本发明涉及多孔介质内稳态渗流过程测试设备领域，具体是一种可实现多点测量稳态渗流过程沿程压力分布的新装置。
背景技术：
多孔介质内稳态渗流过程的沿程压力分布信息是理解多相流体在地层结构中的输运现象、分析其输运及驱替机理的基础，是指导油气开采等工业实践的关键参数。
目前针对多孔介质内稳态渗流过程沿程压力分布的测量设备较少，且均利用事先在装置外壁固定位置开口的方法获取沿程压力，这种方法采样点较少，难以对多孔介质进行全方位压力测试，特别针对非均质介质不能有效开展其内渗流特性的实验研究工作。
技术实现要素：
为了解决现有的测试设备不能全面测量多孔介质内渗流过程沿程压力分布的现状，本发明提供了一种可多点测量稳态渗流过程沿程压力分布的实验装置，可实现在均质及非均质多孔介质试样中驱替过程的压力分布测量。且所需压力传感器只需一个，这样可采用更高精度的传感器而不会大幅提高测试成本。当装置内渗流过程达到稳态后，此装置可对任何点压力进行测试，并且该装置可以重复多次利用。本装置采用崭新设计的内外双套筒形式，内侧套筒固定，壁面上开有测压孔。在外侧套筒的滑槽中安装压力传感器，实验时，将传感器对准相应的测压孔即可导出该点压力，如此可以测出泡沫驱替过程的沿程压力，方便对沿程压力进行分析。此套筒可以被应用到石油化工，油藏工程，地下水利等与多孔介质相关的行业以及领域。
为了满足上述要求，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置本装置主体由：1前端盖、2内套筒部分、3外套筒、4测压传感器、5外套筒架、6定位环、7弹簧、8环形手柄、9传感器升降机构、10后端盖组成。
所述的一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置整套装置除弹簧7与传感器升降机构9外由peek材料制成。整套设备包括由杆ⅰ(39)、杆ⅱ(40)、杆ⅲ(41)、杆ⅳ(42)、杆ⅴ(43)、杆ⅵ(44)、杆ⅶ(45)、杆ⅷ(46)组成的传感器升降机构，由内套筒部分(2)、外套筒(3)、外套筒架(5)组成的旋转机构，由外套筒架(5)、定位环(6)组成的定位机构，由定位环(6)、弹簧(7)组成的后拉机构。所述的内套筒(2)在进行实验时，可在其中放置真实岩心或用填砂法制成填砂岩心，从而进行驱替实验，其结构分为内套筒和前端环形槽两部分，两部分为一整体，套筒部分为空心圆柱体，可横竖放，圆柱体壁面开有8排测压孔(14)，沿圆截面呈45度角间隔分布，测压孔中填塞自修复橡胶(具体技术为米其林selfseal自修复技术，具体是通过喷涂设备在轮胎内喷涂一层高分子记忆橡胶，从而增加一层“自修复防刺漏安全区”，使直径在6mm内，长度在8cm内的尖锐物戳破轮胎胎面(不含胎侧)后被包裹，拔出后自封闭，起到防刺漏的效果，解决了轮胎因扎钉、漏气而产生的交通隐患，确保行车安全。涂层的密度高，质地柔软，且会有粘手的感觉，可以立即平稳、准确地填穿孔，只要轮胎没有超过使用年限或表面并没有到达磨损极限均可继续使用，无需更换)，或在内套筒内外壁面分别套上两层圆柱形橡胶层，其作用为保持实验所需的压力。前端环形槽部分与内套筒同轴，直径大于内套筒，所大于部分设置有环形槽(11)，用来固定外套筒，前端环形槽(11)下部设有两根支柱(12)，用来与机架(13)连接。所述的机架(13)为一长方形平板，在靠近前端盖的一端分别在两角开有两个螺栓孔，通过螺栓ⅰ(32)螺栓ⅱ(33)连接支柱(12)。在靠近后端盖一端中点处开有一个螺栓孔，通过螺栓ⅲ(34)与外套筒架(5)相连。所述的外套筒架(5)，由上部圆环和下部支柱组成，二者为一整体。上部圆环内直径与外套筒后部(16)的外径相等。同时，在上部圆环的环形壁面上开有8个三角形槽(29)，所述的三角形槽形状为一等腰三角形，三角形顶角沿轴线方向指向前端盖，底边与外套筒架靠近后端盖一侧的面相切，向环形圆心方向切除材料制成。分布情况与内套筒(2)上的测压孔相同，沿圆面呈45度角间隔分布，每个三角形槽的顶角都对应其中一排测压孔所在的位置。其功能是与定位环(6)上的三角形凸起(28)相配合，起到定位外套筒的作用。在外套筒架的下部支柱的底部开有螺栓孔，通过螺栓ⅲ(34)与机架螺栓孔相连。所述的外套筒(3)，其结构分为外套筒前部(15)和外套筒后部(16)两部分，(15)(16)部分同为空心圆柱体，二者内径相同，(16)部分外径小于(15)部分外径，由此形成定位轴肩，用与安装和定位外套筒架。在(16)部分的外壁面以法线之间每间隔90度设有4条键槽，通过键ⅰ(50)、键ⅱ(51)、键ⅲ(52)、键ⅳ(53)固定和定位定位环(6)。同时，在外套筒前部(15)部分靠近前端盖一侧的表面，设有与空心圆柱体同轴的一圈环状凸起(17)，用于与内套筒(2)的环形槽(11)相配合，起定位作用。安装时将环状凸起插入环形槽，将外套筒架套在外套筒后部(16)上。随后上紧外套筒架下方的螺栓ⅲ(34)，使外套筒架抵住定位轴肩，完成外套筒的安装。在外套筒(3)的外壁面沿轴线方向设有一排贯穿壁面的方形锯齿槽(18)，每一个方形锯齿都对应着下方内套筒(2)上的测压孔(14)，锯齿的作用是定位和固定测压传感器(4)，槽的作用是安装传感器升降机构(9)。在外套筒后部(15)的部分外壁上，开有贯穿的两圆柱孔，通过销ⅰ(47)销ⅱ(48)装配传感器升降机构(9)。所述的测压传感器(4)，结构分为两部分，上部为典型开关结构，由一空心长方体(19)和一空心直角三角体(20)组成，三角体在勾所对应的角上开有轴孔，长方体在靠近底部的一角开有轴孔，三角体和正方体通过轴相连。轴上套有弹簧，弹簧两端伸出一部分分别抵住三角体和长方体。三角体宽度小于长方体宽度，弹簧收缩时，三角体可收入长方体内部。弹簧伸展时，三角体弹出，这时三角体可嵌入与其等宽的方形锯齿槽的方形锯齿中，由此与下方内套筒(2)的测压孔(14)相对应，起到定位测压传感器(4)的作用。同时，在长方体顶部设有圆形的测压管口(21)，底部设有圆形的探针插口，作用是插入圆柱形探针(23)。在长方体靠近底部的位置开有两道凹入长方体内部的矩形槽(22)，槽的形状及尺寸与传感器升降机构(9)的杆ⅲ(41)相同，作用是将测压传感器(4)装配在传感器升降机构(9)的杆ⅲ(41)上。测压传感器(4)的下部为一中空圆柱形探针(23)，装配在上部长方体底部所设的探针插口中，然后从长方体顶部的测压管孔(21)伸入测压管，将测压管与探针相连，完成测压传感器(4)的装配。所述的传感器升降机构(9)，材料为45号钢。分为平行四边形机构部分和拉杆机构部分，由杆ⅰ(39)、杆ⅱ(40)、杆ⅲ(41)、杆ⅳ(42)、杆ⅴ(43)、杆ⅵ(44)、杆ⅶ(45)、杆ⅷ(46)依次相连组成。平行四边形机构由杆ⅰ(39)、杆ⅱ(40)、杆ⅲ(41)、杆ⅳ(42)组成，其截面为矩形，杆体为长方体，两端开有用于连接的螺栓孔。杆ⅲ(41)为传感器平移轨道，轨道由长方体杆上开贯穿u型槽形成，轨道尺寸与测压传感器的矩形槽相同，用于装配测压传感器，杆ⅲ(41)两端同样开有用于连接的螺栓孔。平行四边形机构固定点为杆ⅱ(40)两端，通过圆柱销销ⅰ(47)销ⅱ(48)装配在外套筒(3)的圆柱孔中。机构的施力点为杆ⅳ(42)右侧，通过螺栓与拉杆机构相连。其余杆之间同样通过螺栓相连。拉杆机构部分由杆ⅴ(43)、杆ⅵ(44)、杆ⅶ(45)、杆ⅷ(46)依次相连组成，杆ⅴ(43)、杆ⅶ(45)、杆ⅷ(46)截面为矩形，杆体为长方体，两端开有用于连接的螺栓孔，杆ⅵ(44)截面为圆形，杆体形状为几字形，在前后两端通过螺栓与杆ⅴ(43)、杆ⅶ(45)相连可绕轴线旋转，作用是当传感器升降机构(9)转至最下方测压点时可避让外套筒架(5)下部支柱，杆ⅴ(43)、杆ⅵ(44)、杆ⅶ(45)相连组成水平拉杆，通过杆ⅴ(43)左端通过螺栓与平行四边形机构的杆ⅵ(44)相连，杆ⅷ(46)为竖直拉杆，一端插入定位环壁面的拉杆固定槽(26)中，再通过圆柱销销ⅲ(49)装配在定位环上，另一端通过螺栓与水平拉杆的杆ⅶ(45)右端相连。由此整个传感器升降机构(9)共三个固定点，分别是杆ⅱ(40)两端与杆ⅷ(46)下端。所述的定位环(6)，分为圆柱体部分(24)和翼板部分(25)，圆柱体部分(24)为空心圆柱体结构，在圆柱体内壁面以法线之间每间隔90度设有4条键槽，通过键ⅰ(50)、键ⅱ(51)、键ⅲ(52)、键ⅳ(53)与外套筒(3)上所设的键槽相连，起定位作用。圆柱体外壁面上开有矩形拉杆固定槽(26)及圆柱销孔。在圆柱体靠近前端盖一侧的圆面上，设有8个三角形凸起(28)，三角形为等腰三角形，顶角指向前端盖方向，底边与圆面相切，沿圆面呈45度角间隔分布。尺寸大小与外套筒架(5)上所设的三角形槽(29)相匹配，使用时三角形凸起(28)插入三角形槽中，从而确定外套筒3的旋转角度，使外套筒3上的方形锯齿槽(18)对准内套筒(2)上的测压孔(14)。翼板部分(25)为两块正方形板，对置插在圆柱体部分外壁面所设的翼板槽中。其作用是方便在使用时将定位环(6)沿轴线向后拉，旋转后到达下一测压点。定位环(6)装配时套在外套筒后部(16)上，内壁通过键连接内套筒(2)外壁，有三角形凸起一侧插入外套筒架(5)的三角形槽(29)中，另一侧装配弹簧(7)，通过弹簧将其抵在外套筒架(5)上，完成装配。所述的弹簧(7)，由弹簧钢制成，套在外套后部(16)上，一端抵住定位环(6)，另一端抵在环形手柄(8)前部。所述的环形手柄(8)由圆柱体(30)圆环(31)两部分组成，圆柱体(30)部分形状为圆柱体，沿轴线间隔90度均布4个螺栓孔，通过螺栓ⅳ(35)、螺栓ⅴ(36)、螺栓ⅵ(37)、螺栓ⅶ(38)装配在外套筒(3)靠近后端盖(10)一侧，同时抵住弹簧(7)。圆环部分(31)结构为圆环，通过六根支柱与圆柱体部分相连。环形手柄(8)的作用是旋转外套筒(3)。
本发明的有益效果是，一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置可实现在测量稳态渗流沿程压力的过程中，获取稳态渗流过程中的沿程压力并开展机理性分析，此发明可以被应用到石油化工，油藏工程，地下水利等与多孔介质相关的行业以及领域，应用范围广；此发明不同于以往传统的测量方法，由于实际测量的压力传感器只需一个，这样会更加节省成本，并且压力传感器的精度可以尽可能的高，并且该装置可以重复多次利用，从而节省成本；此发明结构精巧，操作简单。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图1是一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置的装配图。
图2是一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置的剖面图。
图3是传感器升降机构装配图。
图4是一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置的底部视图。
其中：1.前端盖、2.内套筒部分、3.外套筒、4.测压传感器、5.外套筒架、6.定位环、7.弹簧、8.环形手柄、9.传感器升降机构、10.后端盖、11.环形槽、12.内套筒连接支柱、13.机架、14.测压孔、15.外套筒前部、16.外套筒后部、17.环状凸起、18.方形锯齿槽、19.空心长方体、20.空心直角三角体、21.测压管口、22.矩形槽、23.圆柱形探针、24.圆柱体部分、25.翼板部分、26.拉杆固定槽、27.圆柱销孔、28.三角形凸起、29.三角形槽、30.圆柱体、31.圆环、32.螺栓ⅰ、33.螺栓ⅱ、34.螺栓ⅲ、35.螺栓ⅳ、36.螺栓ⅴ、37.螺栓ⅵ、38.螺栓ⅶ、39.杆1、40.杆2、41.杆3、42.杆4、43.杆5、44.杆6、45.杆7、46.杆8、47.销ⅰ、48.销ⅱ、49.销ⅲ、50.键ⅰ、51.键ⅱ、52.键ⅲ、53.键ⅳ
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置包括：1.前端盖、2.内套筒部分、3.外套筒、4.测压传感器、5.外套筒架、6.定位环、7.弹簧、8.环形手柄、9.传感器升降机构、10.后端盖、11.环形槽、12.内套筒连接支柱、13.机架、14.测压孔、15.外套筒前部、16.外套筒后部、17.环状凸起、18.方形锯齿槽、19.空心长方体、20.空心直角三角体、21.测压管口、22.矩形槽、23.圆柱形探针、24.圆柱体部分、25.翼板部分、26.拉杆固定槽、27.圆柱销孔、28.三角形凸起、29.三角形槽、30.圆柱体、31.圆环、32.螺栓ⅰ、33.螺栓ⅱ、34.螺栓ⅲ、35.螺栓ⅳ、36.螺栓ⅴ、37.螺栓ⅵ、38.螺栓ⅶ、39.杆1、40.杆2、41.杆3、42.杆4、43.杆5、44.杆6、45.杆7、46.杆8、47.销ⅰ、48.销ⅱ、49.销ⅲ、50.键ⅰ、51.键ⅱ、52.键ⅲ、53.键ⅳ。如图1至图4所示。
机架(13)固定在工作台表面，内套筒(2)通过螺栓ⅰ(32)与机架(13)相连。外套筒(3)通过前端环形槽(11)套在内套筒(2)外部，可沿轴线相对于内套筒(2)旋转，外套筒(3)后部依次装配外套筒架(5)、定位环(6)，定位环(6)通过键ⅰ(50)、键ⅱ(51)、键ⅲ(52)、键ⅳ(53)固定在外套筒(3)的外壁面上，随后在其后依次安装弹簧(7)、环形手柄(8)，环形手柄(8)通过沿轴向分布的螺栓ⅳ(35)、螺栓ⅴ(36)、螺栓ⅵ(37)、螺栓ⅶ(38)安装于外套筒(3)后壁面。随后安装螺栓ⅱ(33)、螺栓ⅲ(34)将外套筒架(5)与机架相连，固定外套筒。上述装配完成后，进行传感器升降机构(9)中杆ⅰ(39)至杆ⅷ(46)及测压传感器(4)的装配，随后将测压传感器(4)装配在传感器升降机构(9)中杆ⅲ(41)的滑槽上。随后将传感器升降机构(9)连带测压传感器(4)通过销ⅰ(47)、销ⅱ(48)、销ⅲ(49)装配在外套筒(3)的方形锯齿槽(18)中。装配完成后，由填砂法在内套筒(2)内部制成填砂模型，安装前端盖(1)、后端盖(10)，并在测压传感器(4)的测压管口(21)连接测压管，测压传感器(4)可将设备内部压力导出，另一端连接压力信号收集器，并将收集到的信号传递给电脑做分析处理。
该一种可实现多孔介质稳态渗流过程多点压力测量的新装置的工作过程如下：
实验中泡沫试样由前端盖(1)的接头处注入填砂模型内，泡沫由填砂模型的一端往另一端推进，内套筒(2)内压力开始变化，待其内部压力趋于稳定，此时，测压传感器(4)将套筒内部压力导出，再由压力信号收集器将压力信号转变为数字信号传递给电脑，完成一个点的压力收集。随后，通过翼板(25)向后拉动定位环(6)，压缩弹簧(7)，这时，安装在拉杆固定槽(26)中的杆ⅷ(46)带动传感器升降机构(9)上升，将测压传感器(4)从测压孔(14)中拔出，此时，测压孔中填塞的自修复橡胶自动闭合，不会导致套筒内部压力的泄露。而后，然后转动环形手柄(8)，将此时与测压传感器(4)同排的三角形凸起(28)转至下一三角形槽中。松开翼板(25)，使弹簧(7)回弹推动定位环(6)向前，通过插在拉杆固定槽(26)中的杆ⅷ(46)带动传感器升降机构(9)下降，将测压传感器(4)插入同截面的下一测压孔中，完成下一点压力的读取。特别注意，当环形手柄(8)转动180度时，升降机构的连杆会与外套筒架(5)上的支柱发生冲突，此时，将传感器升降机构(9)中的几字形杆杆ⅵ(44)绕其轴线旋转180度，即可避开外套筒架支柱，使传感器升降机构(9)正常完成上升下降动作。当此截面8个测压点的压力信号收集完成后，即旋转过360度后，可向后拉翼板(25)升起测压传感器(4)，将其沿套筒轴线平移至下一截面，即将其对准方形锯齿槽(18)的下一槽中，随后松开翼板(25)完成下一截面的压力收集。本设备共设9个截面共72个测压点，每个测压点均可通过测压传感器(4)的旋转及平移到达并收集信号，由此，只需一个测压传感器(4)即可测得72点压力，大大节约了成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。