[實用新型]一種煤儲層中甲烷逸散氣量測試裝置

有效

• 申請號: 201120410691.4
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN202256096U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 倪小明;張崇崇;林然;賈炳;李全中
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本實用新型涉及一種測試煤樣由煤儲層中采集出來后甲烷的自然逸散量的氣量測試裝置。

背景技術

煤層中的甲烷氣體主要以吸附狀態賦存在煤儲層中。查明煤儲層中的瓦斯含量是進行瓦斯涌出量準確預測、煤與瓦斯突出準確預測預報、井下瓦斯抽采方案優化、地面煤層氣井網布置與優化、地面煤層氣產能準確預測等的基礎。目前，不管是井下還是地面進行瓦斯含量測試，測試步驟一般是通過向煤層中打鉆孔，然后采用特制的設備對煤層進行取樣，把取的樣品裝入到解吸罐，在實驗室模擬煤儲層溫度，通過排水集氣法以不同的時間間隔對產出的氣量進行記錄，第一次測定時間為5min，以后分別以10min、15min、30min、60min為間隔各測定1h，然后120min測定2次，直至累計滿8h。當連續7天每天平均解吸量小于或等于10立方厘米，停止測試，得出解吸氣量；然后在球磨機上進行粉碎，進行殘余氣測試，得出殘余氣量。在取樣過程中，從煤儲層暴露中到取樣開始再到裝入解吸罐的過程中，由于甲烷賦存條件的變化，在這一過程中會有大量甲烷氣體的損失。目前，損失氣量主要是通過解吸初期解吸量與時間平方根的正比關系來確定。這樣，瓦斯含量就等于解吸氣量、殘余氣量和損失氣量之和。而在現實生活中，由于煤儲層原始壓力、煤孔、裂隙結構特征、煤層含氣飽和度、含氣量等的差異性，導致僅僅通過解吸初期解吸量與時間平方根的正比關系在進行損失氣量的計算，最終得出煤層瓦斯含量，以此來進行煤與瓦斯突出預測、煤層瓦斯涌出量預測、煤層氣地面井產能預測等與煤層氣體含量有關的預測與實際結論之間可能存在較大的出入，可能直接導致工程的保守或冒進，造成了很多不必要的投入。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種能準確測出煤儲層中甲烷逸散氣量的煤儲層中甲烷逸散氣量測試裝置，以準確測出煤儲層中的甲烷含量。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種煤儲層中甲烷逸散氣量測試裝置，包括封閉試驗缸，封閉試驗缸內用于放置煤樣，封閉試驗缸上設置有進氣口、出氣口以及排氣口，所述進氣口上分別連接有甲烷氣源與加壓氣源，甲烷氣源與進氣口之間依次設置有甲烷壓力調節閥和甲烷壓力指示計，加壓氣源與進氣口之間依次設置有加壓壓力調節閥和加壓壓力指示計，所述出氣口通過出氣壓力調節閥連接有氣體膜分離器，氣體膜分離器具有甲烷出氣口與加壓氣體出口，氣體膜分離器的甲烷出氣口上連接有測試壓力調節閥與測試流量計，所述排氣口上連接有排氣壓力調節閥，所述封閉試驗缸的側壁上設置有加熱裝置，加熱裝置上控制連接有溫度控制器，封閉試驗缸上還設置有測試封閉試驗缸內的壓力的試驗壓力指示計。

所述的甲烷氣源與甲烷壓力調節閥之間設置有甲烷氣泵。

所述加壓氣源與加壓壓力調節閥之間設置有加壓氣泵。

所述的甲烷氣源為甲烷氣瓶，甲烷氣瓶的出口通過其出口處依次設置的甲烷出口壓力調節閥以及甲烷出口壓力指示計與甲烷氣泵相連。

所述的加壓氣源為氦氣瓶，氦氣瓶的出口通過其出口處依次設置的氦出口壓力調節閥以及氦出口壓力指示計與加壓氣泵相連。

所述氣體膜分離器的氣體分離膜為聚4-甲基戊烯-1微孔膜，氣體分離膜上涂布有PM-MA。

所述的試驗壓力指示計處于所述排氣口與排氣壓力調節閥之間。

所述的測試流量計的出口與一甲烷回收瓶連通，甲烷回收瓶通過測試流量計以及測試壓力調節閥和氣體膜分離器的甲烷出氣口連通。

所述氣體膜分離器的加壓氣體出口上連接有氦回收瓶。

所述出氣壓力調節閥與氣體膜分離器之間設置有出氣流量計。

在本實用新型的封閉試驗缸中放上煤樣，通過甲烷氣源向封閉試驗缸內充甲烷氣體，同時通過排氣壓力調節閥將排氣口打開，用甲烷氣體將封閉試驗缸內的空氣擠出，然后關閉排氣口。通過調節甲烷壓力調節閥向封閉試驗缸中充入甲烷直至試驗壓力指示計所顯示的結果與煤儲層中的壓力狀態相等，同時，通過加熱裝置對封閉試驗缸加熱，并用溫度控制器來控制溫度，還原煤體儲層溫度，然后等待煤樣內的甲烷達到吸附平衡；關閉甲烷氣源，通過加壓壓力調節閥打開加壓氣源，同時打開排氣口，用加壓氣體將游離的甲烷擠出，然后關閉排氣口，開始通過加壓壓力調節閥與溫度控制器調節溫度與壓力來模擬煤樣取樣過程中的甲烷賦存條件的變化，同時打開出氣口測試煤樣逸散氣量。由出氣口中的出來的甲烷與加壓氣體的混合氣經過氣體膜分離器后，甲烷被分離出來，通過測試流量計可以得出準確的甲烷逸散量。在準確的得到含有甲烷的煤樣后，再準確的模擬煤樣取樣過程中的甲烷賦存條件的變化，本實用新型就可以得到甲烷的精確逸散量，可以為實際工程提供科學的指導。