[發明專利]可控大功率聲波作用下煤層氣滲流實驗裝置

無效

• 申請號: 201310224642.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103336050A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 姜永東;鮮曉東;崔悅震;劉浩;宋曉
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種煤層氣滲流實驗裝置，特別涉及一種可控大功率聲波作用下煤層氣滲流實驗裝置。

背景技術

煤層氣是我國戰略性接替的新能源，在埋深2000m以淺儲量約為30多萬億m³，與我國陸上常規天然氣資源量相當，它是一筆可支配的較潔凈的能礦資源和化工原料，其次煤層氣是煤礦重大災害事故的有害源。據統計，煤層氣災害事故約占煤礦重大災害事故的70%。同時，其主要組分CH₄是一種比CO₂高20多倍的強溫室效應氣體。所以從資源的利用、安全生產和保護環境角度來看，開發煤層氣勢在必行。

由于我國煤礦地質條件復雜，煤儲層滲透率極低，在0.001mD以下，煤層氣難抽采，抽采率低，抽采總量少。煤層氣含量高，在20-40t/m³左右，吸附態占90%，瓦斯難解吸。瓦斯壓力大，一般在3～12MPa左右，瓦斯治理困難。

上世紀五、六十年代，美國、前蘇聯就開始了利用聲波處理油層，取得了很好的效果，能提高巖體的滲透率、降粘、解堵等，從而提高石油的采收率。近幾年我國也將聲波技術應用到采油工程中，先后在大慶、玉門、勝利油田進行過現場實驗，效果明顯，提高原油產量提高15～50%，采收率提高10～15%。

鑒于聲波具有振動效應、熱效應和空化效應等特點，重慶大學提出了用可控聲震法促進煤層氣解吸、擴散和滲流這一新技術，從而提高煤層氣的抽采率。目前，聲波作用下煤層氣吸附、解吸、滲流特性，提高煤層氣抽采率的機理國內外研究得很少，其實驗室研究裝置開發得也很少。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種可控大功率聲波作用下煤層氣滲流實驗裝置，該裝置能模擬應力、氣壓、聲場耦合作用下煤層氣在大試件煤體中的滲流規律，以及能模擬大功率聲波作用下的熱效應、煤-氣系統溫度影響范圍和變化規律。

本發明的可控大功率聲波作用下煤層氣滲流實驗裝置，包括煤樣室、氣體供給系統、流量測量系統、抽真空系統、聲波發生系統、溫度監測系統和應力加載系統；所述煤樣室的兩端分別設有密封蓋，密封蓋與煤樣室可拆卸式連接，一端的密封蓋上設有進氣口，另一端的密封蓋上設有出氣口；所述氣體供給系統與進氣口連通，所述流量測量系統和抽真空系統分別與出氣口連通；所述聲波發生系統包括聲波發生器和與聲波發生器連接的換能器，換能器設置在密封蓋上；所述溫度監測系統包括溫度傳感器，溫度傳感器設置在煤樣室內；所述應力加載系統包括千斤頂和與千斤頂連接的加壓盤，加壓盤設置在煤樣室內，加壓盤上設有通氣孔。

進一步，所述氣體供給系統包括高壓甲烷氣瓶和與高壓甲烷氣瓶連通的減壓閥。

進一步，所述流量測量系統包括流量計。

進一步，所述抽真空系統包括真空泵。

進一步，所述密封蓋與煤樣室通過螺栓連接，密封蓋與煤樣室之間設有密封圈。

進一步，所述換能器的頻率為10kHZ～1000kHZ，功率為4000～6000W，并且輸出功率有9檔可調。

進一步，所述煤樣室的內腔為圓柱形，內腔尺寸為φ15cm×40cm。

本發明的有益效果在于：

1）本發明的煤層氣滲流實驗裝置設有氣體供給系統、聲波發生系統和應力加載系統，能模擬應力、氣壓、聲場耦合作用下煤層氣在大試件煤體中的滲流規律，最大載荷200kN，氣壓5MPa；

2）本發明的煤層氣滲流實驗裝置還設有溫度監測系統，能模擬大功率聲波作用下的熱效應，聲波作用下煤-氣系統溫度影響范圍和變化規律；

3）聲波發生系統的換能器頻率范圍為10kHZ～1000kHZ，功率較大，在4000～6000W左右，而且輸出功率可調，有9個檔，從而可以實驗不同頻率、不同聲強作用下煤層氣的滲流規律；

4）煤樣室設計為端蓋密封的結構形式，使煤樣裝填方便，同時便于應力加載系統加載應力和壓實煤樣，并且煤樣試件的尺寸較大，尺寸φ15cm×40cm圓柱體，能模擬煤層氣在大試件中的滲流規律。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為本發明的可控大功率聲波作用下煤層氣滲流實驗裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。