[發明專利]一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201911110837.0
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110793980B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 胡國忠;朱健;何文瑞;秦偉;楊南;李康;賈麗明
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00;G01N7/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 劉珊珊

本發明公開了一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置及試驗方法，通過波導?天線復合饋入式微波作用于試樣，解決微波對試樣輻射不均勻問題，改善微波輻射效果；該裝置包括波導?天線復合饋入式微波系統、氣體吸附解吸系統；波導?天線復合饋入式微波系統包括微波智能調節器、微波發生器、波導管、石英玻璃和微波天線；氣體吸附解吸系統包括耐高壓氣體吸附解吸罐等。控水組件可模擬在不同含水飽和度煤巖體中非常規天然氣的吸附解吸情況；耐高壓氣體吸附解吸罐可模擬不同壓力氣體在煤巖體中的吸附解吸過程；控制微波智能調節器，可模擬恒定微波功率作用下試樣的氣體解吸情況，也可以模擬恒定溫度下試樣的氣體解吸情況。

技術領域

本發明涉及一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置及試驗方法，尤其涉及一種可控復合饋入式微波輻射和模擬試樣含水的試驗裝置，屬于非常規天然氣解吸試驗技術。

背景技術

預抽煤層瓦斯是礦井瓦斯災害防治、抽采煤層瓦斯和減少礦區溫室氣體排放的有效方法之一。據統計，我國72％的煤礦所開采的煤層都是低滲透煤層，占瓦斯含量90％以上的吸附瓦斯在瓦斯抽采過程中難以解吸，造成了煤層瓦斯抽采率普遍偏低，使得低滲透煤層瓦斯抽采成為了煤礦瓦斯災害防治中急需解決的技術難題。

近年來，以可控源微波輻射法等為代表的通過促進煤層瓦斯解吸與擴散來提高煤層瓦斯抽采率的物理場激勵法得到了廣泛關注。雖然微波技術在煤礦的磨礦、浮選、煤熱解等領域已有應用；但其在煤層瓦斯強化抽采領域的應用，尚處于理論探索階段。為了探索與研究微波輻射下含水分煤巖體的氣體解吸與擴散規律，迫切需要一種微波強化煤巖體氣體解吸的試驗裝置。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置及試驗方法，是一種可以將微波高效饋入煤巖體的“波導-天線”復合饋入式微波試驗裝置，并能夠對氣體解吸過程、微波參量、溫度進行自動監測控制；該裝置在實現微波高效饋入煤巖體的同時，還可模擬研究微波對含水分煤巖體中氣體解吸的影響，探索微波輻射下氣體解吸的影響因素和規律，為非常規天然氣微波激勵技術的現場應用提供理論依據與技術支撐。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種復合饋入式微波強化非常規天然氣解吸的試驗裝置，包括氣體吸附解吸系統、波導-天線復合饋入式微波系統和測量控制系統；

所述氣體吸附解吸系統包括耐高壓氣體吸附解吸罐、耐壓管路、真空泵、集氣瓶、注氣瓶和廢氣收集瓶，在耐高壓氣體吸附解吸罐上設置有連通內腔的注水孔和進出氣孔，耐壓管路包括一條主管路和三條支管路，主管路的一端與進出氣孔密封連接，主管路的另一端同時連通三條支管路的一端，三條支管路的另一端分別連通廢氣收集瓶、集氣瓶和注氣瓶；

在耐壓管路的主管路上設置有放空閥和壓力計Ⅰ，在連接廢氣收集瓶的支管路上設置有真空泵、真空閥和真空計和閥門Ⅲ，在連接集氣瓶的支管路上設置有閥門Ⅰ、冷卻罐和氣體流量計，冷卻罐放入冷水槽中，在連接注氣瓶的支管路上設置有閥門Ⅱ和壓力計Ⅱ；

所述波導-天線復合饋入式微波系統包括石英玻璃、微波天線、波導管、微波發生器和微波智能調節器，通過微波智能調節器調節微波發生器產生的微波參量，微波發生器產生的微波通過微波天線傳導；石英玻璃覆蓋在耐高壓氣體吸附解吸罐罐蓋的外表面，并與耐高壓氣體吸附解吸罐的內腔密封連接，微波天線的一端與微波發生器連接，另一端穿過石英玻璃從耐高壓氣體吸附解吸罐罐蓋上的天線孔伸入耐高壓氣體吸附解吸罐的內腔，耐高壓氣體吸附解吸罐的內腔、波導管和石英玻璃的軸線在同一條直線上，且所有微波天線環繞該直線均勻分布；石英玻璃可將波導管中的微波在豎直方向均勻饋入耐高壓氣體吸附解吸罐，同時微波天線可將微波發生器產生的微波導入試樣的周向，實現試樣的立體均勻輻射；