[實用新型]一種小角散射研究煤中CO2驅替CH4的裝置

有效

• 申請號: 201821082487.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN208621473U
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 韓楚健;趙毅鑫;彭磊;劉通;茍萌萌;盧志國;張俊;孫波;范文兵
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種小角散射研究煤中CO₂驅替CH₄的裝置，主要包括樣品腔、橡膠墊圈、內六角螺釘、進氣孔、排氣孔、樣品倉、進氣管路、排氣管路、兩個螺絲槽、兩個左旋螺絲、兩個高精度壓力表、兩個三通閥、四個二通閥、兩個減壓閥、CH₄注氣端、CO₂注氣端、集氣袋、真空計、真空泵、樣品倉的上盤和下盤。樣品倉通過進氣螺絲槽、第一左旋螺絲與進氣管路耦合密封連接和排氣螺絲槽、第二左旋螺絲與排氣管路耦合密封連接。排氣管路通過第二左旋螺絲與第二三通閥連接，集氣袋和真空泵通過第三二通閥、第四二通閥匯集于第二三通閥。各個壓力表用于控制進氣和排氣過程中氣體壓力。最終達到利用小角散射技術探測煤中CO₂驅替CH₄的目的。

技術領域

本實用新型屬于小角散射觀察煤巖體孔徑變化領域，尤其涉及一種小角散射研究煤中 CO₂驅替CH₄的裝置。

背景技術

強化煤層氣開采(ECBM)是指注入二氧化碳(CO₂)以驅替甲烷(CH₄)，以提高煤層氣采收率的方法。注入CO₂可以促進煤層氣開發，主要有以下兩個原因：一方面，注入的CO2 降低了CH₄的分壓，促進了CH₄的解吸；另一方面，CO₂的吸附能力根據煤階的不同約為CH₄的2～10倍，這使得CO₂可以驅替煤中富含的CH₄。為了準確預測CO₂-ECBM過程中CH₄的產出，更好地理解驅替機理是必不可少的一項工作。而理解驅替機理的重要一步是研究CO₂驅替CH₄過程中煤體孔隙結構的變化。現有研究煤體孔隙結構的方法主要包括壓汞法和低溫氣體吸附法。壓汞法和低溫氣體吸附法測定效果取決于被測介質和流體間的侵潤性，以及流體對微孔隙結構的損傷和破壞程度，且該方法無法統計“閉孔”信息。小角散射作為一種新型的無損檢測手段，可以探測1～100nm范圍內的孔徑尺寸、比表面積、分形維數等信息。小角散射可以精確表征煤巖體中的納米孔隙結構，但現有的實驗條件無法配合小角散射技術探測CO₂驅替CH₄過程中煤體內孔隙結構變化。因此，迫切需要發明一種新型實驗裝置來配合小角散射技術探測CO₂驅替CH₄過程中煤巖體內孔隙結構的改變，以探明CO₂驅替CH₄機理，最終達到提高煤層氣采收率的目的。

實用新型內容

本實用新型提供一種小角散射研究煤中CH₄驅替CO₂的裝置，主要包括樣品腔、橡膠墊圈、內六角螺釘、進氣孔、進氣螺絲槽、排氣孔、排氣螺絲槽、第一左旋螺絲、第二左旋螺絲、樣品倉、進氣管路、第一高精度壓力表、第一三通閥、第一二通閥、第一減壓閥、CH₄注氣端、第二二通閥、第二減壓閥、CO₂注氣端、排氣管路、第二三通閥、第二高精度壓力表、第三二通閥、集氣袋、第四二通閥、真空計、真空泵、樣品倉上盤和樣品倉下盤，所述樣品倉的上盤和下盤在6個內六角螺釘的作用下通過橡膠墊圈進行帶壓接觸，以保證樣品倉的氣密性。所述樣品倉通過進氣螺絲槽、第一左旋螺絲與進氣管路耦合密封連接，從而使氣體進入樣品腔，所述樣品倉通過排氣螺絲槽、第二左旋螺絲與排氣管路耦合密封連接，從而使氣體排出樣品腔，所述進氣管路通過第一左旋螺絲與第一三通閥連接，所述CH₄注氣端和CO₂注氣端分別通過第一二通閥、第二二通閥匯集于第一三通閥，所述第一高精度壓力表置于進氣管路上，以讀取氣體注入時的壓力，所述排氣管路通過第二左旋螺絲與第二三通閥連接，所述集氣袋和真空泵分別通過第三二通閥、第四二通閥匯集于第二三通閥，所述第二高精度壓力表置于第二三通閥與第三二通閥之間的氣體管路上，以讀取氣體排出時的壓力，所述真空計置于真空計與真空泵之間的氣體管路上，以讀取抽真空時的氣體壓力。