичная оболочка, что позволяет испытать образцы, имеющие дефекты боковой поверхности. Размещение под уплотнителем шайбы с резьбовым отверстием позволяет испытывать образцы разной высоты и обеспечивает удобство их установки и извлечения из держателя.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства о

Устройство содержит герметичный держатель 1, закрытый герметичной крышкой 2, в которой установлен валик 3, уплотненный резиновым кольцом 4. На нижнюю резьбовую часть валика 3 навернут диск 5 с торцовым уплот- нительным кольцом 6„ Для поступательного перемещения диска 5 служит направляющая шпонка 7.

Образец 8 горной породы установлен торцом на основании держателя и герметизирован с помощью резинового уплотнителя 9, имеющего форму стакана с отверстием в дне. Для установки и извлечения образца 8 горной породы из держателя 1 служит шайба 10 с резьбовым отверстием, используемая при испытаниях образцов,- имеющих высоту меньшую, чем высота уплбтни- теля 9°

Система подвода газа и компенсации давления содержит вентиль 11, служащий для сообщения цилиндра пресса 12 с держателем, и вентиль 13, служащий для заполнения цилиндра пресса сжатым газом. Ось маховика k пресса 12 с помощью шестерен соединена со счетчиком 15 объема. Давление газа контролируется манометром 16.

Система вакуумирования и отвода газа содержит вентили 17 и 18 для соединения камеры держателя с ваку- умнасосом и вентиль 19 для сообщения с атмосферным давлением,, вакуум контролируется с помощью вакуумметра 20.

Определение пористости и проница- емости образцов горных пород и других пористых тел производят следующим образом.

Образец 8 вместе с шайбой 10 и уплотнителем 9 устанавливают на основании держателя 1, Затем держатель закрывают крышкой 2. При этом диск 5 должен находиться в крайнем верхнем положении, чтобы между уплотни- тельным кольцом 6 и торцом уплотнителя 9 был за зор.

При закрытых вентилях 11 и 19 и открытых вентилях 17 и 18 вакууми- руют камеру держателя 1 с образцом 8 горной породы. Далее поворотом валика 3 прижимают диск 5 к торцу уплотнителя 9 разделяя камеру держателя на две части. После этого закрывают вентили 17 и 18 и открывают вентиль 18, заполняя цилиндр пресса 12 сжатым газом. Зафиксировав значение давления манометром 16, закрывают вентиль 13 и открывают вентиль 11 При этом сжатый газ поступает в камеру держателя, плотно прижимая уплотнитель к поверхности образца 8 горной породы.

Поршем пресса 12, установленным предварительно в положение максимального объема, поднимают давление сжатого газа до начального, зафиксированного манометром 16 значения При этом объем, считываемый по счетчику 15, равен объему горной породы с учетом объема камеры держателя и паразитных объемов (объем уплотнителя, отверстий и трубопроводов), которые определяются при градуировке устройства.

Затем, повернув валик 3, поднимают диск 5, сообщая полость образца 8 горной породы с камерой держателя 1. Описанным способом определяют по счетчику 15 объем газа, вошедшего в поры образца 8 горной породы, с уч том постоянного объема отверстий в системе отвода газа. Определив таким образом объем образца и объем его порового пространства, вычисляют коэффициент пористости„

С помощью предлагаемого устройства можно также непосредственно определить объем твердой фазы (скелета) образца, для чего после вакуумирова- ния камеры держателя диск 5 не прижимают к торцу уплотнителя 9, а заполняют камеру держателя 1 сжатым газом и описанным способом определяют объем скелета.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

После определения пористости образца открывают вентили 13 и 19 и пропускают газ через образец горной породы, измеряя расход газа и перепад давления на образце. По данным испытаний определяют коэффициент проницаемости.

Возможность определения пористости и проницаемости рыхлых и слабосцементированных пород на образцах разного размера значительно расширяет область применения предлагаемого устройства и повышает производительность труда исследователей.

Изобретение может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел в нефтяной, газовой, строительной и в других от- раслях промышленности.

Формула изобретения

1 о Устройство для определения пористости и проницаемости материалов, содержащее герметичный держатель образца, размещенный в нем уп- лотнитель в виде резинового стакана

с отверстием в дне, механизм прижима уплотнителя, систему подвода газа и компенсации давления, а также систему вакуумирования и отвода газа,

соединенные с держателем, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, резиновый стакан закреплен своим краем на основании держателя-, устройство дополнительно содержит механизм перекрытия в виде уплотненного валика, выполненного с резьбой и установленного в неподвижной крышке держателя, соединенного с дисковым элементом, снабженным -направляющей.

2. Устройство по п. отличающееся тем, что диаметр торцевого уплотнителя диска равен

диаметру уплотненного валика,

3 о Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности испытаний образцов разной высоты, под уплотнителем расположена шайба с резьбовым отверстием.

&

Использование: изобретение относится К технике определения физических свойств горных пород и может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел в нефтегазовой, строительной и в других отраслях промышленности. Сущность изобретения: образец горной породы или другого пористого тела Изобретение относится к технике определения физических свойств горных пород. Известно устройство для определения пористости и объема скелета (твердой фазы) образцов горных пород, содержащее камеру для образца, эластичный уплотнитель, элементы коммутации газа, систему измерения давления. Уплотнитель в виде эластичного мешочка разделяет камеру на. две устанавливают в уплотнителе, имеющем форму резинового стакана с отверстием в дне, и помещают в герметичный держатель, уплотняя края стакана на основании держателя В крышке держателя установлен уплотненный валик, на нижнюю резьбовую часть которого навернут диск с уплотнительным коль- цом и направляющей шпонкой Герметизируя с помощью диска отверстие в стакане, разделяют камеру держателя на две части, в одной из которых находится испытываемый образец. Подавая во вторую часть камеры сжатый газ, определяют объем образца, а затем поднимают диск и подают газ в поро- вое пространство. Компенсируя падение давления прессом, определяют объем пор о Пропуская газ через отверстие в стакане и образец в атмосферу, определяют проницаемость по показаниям газового счетчика и среднему давлению газа в образце. 2 з.п„ ф-лы. 1 ил. части, в одной из которых размещен образец. К недостаткам устройства относится невозможность определения проница- емости, а также невозможность исследования слабоцементированных образ, ЦОВо Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения пористости и проницаемости горных пород, содерсл -ч оз ic ю со i