[發(fā)明專利]一種利用微波提高煤層氣解吸效率的裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310733795.2
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103698411A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00;E21F7/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，是涉及提高煤層氣解吸效率的裝置及方法，特別是涉及一種利用微波提高煤層氣解吸效率的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著我國煤礦資源開采逐漸向深部發(fā)展，煤體內(nèi)瓦斯含量逐漸增加，煤體滲透性能和瓦斯解吸能力降低，造成瓦斯抽放難度急劇增大，積聚在煤層中的煤層氣嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)。

為了合理的進行瓦斯抽放，目前多采用鉆孔、水里壓裂等常規(guī)方法。增加煤層鉆孔的數(shù)量和密度，可一定程度上提高瓦斯抽放量；采用水力壓裂措施，增加煤體裂隙，也可增強煤體滲透性能。以上方法是通過破壞煤體結(jié)構(gòu)，增加煤體裂隙數(shù)量或裂隙寬度的方式，以達(dá)到增加煤體滲透性的目的，不但成本高，增滲效果也難以達(dá)到預(yù)期的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種利用微波提高煤層氣解吸效率的裝置及方法，其將產(chǎn)生的微波作用于煤體，并具有三軸加載功能，模擬了煤體應(yīng)力狀態(tài)及氣體的吸附解吸過程，獲得微波作用下煤層氣解吸規(guī)律，為煤層氣的有效抽放和綜合利用提供參考數(shù)據(jù)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種利用微波提高煤層氣解吸效率的裝置，包括微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置和煤巖三軸加壓吸附解吸系統(tǒng)；煤巖三軸加壓吸附解吸系統(tǒng)由第一、第二、第三調(diào)壓閥、甲烷氣瓶、加載氣瓶、圍壓壓力表、軸壓壓力表、孔隙壓壓力表、閥門、流量計及溫控表組成；微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的上壓頭進氣孔與甲烷氣瓶相連通，在上壓頭進氣孔與甲烷氣瓶之間設(shè)置有第一調(diào)壓閥和孔隙壓壓力表；加載氣瓶與多通閥門相連，多通閥門與第一、第二支路相連通，第一支路與微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的上壓蓋貫通孔相連通，在第一支路上設(shè)置有第二調(diào)壓閥和圍壓壓力表；第二支路與微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的下壓蓋貫通孔相連通，在第二支路上設(shè)置有第三調(diào)壓閥和軸壓壓力表；微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的下壓頭出氣孔與流量支路的一端相連通，在流量支路上設(shè)置有閥門和流量計；微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的溫度傳感器與溫控表相連，溫控表與微波激勵煤層氣解吸滲流實驗裝置的控制器相連。

所述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(fā)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(fā)生裝置由微波天線、波導(dǎo)管、諧振腔、磁控管及控制器組成，上、下壓蓋分別設(shè)置在筒體的上、下部，在上、下壓蓋的底面上分別設(shè)置有上、下壓蓋貫通孔，在下壓蓋內(nèi)部設(shè)置有活塞，在活塞上方的下壓蓋或筒體的內(nèi)側(cè)壁上固定有擋板，在下壓蓋內(nèi)部設(shè)置有穿過擋板的下壓頭，在下壓頭的底部設(shè)置有下壓頭第一凸起，下壓頭第一凸起的外端設(shè)置在下壓蓋的外部，在下壓頭及下壓頭第一凸起的內(nèi)部設(shè)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(nèi)設(shè)置有溫度傳感器；在筒體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有微波天線，在筒體內(nèi)設(shè)置有上壓頭，在上壓頭的頂部設(shè)置有上壓頭第一凸起，上壓頭第一凸起的外端設(shè)置在上壓蓋外部，在上壓頭及上壓頭第一凸起的內(nèi)部設(shè)置有貫通的上壓頭進氣孔；在筒體外部設(shè)置有波導(dǎo)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(dǎo)管相連，磁控管與控制器相連，微波天線的一端設(shè)置在波導(dǎo)管內(nèi)；在上、下壓頭之間設(shè)置有煤體，在煤體、上壓頭及下壓頭的外部設(shè)置有熱縮管，下壓頭貫通孔與煤體的內(nèi)部相連通，溫度傳感器的感溫部分設(shè)置在煤體的內(nèi)部。

所述第一調(diào)壓閥設(shè)置在甲烷氣瓶與孔隙壓壓力表之間。

所述第二調(diào)壓閥設(shè)置在多通閥門與圍壓壓力表之間。

所述第三調(diào)壓閥設(shè)置在多通閥門與軸壓壓力表之間。

一種利用微波提高煤層氣解吸效率的方法，采用利用微波提高煤層氣解吸效率的裝置，包括如下步驟：

步驟一：進行吸附實驗；

打開多通閥門與第一、第二支路相連通的閥門，調(diào)整第三調(diào)壓閥給煤體施加初始軸壓，調(diào)整第二調(diào)壓閥給煤體施加初始圍壓，調(diào)整第一調(diào)壓閥，給煤體施加初始孔隙壓，孔隙壓壓力值穩(wěn)定后保持十二小時以上，使煤體對甲烷氣體進行充分吸附，接通溫控表電源，記錄此時由溫度傳感器測得的煤體內(nèi)部溫度值；

步驟二：進行微波激勵解吸實驗；

關(guān)閉第一、第二、第三調(diào)壓閥，設(shè)定溫控表的初始溫度值，即當(dāng)溫控表達(dá)到初始溫度值時，溫控表自動切斷控制器電源；設(shè)定控制器的輸出功率，接通控制器電源，當(dāng)煤體內(nèi)部的溫度值達(dá)到溫控表的初始溫度值時，開啟閥門，通過流量計記錄單位時間內(nèi)輸出的甲烷氣體體積，直至無氣體輸出，解吸過程結(jié)束，關(guān)閉第一、第二、第三調(diào)壓閥和閥門，關(guān)閉溫控表、控制器及磁控管的電源；

步驟三：重復(fù)步驟一、二，并在過程中改變控制器的輸出功率；