[實用新型]一種原位煤體氣體吸附量測試模擬裝置

有效

• 申請號: 201920550072.1
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN209784136U
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 杜志剛;黃強;陳倫;楊高峰;杜晨軍;岳麗雅;高永強;曹哲;王曉強
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/04
• 代理公司: 11019 北京中原華和知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 壽寧;張華輝

本實用新型涉及一種原位煤體氣體吸附量測試模擬裝置，包括原位煤體模擬系統、煤體注水系統、吸附平衡系統、吸附監測系統、數據采集與分析系統；原位煤體模擬系統中采用柱狀煤體試驗，通過圍壓加載器和軸壓加載器模擬原位煤體所受的應力，通過煤體注水系統模擬原位煤體的含水量，通過氣體壓力自動跟蹤器實現氣體壓力的跟蹤控制，保證柱狀煤體進行穩態吸附。本實用新型可以實現對煤層原始狀態的模擬，真實反應煤體所處的應力環境、地層溫度、含水性信息等，不僅解決了常規容量法的不足之處，更為精確評估原位條件下煤體對氣體的吸附能力提供了一種可靠的測試模擬裝置。

技術領域

本實用新型屬于非常規天然氣開發領域，具體是一種原位煤體氣體吸附量測試模擬裝置。

背景技術

目前，有關煤儲層氣體吸附量的測試均是對粉煤在未承載條件下，采用容量法進行靜態等溫吸附實驗，并以實驗過程中粉煤對氣體的吸附量來評估原位條件下煤儲層對氣體的吸附能力及煤儲層含氣飽和度等基礎參數，進而指導煤層氣開發工程的實施。然而，粉煤在粒度、應力狀態方面與實際煤儲層完全不一致，這就導致了未承載條件下粉煤的靜態等溫吸附實驗獲取的氣體吸附量測試結果與實際煤儲層嚴重不符，這種情況對于深部處于高溫、高地應力條件下的煤儲層更為明顯。此外，基于容量法的常規靜態等溫吸附實驗中，煤粉的吸附膨脹會造成樣品缸自由空間體積的變化，這進一步對容量法中基于樣品缸自由空間體積而獲取的煤粉氣體吸附量的測試結果形成誤差。然而由于測試難度的影響，目前有關煤粉吸附膨脹對樣品缸自由空間體積影響的校正方法尚不存在。

發明內容

為解決現有技術的不足，本實用新型提供一種原位煤體氣體吸附量測試模擬裝置，采用柱狀煤體試驗，通過圍壓加載器和軸壓加載器模擬原位煤體所受的應力，通過煤體注水系統模擬原位煤體的含水量，通過氣體壓力自動跟蹤器實現氣體壓力的跟蹤控制，保證柱狀煤體進行穩態吸附；實現了對煤層原始狀態的模擬，真實反應煤體所處的應力環境、地層溫度、含水性信息等，不僅解決了常規容量法的不足之處，更為精確評估原位條件下煤體對氣體的吸附能力提供了一種可靠的測試模擬裝置。

本實用新型的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本實用新型提出的一種原位煤體氣體吸附量測試模擬裝置，包括原位煤體模擬系統、煤體注水系統、吸附平衡系統、吸附監測系統、數據采集與分析系統；

所述原位煤體模擬系統包括夾持器、電加熱器、柱狀煤體、液壓伺服系統；液壓伺服系統包括液壓泵、圍壓加載器、軸壓加載器；其中，電加熱器通過底座安裝在夾持器外表面并對夾持器加熱使夾持器內部溫度達到預設溫度；柱狀煤體置于夾持器內，液壓泵通過液壓管線和溢流閥與圍壓加載器和軸壓加載器均連接，圍壓加載器安裝于夾持器外表面，軸壓加載器安裝于夾持器左端；

所述煤體注水系統包括儲水箱、設置于注水管線的高壓水泵、水流閥門、水壓表、水流量表，儲水箱通過該注水管線與夾持器連接，高壓水泵、水流閥門、水壓表、水流量表在注水管線上沿儲水箱到夾持器的方向依次設置；

所述吸附平衡系統包括夾持器出口閥門、CH₄氣瓶、CO₂氣瓶、氣體增壓泵、CH₄參考缸、CO₂參考缸、設置于CH₄氣瓶輸出管線的第一閥門、設置于CO₂氣瓶輸出管線的第二閥門、設置于真空泵抽真空管線的第三閥門、設置于氣體增壓泵出口的第四閥門、第五閥門、第六閥門、真空泵、CH₄參考缸進口閥門、CH₄參考缸出口閥門、CO₂參考缸進口閥門、CO₂參考缸出口閥門、第七閥門、第八閥門；其中，CH₄氣瓶、CO₂氣瓶均與氣體增壓泵連接，真空泵安裝于CH₄氣瓶、CO₂氣瓶之后、氣體增壓泵之前，CH₄參考缸、CO₂參考缸依次安裝于氣體增壓泵之后；真空泵通過抽真空管線與氣體輸送管線連接；