裂隙岩体两相流可视化实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种裂隙岩体二相流研究用实验装置，特别涉及一种裂隙岩体两相流可视化实验装置。
【背景技术】
[0002]在地下煤炭资源开采过程中，由于煤体中的水分提高了煤体瓦斯的解吸率，从而导致瓦斯压力的增高，煤岩体裂隙中所发生的两相流体流动能增加瓦斯突出的危险性;等温条件下的裂隙岩体两相流(液体和气体)渗流现象是当今研究的一个热点，对煤矿长壁开采、煤层瓦斯抽采、石油天然气开采及地下石油战略储备库有重要的研究意义和工程价值。裂隙岩体多相耦合渗流现象广泛存在于地质岩石改造和工程应用中，其中，岩体裂隙面的粗糙程度控制着裂隙岩体的力学和渗流力学行为；考虑到工程岩体在自然界中的变化特性，多相流是一个复杂的耦合过程。现有技术中，裂隙岩体渗流特性研究的方法有物模实验法、公式推导法和概念模型法，而其中物模实验研究是裂隙岩体渗流研究的一个最重要且最直接的途径;在裂隙岩体两相流的研究中，液相和气相的界面研究具有非常重要的意义，而在裂隙岩体中，在不同裂隙隙宽和流体压力条件下，液相和气相的界面是随时间变化的。
[0003]因此，需要一种裂隙岩体两相流可视化实验装置，通过控制外界条件的改变，能够对裂隙岩体模型中变化的液相和气相界面进行监测，研究两相流体在岩体裂隙网中的耦合流动规律。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种裂隙岩体两相流可视化实验装置，通过控制外界条件的改变，能够对裂隙岩体模型中变化的液相和气相界面进行监测，研究两相流体在岩体裂隙网中的耦合流动规律。
[0005]本发明的裂隙岩体两相流可视化实验装置，包括二相流供给系统、裂隙岩体物模、监测系统，所述二相流供给系统为裂隙岩体物模供给二相流，所述所述裂隙岩体物模由透明材料制备而成，所述监测系统至少包括可对二相流界面进行监测的高速照相机。
[0006]进一步，所述裂隙岩体物模包括密封组件和T形结构的物模本体，所述物模本体包括上岩体、左下岩体和右下岩体并且拼接形成T形结构的裂隙，所述左下岩体和右下岩体均为倒L形;所述密封组件包括分别设置于裂隙端部的左块体、右块体和下块体，所述左块体设置有分别与裂隙连通的注液孔和注气孔，所述右块体和下块体分别设置有与裂隙连通的第一出流孔和第二出流孔，所述密封组件还包括用于对物模本体侧壁进行密封的密封套。
[0007]进一步，所述裂隙岩体物模还包括固定装置，所述固定装置包括上夹板组件、下夹板组件和竖向夹板组件，夹板组件用于对左块体与右块沿水平方向压紧，所述下夹板组件用于对左下岩体与右下岩体沿水平方向压紧，所述竖向夹板组件用于对上岩体与下块体沿竖直方向压紧。
[0008]进一步，所述上夹板组件、下夹板组件和竖向夹板组件均包括两块平行相对设置的夹板、一端穿过两块夹板并与夹板轴向滑动连接的螺杆和设置于螺杆端部的锁紧螺母；所述下夹板组件的螺杆两端还是设置有可对对应夹板施加压紧的水平弹簧，所述竖向夹板组件的螺杆上端设置有可对对应夹板施加压紧的竖直弹簧。
[0009]进一步，所述左块体、右块体和下块体与各自裂隙端相配合的端面沿各自裂隙端的长度方向均设置有多个平行的分流沟槽，各端面还设置有主流沟槽且主流沟槽垂直并连通于分流沟槽，所述左块体的与注液孔和注气孔连通，所述右块体和下块体各自的主流沟槽分别与第一出流孔和第二出流孔连通。
[0010]进一步，所述左块体的主流沟槽包括两个相互平行的第一主流沟槽和第二主流沟槽，所述注气孔与第一主流沟槽，所述注液孔与第二主流沟槽连通。
[0011]进一步，还包括数据处理系统，所述监测系统还包括用于检测气相注入压力的第一压力传感器、用于检测液相注入压力的第二压力传感器和用于检测裂隙端出口压力的第三压力传感器;所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器将检测信号传输至数据处理系统。
[0012]进一步，所述监测系统还包括液相流量检测装置和气相流量检测装置，所述裂隙岩体物模流出的二相流先后通过液相流量检测装置和气相流量检测装置。
[0013]进一步，所述二相流供给系统包括高压气瓶和液体压力栗，所述高压气瓶的出气端与注气孔连通，所述液体压力栗的输出端与注液孔连通。
[0014]进一步，裂隙岩体物模由透明的环氧树脂材料组成，所述裂隙通过精雕机床加工形成与自然裂隙相同粗糙度的裂隙面。
[0015]本发明的有益效果:本发明的裂隙岩体两相流可视化实验装置，通过监测不同流体压力下和不同裂隙岩体粗糙度下液体和气体的输运特性，并通过高速照相机捕捉液相和气相的界面变化规律，从而为煤矿长壁开采、煤层瓦斯抽采、石油天然气开采及地下石油战略储备库中多相流提供数据支撑;将裂隙设置成更能够模拟自然界中的岩体裂隙以裂隙网络的真实形式存在，避免单个裂隙研究的局限性，并且通过左块体、右块体和下块体结合密封套的结构，能够在实验过程中保证物模本体的密封性能，保证实验参数的精确性，避免物模本体由于密封不严而造成实验结果不准确。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0017]图1为本发明的结构示意图；
[0018]图2为本发明中物模本体的结构示意图；
[0019]图3为本发明中左块体的结构示意图；
[0020]图4为本发明中密封套的结构示意图；
[0021 ]图5为本发明的另一结构示意图；
[0022]图6为本发明中裂隙岩体物模俯视图；
[0023]图7为本发明中裂隙岩体物模前视图。
【具体实施方式】
[0024]图1为本发明的结构示意图，图2为本发明中物模本体的结构示意图，图3为本发明中左块体的结构示意图，图4为本发明中密封套的结构示意图，图5为本发明的另一结构示意图，图6为本发明中裂隙岩体物模俯视图，图7为本发明中裂隙岩体物模前视图，如图所示:本实施例的裂隙岩体两相流可视化实验装置，包括二相流供给系统、裂隙岩体物模、监测系统，所述二相流供给系统为裂隙岩体物模供给二相流，所述所述裂隙岩体物模由透明材料制备而成，所述监测系统至少包括可对二相流界面进行监测的高速照相机9; 二相流供给系统包括给裂隙岩体物模供可调节注入压力的气体供给装置和液体供给装置，所述裂隙岩体物模可有透明的环氧树脂材料制备，所述裂隙岩体物模内设置有粗糙的裂隙面，通过监测不同流体压力下和不同裂隙岩体粗糙度下液体和气体的输运特性，并通过高速照相机9捕捉液相和气相的界面变化规律，从而为煤矿长壁开采、煤层瓦斯抽采、石油天然气开采及地下石油战略储备库中多相流提供数据支撑。
[0025]本实施例中，所述裂隙岩体物模包括密封组件和T形结构的物模本体I，所述物模本体I包括上岩体11、左下岩体12和右下岩体13并且拼接形成T形结构的裂隙14，T形结构的裂隙14左翼端为裂隙14的二相流注入端，裂隙14的右翼端和下端为二相流的流出端，如图所示，左端和右端如图中的左端和右端，二相流注入端也可设置在右端，左端为二相流流出端，均能实现本发明目的;所述左下岩体12和右下岩体13均为倒L形;所述密封组件包括分别设置于裂隙14端部的左块体21、右块体22和下块体23，所述左块体21、右块体22和下块体23为与裂隙岩体物模端部相匹配的环氧树脂块，所述左块体21设置有分别与裂隙14连通的注液孔21a和注气孔21b，气体供应装置和液体供应装置的输出端分别与注气孔21b和注液孔21a密封连通，便于同时注入二相流体，所述右块体22和下块体23分别设置有与裂隙14连通的第一出流孔和第二出流孔，所述密封组件还包括用于对物模本体I侧壁进行密封的密封套3，密封套3包括用于密封左块体21和物模本体I连接侧缝的左密封圈31、用于密封右块体22和物模本体I连接侧缝的右密封圈32、用于密封下块体23和物模本体I连接侧缝的下密封圈33和两个相对设置用于密封模型本体连接侧缝的T形密封条34，所述密封套3为高强橡胶密封套3并可一体成型设置;将裂隙14设置T形结构更能够模拟自然界中的岩体裂隙14以裂隙14网络的真实形式存在，避免单个裂隙14研究的局限性，并且通过左块体21、右块体22和下块体23结合密封套3的结构，能够在实验过程中保证物模本体I的密封性能，保证实验参数的精确性，避免物模本体I由于密封不严而造成实验结果不准确。
[0026]本实施例中，所述裂隙岩体物模还包括固定装置，所述固定