[發明專利]低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗方法

有效

• 申請號: 201310142817.8
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103234891A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 趙寶友;李剛;張立新;賈廷貴
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于低滲透本煤層強化增透技術領域，特別是涉及一種低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗方法。

背景技術

我國低滲透本煤層增透技術主要包括：以交叉鉆孔為代表的常規卸壓增透技術，以深孔爆破和水力壓裂為代表的強化卸壓增透技術。常規卸壓增透技術的缺點是鉆孔工程量大，抽采時間長，抽采瓦斯量少，增透效果不顯著；強化卸壓增透技術的缺點是深孔爆破產生的火花具有引起瓦斯爆炸的潛在危險，且不能重復裝藥爆破，炸藥的大部分爆能基本消耗在炮孔周圍的粉碎區內，使得該技術的增透范圍有限。水力壓裂生成的裂紋長度盡管能達到數十米，但有的煤體遇水會表現出顯著的水敏感性，使注入煤體內的高壓水不僅不易排出，堵塞了裂紋通道，還造成了煤體的高應力集中，而且煤體裂紋的擴展具有顯著的地應力敏感性，使得煤體的實際增透效果不理想。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗方法，該方法操作簡單、增透效果顯著。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗方法，該實驗方法采用低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗裝置，包括如下步驟：

步驟一：安裝監測元件

將煤體試樣的上、下端面打磨平整光滑后，在端面上安裝監測元件，監測元件為若干組環向分段導電線圈或若干組應變片，每組環向分段導電線圈由若干個獨立且互不接觸的弧形導電線圈組成，各組環向分段導電線圈之間、各組應變片之間以及環向分段導電線圈與應變片之間均留有間隙；環向分段導電線圈與電信號監測設備相連接，應變片與動態應變儀相連接；

步驟二：測定增透前的煤體滲透率

將煤體試樣的四周側壁密封，再將密封好的煤體試樣放入爆破氣缸機構內的上、下壓頭之間使其夾緊固定，將煤體試樣上端面以下的爆破氣缸機構內部空間用填充物密實，然后將爆破氣缸機構密封，打開第一、第二手控閥向煤體試樣的爆破孔內注入甲烷氣體，通過觀察第一、第二數字壓力表記錄進、出氣缸筒的氣體壓力，采用排水集氣法測定排出的甲烷氣體體積，計算出增透前的煤體滲透率；

步驟三：開啟高壓氣體沖擊系統循環沖擊煤塊

取出爆破氣缸機構內的填充物，再次將爆破氣缸機構密封，關閉第一、第二手控閥，打開第三手控閥，啟動三軸加載系統，同步對煤體試樣進行三軸加載至預先設定值，打開第四手控閥，啟動空壓機；將氣體氣源瓶內的氣體加壓并輸送至高壓儲氣罐內，當高壓儲氣罐內的氣體壓力達到預先設定值時，力電感應電控閥自動打開，高壓儲氣罐內的高壓氣體經輸氣管通過氣爆槍在煤塊的爆破孔內瞬間釋放沖擊煤塊，空壓機繼續壓縮氣體，當高壓儲氣罐內的氣體壓力再次達到預先設定值后，再次釋放并沖擊煤塊，如此循環往復沖擊煤塊，直至煤塊致裂增透的裂紋擴展到預設值時關閉空壓機和第四手控閥；

步驟四：測定增透后的煤體滲透率

通過三軸加載系統卸除煤體試樣的三軸壓力后，關閉第三手控閥，采用與增透前相同的方法計算出增透后的煤體滲透率，實驗完成；

所述低滲透煤體高壓氣體循環脈沖致裂增透實驗裝置，包括煤體試樣、爆破氣缸機構、三軸加載系統、高壓氣體沖擊系統及煤體滲透率測定系統；

所述煤體試樣由煤塊和保護層組成，所述保護層設置在煤塊四周的側壁上；

所述爆破氣缸機構由上、下氣缸蓋、氣缸筒及上、下壓頭組成，氣缸筒豎直設置，在氣缸筒的底部設置有下氣缸蓋，在氣缸筒的頂部設置有上氣缸蓋，所述上、下氣缸蓋與氣缸筒形成密封空間；在上氣缸蓋的中部設置有軸壓加載通孔，在上氣缸蓋的底部中央處設置有上蓋凹槽，所述上壓頭的頂部設置在上蓋凹槽內，在上壓頭豎直方向上的中部設置有上壓頭貫通孔；在下氣缸蓋的頂部中央處設置有下蓋凹槽，所述下壓頭的底部設置有凸起，且下壓頭的凸起設置在下蓋凹槽內；在下壓頭和下氣缸蓋豎直方向上的中部分別設置有下壓頭貫通孔和下氣缸蓋貫通孔，且下壓頭貫通孔和下氣缸蓋貫通孔相連通；在所述上、下壓頭之間設置有煤體試樣，在煤體試樣的煤塊上設置有豎直的爆破孔，所述爆破孔與上壓頭貫通孔相連通；