[發(fā)明專利]不同壓力及溫度下液態(tài)CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010996835.2
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112129486B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白鑫;王艷;曾晟;張樹文;薛希龍;王富林;何旺
• 申請（專利權(quán)）人: 南華大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

本發(fā)明公開了一種不同壓力及溫度下液態(tài)CO₂相變射流沖擊動力實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：S1、準(zhǔn)備液態(tài)二氧化碳相變射流沖擊動力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；S2、制定實(shí)驗(yàn)方案；S3、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；S4、制備高壓液態(tài)二氧化碳；S5、形成液態(tài)CO₂射流，進(jìn)行射流形態(tài)、速度及壓力數(shù)據(jù)測試；S6、調(diào)整CO₂初始壓力、恒溫恒濕箱體的溫度，重復(fù)S4?S5，進(jìn)行不同初始壓力、不同溫度條件下液態(tài)CO₂相變射流形態(tài)、速度及壓力變化參數(shù)實(shí)驗(yàn)，分析射流形態(tài)、射流速度及流體壓力隨時間、CO₂初始壓力、恒溫恒濕箱體的變化關(guān)系。不需要借助于動靜荷加載裝置和煤巖試樣，用于研究不同初始壓力及溫度條件下二氧化碳相變射流過程中的射流形態(tài)、速度及壓力變化規(guī)律影響，促進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤巖體二氧化碳相變致裂技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不同初始壓力及溫度下液態(tài)CO₂相變射流沖擊動力實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)作為一種有效的煤巖破碎技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于巖體破碎、低滲煤巖儲層致裂增透。該技術(shù)原理為：將二氧化碳加壓液化儲存至密封容器，采用瞬間加熱或瞬間卸壓形式，產(chǎn)生高壓氣體射流作用于目標(biāo)煤巖體，在高壓氣體作用下煤巖體產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷破壞。目前該技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用及技術(shù)裝備等方面已取得較大的進(jìn)展，但對于液態(tài)二氧化碳相變射流模擬實(shí)驗(yàn)還需要借助于動靜荷加載裝置和煤巖試樣，而對于二氧化碳相變射流過程中的流體形態(tài)、射流壓力、打擊目標(biāo)體壓力等沖擊動力學(xué)參數(shù)、影響因素及其影響規(guī)律的研究還處于初級階段，在一定程度上影響了該技術(shù)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種液態(tài)CO₂相變射流沖擊動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，不需要借助于動靜荷加載裝置和煤巖試樣，用于研究不同初始壓力及溫度條件下二氧化碳相變射流過程中的射流形態(tài)、速度及壓力變化規(guī)律影響，促進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

為此，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種不同壓力及溫度下液態(tài)CO₂相變射流沖擊動力實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：

S1、準(zhǔn)備液態(tài)二氧化碳相變射流沖擊動力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；

所述液態(tài)二氧化碳相變射流沖擊動力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括二氧化碳增壓液化系統(tǒng)、液態(tài)二氧化碳相變射流及其監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

所述二氧化碳增壓液化系統(tǒng)用于對二氧化碳液化增壓形成能進(jìn)行相變射流的高壓液態(tài)二氧化碳，包括空壓機(jī)、二氧化碳鋼瓶、二氧化碳?xì)怏w液化泵、低壓二氧化碳儲罐、液態(tài)二氧化碳增壓泵和高壓液態(tài)二氧化碳儲罐，所述空壓機(jī)用于產(chǎn)生壓縮空氣，通過閥門控制既能用于驅(qū)動二氧化碳?xì)怏w液化泵對二氧化碳鋼瓶內(nèi)的二氧化碳進(jìn)行增壓，并儲存至低壓二氧化碳儲罐內(nèi)，又能用于驅(qū)動液態(tài)二氧化碳增壓泵對低壓二氧化碳儲罐內(nèi)的液態(tài)二氧化碳增壓至實(shí)驗(yàn)預(yù)定壓力，并儲存至高壓液態(tài)二氧化碳儲罐內(nèi)備用；

所述液態(tài)二氧化碳相變射流及其監(jiān)測系統(tǒng)包括恒溫恒濕箱體，以及設(shè)置在恒溫恒濕箱體內(nèi)的液態(tài)二氧化碳相變射流裝置、液態(tài)二氧化碳相變射流沖擊應(yīng)力測試裝置、液態(tài)二氧化碳相變射流流體形態(tài)測試裝置和箱體環(huán)境測試裝置；

所述液態(tài)二氧化碳相變射流裝置包括壓力傳感器、溫度傳感器、氣動閥和射流噴嘴，所述射流噴嘴通過空壓管與位于恒溫恒濕箱體外的二氧化碳增壓液化系統(tǒng)的高壓液態(tài)二氧化碳出口相連，并結(jié)合氣動閥用于實(shí)現(xiàn)高壓液態(tài)二氧化碳的瞬間釋放，由射流噴嘴形成液態(tài)二氧化碳相變射流，壓力傳感器、溫度傳感器用于實(shí)時監(jiān)測射流噴嘴處的流體壓力及溫度變化參數(shù)；