稳态法气体孔渗仪
稳态法气体孔渗仪是一种用于测定多孔材料（如岩石、陶瓷、混凝土、金属粉末烧结体等）在稳态条件下气体渗透率（permeability）的实验设备。
组成
1.气源系统
高纯气体（如N2、He）、减压阀、稳压阀。
2.样品夹持器（Core Holder）
密封固定圆柱形岩心或多孔样品，通常带围压（confining pressure）控制（用于模拟地层应力）。
3.压力控制系统
上游/下游精密压力调节与测量（压力传感器或压力表）。
4.流量测量系统：
皂膜流量计（低流量）
电子质量流量计（MFC）
差压式流量计
5.数据采集系统
记录压力、流量、温度等参数，判断是否达到稳态。
6.真空系统（可选）
用于抽真空除气，确保样品干燥。
优缺点
1.优点：
原理清晰，符合达西定律基础；
测量精度高（尤其对中高渗透率样品）；
可结合围压模拟实际地层条件；
气体无残留，样品可重复使用。
2.缺点：
测试时间长：需等待稳态（低渗样品可能需数小时甚至更久）；
不适用于超低渗透材料（＜0.01 mD）：气体流量太小难以准确测量；
存在Klinkenberg效应，需校正；
对样品密封性要求高，漏气会导致结果严重偏高。
操作步骤
1.样品准备
将待测材料加工成标准圆柱形试样（如直径约25毫米，高度25–50毫米）。
在烘箱中充分烘干，去除水分，冷却至室温。
2.安装样品
将样品装入仪器的样品夹持器中，确保两端密封良好，防止气体从边缘泄漏。
如设备支持，可施加围压以模拟实际应力环境并增强密封。
3.连接气路并检查密封
接通高纯干燥气体（常用氮气或氦气），关闭出口，检查系统是否漏气。
4.建立压力差
打开气源，调节上游压力至设定值（如下游通大气，则形成固定压差）。
5.等待稳态
持续监测气体流量。当连续多次读数基本不变（波动小于1%–2%）时，认为已达到稳态。
6.记录数据
记录此时的气体流量、上下游压力、环境温度等参数。
7.多压力点测试（可选但推荐）
改变压力条件，重复上述过程，获取多组数据用于校正气体滑脱效应，提高结果准确性。
8.结束测试与清理
关闭气源，释放压力，取出样品。
清洁夹持器和管路，为下次测试做准备。
基本原理
稳态法基于达西定律的基本物理概念：当气体在恒定压差作用下流过多孔介质时，如果流动状态不再随时间变化（即达到“稳态”），那么此时的气体流量与材料的渗透能力直接相关。渗透性越好的材料，相同压差下通过的气体越多；反之则越少。
由于气体在微小孔隙中流动时会受到分子滑移效应的影响（尤其在低压力或低渗透材料中），实际测得的气体渗透率会略高于真实值。因此，通常需要在多个不同压力条件下进行测试，并通过外推方法获得更接近真实液体渗透率的结果。
注意事项
1.气路密封性检查：定期检漏（可用皂液或氦质谱检漏仪）。
2.压力传感器校准：每年至少一次。
3.流量计校准：尤其皂膜流量计需定期验证。
4.样品夹持器保养：清洁密封面，更换老化O型圈。
5.使用干燥、洁净气体：避免水分或油污污染样品或管路。
6.温度控制：保持实验室恒温，因黏度和流量受温度影响。
应用领域
1.石油与天然气工业
测定岩心（如砂岩、碳酸盐岩、页岩等）的气体渗透率，是油气藏评价和产能预测的关键参数。
研究致密气、页岩气等非常规储层的渗流特性。
为油藏数值模拟和开发方案设计提供基础数据。
2.地质与地球科学
分析地下水流动、污染物迁移所依赖的岩石或土壤渗透性。
研究地壳中气体（如CO?、CH?）运移行为，支持碳封存（CCUS）项目选址与安全性评估。
用于火山岩、断层带等地质构造的渗透特性研究。
3.材料科学与工程
评估多孔陶瓷、金属泡沫、烧结粉末材料的透气性能，用于过滤器、催化剂载体、隔热材料等的设计。
检测燃料电池中气体扩散层（GDL）或电解质支撑体的气体传输能力。
研发新型电池隔膜、复合材料时的孔隙连通性表征。
4.核能与环境工程
测试高放废物处置库中缓冲/回填材料（如膨润土、压实黏土）的气体渗透性，评估其长期密封性能。
监测landfill（垃圾填埋场）覆盖层对沼气（CH?）的阻隔能力。
5.建筑材料
测定混凝土、砖块、保温材料等的透气性，用于评估其耐久性、抗冻融性及水汽传输性能。
支持绿色建筑中对墙体材料“呼吸性”的研究。
6.航空航天与国防
检测高温隔热瓦、烧蚀材料等在极端条件下的孔隙结构稳定性与气体渗透行为。
用于推进剂多孔基体或密封材料的质量控制。