[實用新型]注二氧化碳與煤中主要礦物質反應速率實驗測試裝置

有效

• 申請號: 201320330821.2
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN203299077U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 倪小明;李全中;王延斌;于蕓蕓;高莎莎
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;朱俊峰

技術領域

本實用新型屬于煤礦安全生產技術領域，尤其涉及一種注二氧化碳與煤中主要礦物質反應速率實驗測試裝置。

背景技術

近年來，人類日常生活和工業生產向大氣中排放的溫室氣體逐漸增加，在人類排放的溫室氣體中60%以上為二氧化碳，由二氧化碳排放引起的溫室效應日益引起人們的關注。為了減少二氧化碳向大氣中的排放量，人們提出了向地下埋藏二氧化碳的思想。煤層氣作為一種潔凈能源，越來越受到人們的關注，人們紛紛投入到煤層氣的勘探開發中。但煤儲層低壓、低滲的特點導致在一些地區煤層氣井的產氣效果并不理想。為了提高煤層氣井的產氣效果，人們從煤體對二氧化碳和甲烷的吸附差異性，即在其他條件相同的情況下，同種變質程度的煤對二氧化碳的吸附量大于對甲烷的吸附量，在此思想的指導下，提出了向煤層中注入二氧化碳，一方面可以封存部分的二氧化碳氣體，另一方面可提高煤層氣井的產氣量，具有較好的經濟效益和社會效益。

在二氧化碳注入煤層后，會與煤層中的水反應生成碳酸，碳酸電離出氫離子與煤中的一些礦物質發生反應。這些礦物質主要包括高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石等粘土礦物及方解石、白云石等碳酸鹽類礦物。當碳酸與高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石等粘土礦物反應時，部分會發生沉淀，部分會發生溶解，反應時發生溶解的物質，使煤層的裂隙寬度增加，提高了煤層的導流能力；但反應生成的沉淀，又可能堵塞煤中的部分裂隙，使煤層的導流能力下降。這些礦物由于內部結構、離子組成等的差異，導致與碳酸反應時的反應速率不同，發生沉淀和溶解的時間也不同，這些都導致煤儲層導流能力的差異性，進而影響著煤層氣井的產氣量。

目前，人們對于二氧化碳注入，更多關注在其對甲烷的置換效果及二氧化碳注入引起的煤吸附膨脹對滲透率的影響上，而對二氧化碳注入后與礦物質反應造成的滲透率的變化方面的研究較少，而這些物質的反應速率不同，造成物質的溶解時間、沉淀時間不同，進而造成對煤儲層滲透率的影響不同。如果知道了這些物質在不同溫度、不同壓力、不同酸度下的反應速率，就能對溶解和沉淀有比較清晰的了解，進而在注入后對其返排時間有比較清晰的把握，盡量減少沉淀對煤儲層裂隙的傷害，提高煤層氣井的產能。但目前，還沒有一種儀器能對不同溫度、不同壓力、不同酸度下的這些物質的反應速率進行測試，基于此，本次設計出一種注二氧化碳與煤中主要礦物質反應速率測試裝置，以期為煤層注二氧化碳后與礦物質的反應引起的滲透率的變化規律研究及煤層氣井的排采提供理論指導。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對目前無法得知在不同溫度、不同儲層壓力等條件下注二氧化碳后與煤中礦物質反應時引起的物質溶解和沉淀時間，進而造成的滲透率變化規律不明，可能錯誤指導煤層氣井的生產，最終影響其產氣量的問題，提供一種注二氧化碳與煤中主要礦物質反應速率測試裝置，該裝置能測試不同溫度、不同壓力條件下注二氧化碳與煤中不同礦物質的反應速率，為注二氧化碳后滲透率的變化規律研究，注二氧化碳的煤層氣井的注入參數及排采工作制度制定提供理論指導。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：注二氧化碳與煤中主要礦物質反應速率實驗測試裝置，包括氣體注入及抽真空系統、反應控制系統、離子測試系統、計算機控制數據監測系統和二氧化碳氣體處理系統，氣體注入及抽真空系統通過第一氣管45和第一液管37與反應控制系統連接，反應控制系統通過第二液管38與離子測試系統連接，二氧化碳氣體處理系統與離子測試系統連接，氣體注入及抽真空系統、反應控制系統和離子測試系統分別通過數據線39與計算機控制數據監測系統連接。

所述氣體注入及抽真空系統包括二氧化碳高壓氣瓶2、氦氣瓶1和蒸餾水箱7，二氧化碳高壓氣瓶2和氦氣瓶1的出氣口分別與第一氣管45的進氣口連接，第一氣管45上沿氣流方向依次設有第一流量計5、空壓機6、具有第一閥門12的真空泵11、第二閥門13、酸度計14和壓力傳感器15，蒸餾水箱7的出液口與第一液管37的進液口連接，第一液管37上沿液體流向依次設有第三閥門8、第二流量計9、水泵10和第四閥門26，二氧化碳高壓氣瓶2和氦氣瓶1的出氣口分別設有第五閥門3和第六閥門4；第五閥門3、第六閥門4、第一流量計5、空壓機6、第三閥門8、第二流量計9、水泵10、第四閥門26、第二閥門13和壓力傳感器15分別通過所述數據線39與計算機控制數據監測系統連接。