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关于文章《多孔介质气体渗透率测试理论、方法、装置及应用》讨论答复

已有 2225 次阅读 2020-12-26 09:59 |个人分类:科研|系统分类:论文交流

(1) 刘江峰*(通讯),倪宏阳,浦 海,黄炳香,姚强岭,茅献彪. 多孔介质气体渗透率测试理论、方法、装置及应用[J]. 岩石力学与工程学报, 2021,40 (1): 137-146.

(2)与该文章对应的测试装置介绍

(已压缩)多孔介质气体渗透率测试理论、方法、装置及应用 (1).pdf

气体渗透测量装置介绍-刘江峰.pdf

 更多资料下载地址

https://yunpan.360.cn/surl_yPNYtWTTAqz (提取码:81ea)

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该文章自刊登以来陆续收到一些专家学者及同学的相关问题咨询和交流,在这里针对一些共性问题进行回复和探讨:

1)论文中公示涉及到的压力P是相对压力还是绝对压力?

      R: 论文中压力P都是相对于大气压力值,是可以通过装置的压力表实时获取的

2)入口端流量法和出口端流量法有没有本质区别?

      R: 根据文中的测试结果基于两端流量法测试差异不大,一旦稳定的气体运移通道形成以后并无太大的差别,但是对于初始阶段会有一定的差别,因为气体在从试样底端向另外一段运移的过程中,会有部分气体残留在沿途的孔隙内壁、孔隙水、岩体骨架颗粒上,此外,初始阶段部分孔隙里面还会存在孔隙气体,这些因素都会对气体渗透测试存在干扰。

      还有部分工作需要继续的是对于不同尺度(大小)渗透性的岩体,基于出口端和入口端流量测试的差异不同。

3)基于入口端压力和出口端压力测试差异较大的原因?

     R: 由于基于入口端压力表量程较大,而出口端压力表量程较小,因此不同量程压力表中压力传感器对气体的敏感性不同,测试精度也不同,而流量法差异不是很大,其他原因参照问题(2)的分析。

      根据我们的测试经验来看,基于出口端压力法相对于其他所有测试方法可以对超低渗介质的测试效果较好,但是在测量前需要对压力室进行一系列标定和相关处理工作,否则会对测试结果有较大影响,对于大部分岩(土)体我们还是强烈推荐基于入口端压力衰减法,可以满足大部分岩体的测试精度,而且可操作性较强。

4)试样周围橡胶皮套对测试的影响?

     R: 固定侧限:对这种条件,气体很有可能会从岩样和内壁的接触面迁移出去,从而造成测试的结果并不是试样的渗透性而可能是接触面的渗透性,关于接触面运移特性可以参照Liu et al.(2016)   ( Liu JF et al Gas migration through water-saturated bentonite-sand mixtures, COx argillite and their interfaces. Canadian Geotechnical Journal, 2016, 53(1): 60-71. )

      柔性边界:柔性边界由于皮套可以和试样较好的接触(或者包裹),而施加到橡胶皮套外面的围压一般要大于注气(水)压力,因此气体基本上不会从接触面运移( Liu JF* (通讯), Song SB, NI HY, Cao XL, Pu H*, Mao XB, Skoczylas F. Research on the gas migration properties in a saturated bentonite/sand mixture under flexible boundary condition. Soils and Foundations, 2018, 58(1): 97-109.)。因为,如果接触面要张开,液压油(施加围压的介质,有的是水)将会从试样和皮套的接触面,从而进入试样,将会导致实验失败,此外如果橡胶皮套外面金属箍(有的是热塑模)没有箍紧也有可能会导致液压油(水)进入试样,导致实验失败。

5)温度波动对气体渗透测试影响?

      R: 由于室内温度波动会引起压力波动,进而影响公式中ΔP的大小,从而影响Qmean大小,最终影响渗透率K的大小。这里又涉及到测试时间的问题,如果试样渗透率较大,一般测试时间较短,温度波动对渗透率测试影响较小,如果是低渗介质(<10-18 m2)这种影响是不能忽略的,基于我们的理论和软件可以很好的消除这种影响。

6)渗透率测试方法推荐?

     R: 从易操作性和测试精度等因素综合考虑,优先推荐基于入口端压力衰减气体渗测试法。



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