[發(fā)明專利]蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210161140.8
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102680373A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊新樂;李惟慷;蘇暢;任常在;戴文智;張永利;董子賢
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N33/22
• 代理公司: 阜新市和達專利事務(wù)所 21206
• 代理人: 邢志宏;趙景浦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦煤層中瓦斯含量實驗設(shè)備，特別涉及一種蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置。

背景技術(shù)

煤礦瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)是重大威脅，但如果加以利用又是優(yōu)質(zhì)清潔能源，搞好煤層氣的抽采利用，就可以化害為利、變廢為寶。

我國地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層氣儲層具有低壓、低滲、低飽和、高含氣量的特征，除沁水盆款曲部和阜新、鐵法礦區(qū)等極少數(shù)煤儲層高滲透地區(qū)的煤層氣進入商業(yè)開發(fā)外，絕大多數(shù)煤炭產(chǎn)區(qū)煤層氣井未能達到工業(yè)生產(chǎn)氣流的要求，其中最為關(guān)鍵的問題是我國煤儲層滲透率普遍偏低，煤層氣產(chǎn)出過程是一個經(jīng)歷解吸-擴散-滲流的復(fù)雜過程，目前已陸續(xù)在低滲透煤層氣田上開展試驗的增產(chǎn)措施主要有水力壓裂、注氣開采和羽狀水平分支井技術(shù)等。但上述技術(shù)的應(yīng)用目前均存在一定的局限性，例如，水力壓裂技術(shù)僅適用于相對堅硬的裂縫性儲層煤層氣開采，對煤層軟、孔隙裂縫復(fù)雜的煤儲層，水力化作用十分有限，而且由于煤層具有很強的吸水性，煤層吸水后變軟，支撐劑嵌入煤層，泄壓后易造成壓裂縫重新閉合；注氣開采通過向煤層中注入CO₂氣體通過競相吸附原理增產(chǎn)煤層氣效果明顯，但CO₂氣源和經(jīng)濟性使其應(yīng)用范圍十分有限；羽狀水平井僅是通過煤儲層鉆孔的方法，減小了煤層氣進入井筒的阻力，但從根本上并未改變煤儲層低滲透性質(zhì)。通過人為卸壓技術(shù)，使處于煤層之間的游離態(tài)的瓦斯?jié)B透出來，可一定程度上提高瓦斯抽采量；但煤層中以游離態(tài)存在的瓦斯氣體僅占有整個煤層瓦斯氣體量的10%~20%，通常吸附瓦斯量占80%~90%，利用水力壓裂技術(shù)抽采的瓦斯量較小，大部分吸附狀態(tài)的瓦斯會隨著煤層的開采而被排放到大氣，使瓦斯資源不能得到很好的利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種可準(zhǔn)確獲得煤巖中瓦斯含量滲透率解吸量性能參數(shù)，操作方便的蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置包括：蒸汽發(fā)生器、水箱、油箱、高壓油泵、體積流量計一、二、溫控表、管路、導(dǎo)線、電加熱器、熱電偶傳感器，其特點是三軸壓力室的套筒上端螺紋連接上壓帽，在套筒下端螺紋連接下壓帽，在套筒中間處裝有煤樣，煤樣的上方裝有上壓頭，煤樣的下方裝有下壓頭，在上壓頭上的套筒與上壓帽連接處裝有擋板，在上壓頭的臺階處裝活塞，在上壓帽的頂端壁上設(shè)有上壓帽孔，在下壓帽的下端壁上設(shè)下壓帽孔，在下壓帽孔中裝熱電偶傳感器，在上、下壓頭軸向均設(shè)有上、下壓頭氣孔，在用電加熱的裝置中的上壓頭和煤樣同中心孔中裝電加熱器，電加熱器和熱電偶傳感器分別用導(dǎo)線連接溫控表，在蒸汽加熱的裝置中的上、下壓頭及煤樣的同中心孔中設(shè)蒸汽通道，蒸汽通道上方用管路連接蒸汽控制閥，蒸汽控制閥另一端連接蒸汽發(fā)生器，蒸汽通孔的下端連接冷凝器和氣液分離器，冷凝器和氣液分離器連接水箱上方，下壓頭氣孔用真空泵控制閥連接體積流量計二和真空泵，上壓頭氣孔用管路和調(diào)壓閥連接甲烷氣瓶，六通閥用管路連接上壓帽孔、冷凝器、油箱、高壓油泵和蒸汽通道，水箱下方用水泵連接蒸汽發(fā)生器。

本發(fā)明的有益效果是：蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置通過向煤層注入熱量增加含瓦斯煤層的溫度使瓦斯分子活性增大，已吸附的瓦斯分子易于獲得動能，產(chǎn)生脫附現(xiàn)象，使吸附瓦斯量降低，從而增大煤層內(nèi)瓦斯解吸量和滲透量，采用三軸加載且密封瓦斯、蒸汽、油的煤體密封容器、獲得煤體在注入蒸汽或電作用下滲透率及解吸量性能參數(shù)，為煤層瓦斯資源的合理抽采和綜合利用提供有力技術(shù)數(shù)據(jù)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖以實施例具體說明。

圖1是蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置的蒸汽加熱結(jié)構(gòu)圖。

圖2是蒸汽及電加熱兩用三軸解吸滲透實驗裝置的電加熱結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1-蒸汽發(fā)生器；2-油箱；3-六通閥；4-蒸汽控制閥；5-活塞；6-三軸壓力室；7-上壓帽；7-1-上壓帽孔；8-擋板；9-熱電偶傳感器；10-下壓帽；10-1-下壓帽孔；11-冷凝器；12-溫控表；13-調(diào)壓閥；14-體積流量計一；15-甲烷氣瓶；16-氣液分離器；17-水箱；18-管路；19-真空泵；20-真空泵控制閥；21-蒸汽通道；22-水泵；22-1-閥門；23-體積流量計二；24-高壓油泵；25-下壓頭；25-1-下壓頭氣孔；26-套筒；27-上壓頭；27-1-上壓頭氣孔；28-煤樣；29-導(dǎo)線；30-電加熱器。

具體實施方式