[發明專利]大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析方法

有效

• 申請號: 201610930173.2
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106501298B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 陳結;謝凱楠;姜德義;胡千庭;梁運培;蔣翔;宋中強
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司50218
• 代理人: 穆祥維

1.大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析方法，其特征在于，在該方法中采用了一種大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析裝置，所述大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析裝置包括：

中空的環形夾持器本體(1)，所述夾持器本體(1)的側表面圍設有保溫層(2)，所述保溫層(2)的部分側表面圍設有核磁共振線圈(3)；

所述夾持器本體(1)的空腔內設有中空的環形膠套(4)，所述環形膠套(4)的空腔上部設有與空腔內壁緊密配合的上頂頭(5)，所述環形膠套(4)的空腔下部設有與空腔內壁緊密配合的下頂頭(6)，所述環形膠套(4)的內壁、上頂頭(5)和下頂頭(6)共同圍成有可放置待測煤巖體試件(100)的空間；

所述環形膠套(4)的空腔上部設有與上頂頭(5)接觸的上堵頭(7)，所述環形膠套(4)的空腔下部設有與下頂頭(6)接觸的下堵頭(8)，所述環形膠套(4)的上端還設有將環形膠套(4)與上堵頭(7)緊密卡接的上密封卡套(9)，所述環形膠套(4)的下端還設有將環形膠套(4)與下堵頭(8)緊密卡接的下密封卡套(10)，所述下堵頭(8)上設有將下堵頭(8)下端部罩設在夾持器本體(1)下表面的下堵頭固定端(11)，所述上堵頭(7)的上部側表面圍設有將上堵頭(7)固定在夾持器本體(1)上部的上堵頭密封端(12)，所述上頂頭(5)和上堵頭(7)上貫通設有驅替進管(13)，所述下頂頭(6)、下堵頭(8)和下堵頭固定端(11)上貫通設有驅替出管(14)，所述夾持器本體(1)的空腔內壁上嵌設有加熱層(15)，所述加熱層(15)、夾持器本體(1)的空腔內壁及上堵頭密封端(12)與所述上堵頭(7)、環形膠套(4)及下堵頭(8)之間共同構成一個環形的圍壓腔室(16)；

所述夾持器本體(1)的上部設有與圍壓腔室(16)連通的進油管(17)和與加熱層(15)連通的加熱層出油管(18)，所述夾持器本體(1)的下部設有與圍壓腔室(16)連通的卸油管(19)和與加熱層(15)連通的加熱層進油管(20)，且所述夾持器本體(1)的下部還設有數據線接頭(21)和用于檢測圍壓腔室(16)內溫度的溫度傳感器(22)；

該方法包括如下步驟：

S1、將待測煤巖體試件(100)放入所述環形膠套(4)的內壁、上頂頭(5)和下頂頭(6)共同圍成的空間內，連接好收集相應參數的數據線接頭(21)，并密封和固定好所述大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析裝置；

S2、設定所述圍壓腔室(16)內的圍壓為0～25MPa，溫度為0～100℃，所述待測煤巖體試件(100)的軸壓為0～60KN，所述驅替進管(13)內的驅替壓力為0～22MPa，所述驅替出管(14)內的驅替壓力為0～22MPa；

S3、從所述驅替進管(13)的入口注入甲烷氣體，使待測煤巖體試件(100)達到吸附飽和狀態，再在驅替進管(13)的入口注入二氧化碳氣體，由于包括¹H、³He、¹³C、¹⁹F、³¹P和¹²⁹Xe在內的原子核帶電的緣故，具有自旋角動量，在磁性狀態下發生核磁共振，利用核磁共振儀對甲烷里的氫原子敏感性高而對二氧化碳不敏感的特性，通過核磁成像和T₂譜圖來分析二氧化碳驅替甲烷的動態過程；

S4、監測所述驅替進管(13)和驅替出管(14)內的氣體壓力和氣體量，通過計算機記錄進出口氣體壓力和出口流量、T₂譜圖與截面圖像；

S5、根據設定的實驗方案，在達到設定的驅替效果后，對記錄的數據和圖像進行處理，得到不同條件下待測煤巖體試件(100)內部驅替過程中瓦斯動態分布特征。

2.根據權利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述圍壓腔室(16)內的圍壓為20MPa，溫度為80℃，所述待測煤巖體試件(100)的軸壓為50KN，所述驅替進管(13)內的驅替壓力為20MPa，所述驅替出管(14)內的驅替壓力為20MPa。

3.根據權利要求1所述的大孔隙煤巖體二氧化碳驅替瓦斯過程動態分析方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述通過核磁成像和T₂譜圖來分析二氧化碳驅替甲烷的動態過程，其包括實時采集NMR譜和高質量MRI圖像，通過采集NMR譜信號和高質量MRI圖像的變化定性和定量判斷驅替進度和驅替效果。