[發(fā)明專利]一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105717026B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 魏建平;李波;王登科;李濤;劉華;張宏圖;秦恒潔;賈炳
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 王金

一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)，包括甲烷氣罐、圍壓加載泵、軸壓加載泵、第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥、煤樣夾持器、顯示器、壓力跟蹤儀和計算機；甲烷氣罐通過第一氣管與第一三通閥的進口連接，第一三通閥的其中一個出口通過第二氣管與煤樣夾持器的的進氣口連接，煤樣夾持器的出氣口通過第三氣管與壓力跟蹤儀的進氣口連接；第一三通閥的另一個出口處密封連接有第一壓力傳感器；第一氣管上設有減壓閥，第三氣管上設有質(zhì)量流量計；本發(fā)明過程簡單，操作方便，利用該方法在進行較高壓力滲流實驗時可減少進氣端和出氣端壓差，降低模型誤差；該方法均利用電子技術采集實驗參數(shù)，獲取的實驗參數(shù)精度高，觀測誤差大大減小。

技術領域

本發(fā)明涉及一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)及方法。

背景技術

在煤層氣、天然氣等領域，煤巖滲透率是極其重要的技術參數(shù)，關系到煤儲層開采價值以及產(chǎn)量估計，但由于煤巖滲透率受多種因素的影響，如應力、瓦斯的吸附、溫度、抽采工程的擾動等，使煤巖滲透率的測量十分困難，如何準確測量煤巖的滲透率具有重大的意義。

目前，實驗室測試煤樣滲透率的方法主要是在被夾持煤巖試樣一端即進氣端充入一定壓力氣體，在煤巖試樣的另一端即出氣端采集滲透量，通過達西定律計算滲透率；之前專家采用這種方法取得了大量的研究成果，并對工程實踐進行了一定的指導，但存在以下兩個缺陷：

（1）以往對煤巖氣體滲透率的測量出口端為大氣壓，但在進行煤層氣以及天然氣的抽采過程中，抽采端處于負壓環(huán)境，及滲流出口端為負壓狀態(tài)，傳統(tǒng)的出口端為大氣壓，不能很好地模擬抽采時的負壓環(huán)境，與實際情況不一致；

（2）煤巖對瓦斯的吸附作用是影響滲透率的主要因素之一，在進行滲透實驗時，由于煤巖試樣處于一定的壓力梯度下，吸附壓力往往用平均吸附壓力代替：，式中，p為吸附壓力，為出氣端壓力即大氣壓，為進氣端壓力，改變吸附壓力是通過調(diào)節(jié)進氣端為進氣端壓力來實現(xiàn)，但進氣端和出氣端的壓差越大，用平均吸附壓力來代替吸附壓力所產(chǎn)生的誤差也就越大，且當兩端壓差較大時，滲透流量增加，采集氣體流量的誤差也會增大，由此測得滲透率存在較大誤差；

（3）加載的氣體壓力以及軸壓、圍壓現(xiàn)階段均是通過壓力表的示數(shù)人為讀取，獲得的壓力參數(shù)誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、通過對出口壓力的調(diào)節(jié)實現(xiàn)負壓或正壓、不同吸附壓力等情況下的滲流實驗的一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)及方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：一種出口壓力可調(diào)的煤巖滲流實驗系統(tǒng)，包括甲烷氣罐、圍壓加載泵、軸壓加載泵、第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥、煤樣夾持器、顯示器、壓力跟蹤儀和計算機；甲烷氣罐通過第一氣管與第一三通閥的進口連接，第一三通閥的其中一個出口通過第二氣管與煤樣夾持器的的進氣口連接，煤樣夾持器的出氣口通過第三氣管與壓力跟蹤儀的進氣口連接；第一三通閥的另一個出口處密封連接有第一壓力傳感器；第一氣管上設有減壓閥，第三氣管上設有質(zhì)量流量計；

煤樣夾持器上設有圍壓加載接口和軸壓加載接口，煤樣夾持器的圍壓加載接口通過第四氣管與第二三通閥的其中一個出口連接，第二三通閥的進口通過圍壓加壓管與圍壓加載泵的出口連接，第二三通閥的另一個出口處密封連接有第二壓力傳感器；煤樣夾持器的軸壓加載接口通過第五氣管與第三三通閥的其中一個出口連接，第三三通閥的進口通過軸壓加壓管與軸壓加載泵的出口連接，第三三通閥的另一個出口處密封連接有第三壓力傳感器；

顯示器內(nèi)置有顯示控制器，顯示控制器分別通過數(shù)據(jù)線與第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器連接；計算機分別通過數(shù)據(jù)線與質(zhì)量流量計和壓力跟蹤儀連接。