[發明專利]原位多功能高溫高壓驅替與排采模擬試驗系統和試驗方法

有效

• 申請號: 201810540118.1
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108693315B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉和武;姜波;李明;劉杰剛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 華德明

1.一種原位多功能高溫高壓驅替與排采模擬試驗系統，其特征在于，包括試驗裝置(100)和驅替與排采系統(200)，所述試驗裝置(100)包括：

平板小車(1A)，平板小車(1A)可移動的設于軌道上，且其上設有上下貫通的第一中心孔(1A11)；

殼體(2A)，所述殼體(2A)內部設有容納腔室，且其下端部與平板小車(1A)相連接；

圍壓端蓋(3A)，所述圍壓端蓋(3A)固定于容納腔室上端部，其上設有上下貫通的第二中心孔(3A1)和進油孔(3A2)；

圍壓活塞(4A)，所述圍壓活塞(4A)包括與第二中心孔(3A1)相適配的桿部(4A1)和一體形成于桿部(4A1)下端的活塞部(4A2)，所述圍壓活塞(4A)上設有上下貫通的第三中心孔(4AA)；

圍壓壓頭(5A)，所述圍壓壓頭(5A)固定于活塞部(4A2)的下端，其上設有上下貫通的第四中心孔(5A1)，第四中心孔(5A1)、第三中心孔(4AA)、第二中心孔(3A1)和第一中心孔(1A11)同軸設置；

套管組件(6A)，所述套管組件(6A)包括：樣品套管(6A1)、石墨管(6A2)、銅管(6A3)和葉蠟石套(6A4)，樣品套管(6A1)同軸設于第一中心孔(1A11)的上端，且與所述平板小車(1A)固定連接；石墨管(6A2)沿著所述樣品套管(6A1)的內壁設置，銅管(6A3)套設于石墨管(6A2)內部且與石墨管(6A2)之間形成空腔(6AA)，所述圍壓壓頭(5A)與空腔(6AA)配合；所述葉蠟石套(6A4)填充于空腔(6AA)內；

下軸壓加載單元(7A)，下軸壓加載單元(7A)包括：底座(7A1)和下壓桿(7A2)，所述底座(7A1)與所述平板小車(1A)相連，所述下壓桿(7A2)與所述第一中心孔(1A11)相配合，且其一端與底座(7A1)相連接，其另一端與銅管(6A3)相配合，煤巖樣品(8A)置于下壓桿(7A2)的上端，與所述下壓桿(7A2)同軸設置且位于銅管(6A3)下端還設有圍壓墊塊(7A3)，所述圍壓墊塊(7A3)與樣品套管(6A1)之間設有絕緣環(10A)；葉蠟石套(6A4)與圍壓墊塊(7A3)之間還設有云母片(11A)，第一中心孔(1A11)與下壓桿(7A2)之間還設有絕緣套(20A)；

水冷套管(12A)、第一保護套(13A)和第二保護套(14A)由外至內依次套設在所述殼體(2A)與所述樣品套管(6A1)之間，水冷套管(12A)、第一保護套(13A)與殼體(2A)連接，第一保護套(13A)內壁的上端內徑大于其下端內徑，第二保護套(14A)的外壁與第一保護套(13A)相配合；水冷套管(12A)的外壁設有通水槽(12A1)；

上軸壓加載單元(15A)，所述上軸壓加載單元(15A)包括：上壓頭(15A1)和上壓桿(15A2)，上壓頭(15A1)與所述第三中心孔(4AA)相配合；上壓桿(15A2)與所述第四中心孔(5A1)相配合，且其一端連接于所述上壓頭(15A1)的下端，其另一端與所述銅管(6A3)相配合并與所述煤巖樣品(8A)相抵止；

采集管組(AA)，采集管組(AA)包括第一采集管(AA1)和第二采集管(AA2)，第一采集管(AA1)依次貫穿所述上壓頭(15A1)和所述上壓桿(15A2)，其一端連接至所述煤巖樣品(8A)的上端，其另一端為位于所述上壓頭(15A1)上的第一采集口(AA11)；第二采集管(AA2)依次貫穿所述底座(7A1)和所述下壓桿(7A2)，其一端連接至煤巖樣品(8A)的下端，其另一端為位于底座(7A1)上的第二采集口(AA21)；以及

電極板組(16A)，所述電極板組(16A)包括與所述上壓頭(15A1)相連的上電極板(16A1)和與所述底座(7A1)相連的下電極板(16A2)，電源的正極通過上電極板(16A1)依次連通上壓頭(15A1)、上壓桿(15A2)、圍壓壓頭(5A)至套管組件(6A)的上端；電源的負極通過下電極板(16A2)依次連通底座(7A1)、下壓桿(7A2)、圍壓墊塊(7A3)至套管組件(6A)的下端；

所述驅替與排采系統(200)包括：

換熱組件(1B)，換熱組件(1B)包括換熱器(1B1)、液體收集器(1B2)和水泵(1B3)，換熱器(1B1)包括第一端口(1B11)、第二端口(1B12)、第三端口(1B13)和第四端口(1B14)，所述第一端口(1B11)與所述第二采集口(AA21)相導通，所述第三端口(1B13)與所述水泵(1B3)相連，所述第四端口(1B14)與液體收集器(1B2)相連；

第一單向閥(2B)，第一單向閥(2B)連接在第二采集口(AA21)與換熱器(1B1)的第一端口(1B11)之間且在所述試驗裝置(100)朝向所述換熱器(1B1)方向上單向導通；

儲氣罐(3B)，儲氣罐(3B)包括進氣口(3B1)和出氣口(3B2)，所述進氣口(3B1)與所述換熱器(1B1)的第二端口(1B12)相連接；

真空泵(4B)，真空泵(4B)連接于所述換熱器(1B1)的第二端口(1B12)與所述儲氣罐(3B)的進氣口(3B1)之間；

氣相色譜儀(5B)，氣相色譜儀(5B)與出氣口(3B2)相連；

預加熱裝置(10B)，所述預加熱裝置(10B)包括流入端(10B1)和流出端(10B2)，所述流出端(10B2)與所述第一采集口(AA11)相連；

第二單向閥(8B)，所述第二單向閥(8B)設于所述第一采集口(AA11)和所述流出端(10B2)之間且在所述預加熱裝置(10B)朝向所述試驗裝置(100)方向上單向導通；

三通閥(11B)，所述三通閥(11B)包括第一入口端(11B1)、第二入口端(11B2)和出口端(11B3)，所述出口端(11B3)與所述預加熱裝置(10B)的流入端(10B1)相連；

氣瓶(7B)和水箱(12B)，所述氣瓶(7B)至少包括第一氣瓶(7B1)和第二氣瓶(7B2)，第一氣瓶(7B1)內設有甲烷氣體，第一氣瓶(7B1)、第二氣瓶(7B2)和所述水箱(12B)分別設有第一連接端口(7B11)、第二連接端口(7B21)和第三連接端口(12B1)，且所述第一連接端口(7B11)、所述第二連接端口(7B21)均與所述第一入口端(11B1)相連，所述第三連接端口(12B1)與所述第二入口端(11B2)相連；以及

通斷閥(13B)，所述通斷閥(13B)分別設置在所述第一連接端口(7B11)、第二連接端口(7B21)與所述第一入口端(11B1)之間、所述第三連接端口(12B1)與所述第二入口端(11B2)之間。