[實用新型]一種液氮結合遠紅外熱輻射凍融循環的實驗裝置

有效

• 申請號: 201820705367.7
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN208283195U
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 張永利;尚文龍;曾鑫;馬玉林;程瑤;蘇暢
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

一種液氮結合遠紅外熱輻射凍融循環的實驗裝置，涉及非常規天然氣開采技術領域，包括三軸加壓系統、液氮供給系統、遠紅外熱輻射集成控制系統、聲發射檢測系統和煤樣；三軸加壓系統包括三軸儀、軸壓控制系統和圍壓控制系統；三軸儀包括上壓蓋、缸體、下壓蓋和下壓頭，下壓蓋上設有軸壓外接口，軸壓外接口與軸壓控制系統連通；缸體的側壁上設有圍壓外接口，圍壓外接口與圍壓控制系統連通；遠紅外熱輻射集成控制系統包括遠紅外熱輻射發生端、遠紅外熱輻射控制端、溫度傳感器和溫控表；液氮供給系統位于缸體外部，液氮供給系統包括液氮罐、液氮注入泵和液氮注入管；聲發射檢測系統位于缸體外部。本實用新型提供的實驗裝置在煤層氣開發研究領域有廣泛實用性。

技術領域

本實用新型涉及非常規天然氣開采技術領域，特別涉及一種液氮結合遠紅外熱輻射凍融循環的實驗裝置。

背景技術

煤層氣，屬非常規天然氣，是近一二十年在國際上崛起的潔凈、優質能源和化工原料，俗稱瓦斯，主要成分為甲烷，是重要的清潔能源，我國現已探明的煤層氣儲量非常豐富，但是由于我國特殊的地質條件，決定了我國大部分煤層氣儲層為高儲量、低滲透的特征，導致大部分煤層氣抽采困難，嚴重影響煤層氣產量。

為實現煤層氣的工業化生產，國內外研究學者提出了高壓注水、水力割縫、水力壓裂、預裂爆破、注氣趨替法等瓦斯增產方法，還有許多新興技術如電化學法、溶劑萃取法等也相繼被提出，但是上述方法都存在一定的局限性。近年來，利用液氮作用煤層凍融循環致裂的增透技術逐漸發展，但是也存在一定的局限性，由于液氮作用下煤層氣儲層溫度大幅度降低，嚴重影響煤層氣的活性，導致氣體由吸附態轉變為游離態困難，同時，在自然狀態下解凍過程速度緩慢，煤中殘存的水分還會產生水鎖效應，嚴重影響開采效率。遠紅外熱輻射應用于煤層氣增產也是新興的研究領域，將液氮與遠紅外結合恰好的相互輔助，實現煤層氣的增產目的，因此需要一種實驗裝置，為實驗室研究提供實驗平臺，進而為應用于現場開采提供理論支撐。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種液氮結合遠紅外熱輻射凍融循環的實驗裝置，為驗證以液氮和遠紅外結合的方式實現煤層氣增產的開采技術的可行性，為應用于現場開采提供理論支撐。

本實用新型設計提供了一種液氮結合遠紅外熱輻射凍融循環的實驗裝置，包括三軸加壓系統、液氮供給系統、遠紅外熱輻射集成控制系統、聲發射檢測系統和煤樣；

三軸加壓系統包括三軸儀、軸壓控制系統和圍壓控制系統；三軸儀包括上壓蓋、缸體、下壓蓋和下壓頭，上壓蓋與缸體的頂端部固定連接，下壓蓋與缸體的底端部固定連接，下壓頭位于缸體內，且下壓頭的底端與下壓蓋貼合，煤樣位于缸體內，且煤樣的一端與下壓頭的頂端貼合，煤樣的另一端與上壓蓋內表面貼合；下壓蓋上設有軸壓外接口，軸壓外接口與軸壓控制系統連通，軸壓控制系統位于缸體的外部；缸體的側壁上設有圍壓外接口，圍壓外接口與圍壓控制系統連通，圍壓控制系統位于缸體的外部；

遠紅外熱輻射集成控制系統包括遠紅外熱輻射發生端、遠紅外熱輻射控制端、溫度傳感器和溫控表；上壓蓋的頂部設有遠紅外熱輻射外接口，遠紅外熱輻射發生端位于煤樣內，遠紅外熱輻射控制端通過穿過遠紅外熱輻射外接口的線路與遠紅外熱輻射發生端相連，溫度傳感器位于煤樣內靠近遠紅外熱輻射發生端處，溫控表位于缸體的外部靠近遠紅外熱輻射控制端的位置，溫度傳感器發出的信號能夠傳送至溫控表；

液氮供給系統位于缸體外部，液氮供給系統包括液氮罐、液氮注入泵和液氮注入管，上壓蓋的頂部設有液氮注入外接口，液氮注入外接口與遠紅外熱輻射外接口相鄰；液氮注入管位于煤樣內，且與遠紅外熱輻射發生端并行放置；液氮注入泵與液氮罐通過管路連接，液氮注入泵與液氮注入管通過穿過液氮注入外接口的管路連接；

聲發射檢測系統位于缸體外部。

所述缸體為圓管形。