[發明專利]一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置

有效

• 申請號: 201310727459.7
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103696746A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 蘇暢;張永利;程瑤;由繼國;劉杰;馬玉林;楊新樂
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 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

本發明屬于煤層氣解吸滲流實驗裝置，特別是涉及一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置。

背景技術

煤層氣成分主要是甲烷（占85%以上），通常稱為瓦斯或沼氣，是重要的新興能源。我國是煤層氣儲能大國，對煤層氣的開發利用不但能夠增大煤礦生產安全系數，提高經濟效益，還能極大的緩解我國能源緊張狀況，但我國大部分地區煤層屬于低滲透煤層，煤層氣的抽采效率極低，無法進行常規工業化開采。

熱力開采法是針對低滲透煤層進行煤層氣開采的方法。利用熱能注入提高煤層氣解吸滲流速度，從而達到大幅度提高煤層氣產量的目的。熱力開采法的主要技術手段是電加熱、蒸汽注熱和微波加熱。熱力開采法雖然在理論上能夠實現提高煤層氣產量的目的，但是針對注熱開采時煤層氣的解吸滲流過程的研究還遠沒有達到機理清晰、規律明確的程度，還無法投入工業生產中去。微波加熱和蒸汽、電加熱方式比較，其產熱及熱傳導方式不同，微波可穿透介質將能量直接傳導入介質分子中，由分子的震動摩擦產生熱量，因此可對對象深部進行加熱，并有較高的熱效率。因此利用微波進行熱力開采煤層氣是一種非常有潛力的開采方法。現有的煤層氣解吸滲流實驗裝置主要集中在電加熱和蒸汽注熱方式上，由于微波能量傳輸、加載的復雜性目前采用微波作用于煤巖的實驗裝置無法模擬地下煤巖受力狀態，使得微波作用下煤層氣解吸滲流過程無法進行實驗研究。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，該實驗裝置具有三軸加載功能，可實現對煤層氣解吸滲流的功能測試，獲得微波作用下煤層氣解吸滲流規律，為煤層氣資源的合理抽放和綜合利用提供可靠的數據。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置，包括三軸加壓裝置和微波發生裝置，三軸加壓裝置由上、下壓蓋、筒體、活塞、擋板及上、下壓頭組成，微波發生裝置由微波天線、波導管、諧振腔、磁控管及控制器組成，上、下壓蓋分別設置在筒體的上、下部，在上、下壓蓋的底面上分別設置有上、下壓蓋貫通孔，在下壓蓋內部設置有活塞，在活塞上方的下壓蓋或筒體的內側壁上固定有擋板，在下壓蓋內部設置有穿過擋板的下壓頭，在下壓頭的底部設置有下壓頭第一凸起，下壓頭第一凸起的外端設置在下壓蓋的外部，在下壓頭及下壓頭第一凸起的內部設置有貫通的下壓頭出氣孔和下壓頭貫通孔，在下壓頭貫通孔內設置有溫度傳感器；在筒體內側壁上設置有微波天線，在筒體內設置有上壓頭，在上壓頭的頂部設置有上壓頭第一凸起，上壓頭第一凸起的外端設置在上壓蓋外部，在上壓頭及上壓頭第一凸起的內部設置有貫通的上壓頭進氣孔；在筒體外部設置有波導管、諧振腔、磁控管及控制器，諧振腔的一端與磁控管相連，另一端與波導管相連，磁控管與控制器相連，微波天線的一端設置在波導管內；在上、下壓頭之間設置有煤體，在煤體、上壓頭及下壓頭的外部設置有熱縮管，下壓頭貫通孔與煤體的內部相連通，溫度傳感器的感溫部分設置在煤體的內部。

在所述擋板上方的筒體底部的內側壁上設置有天線支架，在天線支架內側壁上設置有螺旋狀凹槽，微波天線設置在螺旋狀凹槽內。

所述微波天線與溫度傳感器的感溫部分相對應。

所述上、下壓蓋均設置在筒體外部，且與筒體通過螺紋連接。

在所述筒體下方的下壓蓋內側壁上設置有凸起，所述擋板設置在筒體底面與凸起上表面之間。

在所述上壓頭和擋板上方的下壓頭的側壁上設置有錐形面，在錐形面上設置有壓墊，壓墊通過壓緊螺母固定在錐形面上，壓緊螺母與上、下壓頭側壁以螺紋連接，熱縮管兩端通過壓墊和壓緊螺母固定在上、下壓頭上。

本發明的有益效果：

本發明實驗裝置具有三軸加載功能，可實現對煤層氣解吸滲流的功能測試，獲得微波作用下煤層氣解吸滲流性能參數，為煤層氣資源的合理抽放和綜合利用提供可靠的數據；本發明實驗裝置結構簡單、性能可靠、操作方便、節約成本。

附圖說明

圖1是本發明的微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的結構示意圖；

圖中，1—諧振腔，2—磁控管，3—壓緊螺母，4—壓墊，5—溫度傳感器，6—微波天線，7—波導管，8—下壓頭，81—下壓頭出氣孔，82—下壓頭貫通孔，83—下壓頭第一凸起，9—活塞，10—擋板，11—下壓蓋，111—下壓蓋貫通孔，12—筒體，13—天線支架，14—煤體，15—上壓蓋，151—上壓蓋貫通孔，16—上壓頭，161—上壓頭進氣孔，162—上壓頭第一凸起，17—熱縮管，18—控制器。

具體實施方式