[發明專利]低滲煤層酸化增透的核磁共振實驗系統及實驗方法

在審

• 申請號: 202011097858.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112067646A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉佳佳;方迎香;楊明;胡建敏;張學博;陳守奇;申孟起;蔡行行
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01N15/08;G01N1/28;G01N1/30
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 王金

本發明公開了一種低滲煤層酸化增透的核磁共振實驗系統，包括設置于低場核磁共振儀內的煤樣夾持器，低場核磁共振儀的線圈連接有工控計算機；煤樣夾持器通過連接管路連接有高溫高壓裝置，煤樣夾持器通過氣液總管連接有抽真空裝置、吸附氣罐裝置、氣密性檢查氣罐裝置以及酸液混合箱，酸液混合箱內設有攪拌裝置；酸液混合箱連接有乙酸注入裝置、氫氟酸注入裝置和鹽酸注入裝置；煤樣夾持器進口處的氣液總管連接有注水裝置。本發明中煤樣濕度可以調節，三種酸液流量配比可以調節，通過多次試驗可以針對特定試驗煤樣得到實現最佳增透效果的煤樣濕度及三種酸液的具體流量配比，為低滲煤層中煤的酸化增透提供最佳方案。

技術領域

本發明涉及低滲煤層增透技術領域。

背景技術

煤是一種孔徑結構復雜多樣的多孔物質。煤儲層中的孔和裂隙為煤層氣的富集和運移提供了有力支持，在很大程度上影響了煤層氣在煤體中吸附和解吸，是瓦斯抽采消突的基礎。

我國煤儲層普遍具有低孔低滲的特征，導致煤層氣開采難度較大，所以提高煤儲層的滲透率的技術極其重要。

現有研究中，煤體的濕度與粉塵防治、降低爆炸風險相關，缺少煤體濕度與增透性能的關聯性的研究。申請人通過本發明在業內首次提出，在其他技術條件相同的情況下，煤體濕度的不同也會造成增透性能的不同（因酸液在不同濕度的煤體中的先進速度以及被煤吸收反應的速度也不相同）。因而，有必要提出能夠研究控制濕度條件下的煤樣增透實驗系統和實驗方法。

對于煤儲層的增透眾多學者提出了不同的酸化方法和配比，單一的酸種難以適應我國各地多種多樣的煤樣的增透需求，難以使各種煤樣的增透性能都得到最大化。

為此，本發明提出三種酸混合使用，通過調節不同的酸液比例來適應我國絕大多數低滲煤層中煤樣的增透需求，實現增透性能的最大化。三種酸分別為38%（質量百分比）濃度鹽酸、40%（質量百分比）濃度氫氟酸、99%（質量百分比）濃度乙酸。

隨著技術的不斷發展設備的不斷更新，低場核磁共振技術已成為研究煤體孔裂隙的主力軍。但隨著煤礦掘進深度的增加，井下氣體瓦斯壓力不斷增加，傳統的低場核磁共振儀已經不能模擬真實的高溫高壓下的礦井條件，遂需進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低滲煤層酸化增透的核磁共振實驗系統，能夠得到實現最佳增透效果的煤樣濕度及三種酸液的具體流量配比，為具體地層中煤的酸化增透提供最佳方案。

為實現上述目的，本發明的低滲煤層酸化增透的核磁共振實驗系統包括用于盛裝試驗煤樣的煤樣夾持器，

煤樣夾持器設置于低場核磁共振儀內，低場核磁共振儀的線圈設置于煤樣夾持器處，低場核磁共振儀的線圈連接有工控計算機；

煤樣夾持器通過連接管路連接有用于在煤樣夾持器內產生圍壓和高溫的高溫高壓裝置，煤樣夾持器通過氣液總管連接有用于抽真空的抽真空裝置、用于瓦斯吸附的吸附氣罐裝置、用于氣密性檢查的氣密性檢查氣罐裝置以及用于向煤樣夾持器中注入酸液的酸液混合箱，酸液混合箱內設有攪拌裝置；

酸液混合箱出口處的氣液總管上設有酸液總閥門和酸液總流量計；

酸液混合箱連接有用于向煤樣夾持器中注入乙酸的乙酸注入裝置、用于向煤樣夾持器中注入氫氟酸的氫氟酸注入裝置以及用于向煤樣夾持器中注入鹽酸的鹽酸注入裝置；

煤樣夾持器進口處的氣液總管上設有第八閥門和第四壓力表；第八閥門與煤樣夾持器之間的氣液總管連接有用于調節煤樣濕度的注水裝置。

注水裝置包括儲水罐，儲水罐連接有注水管，注水管與氣液總管相連接；注水管上設有第一注液泵、第一閥門和第一壓力表；第一注液泵為計量泵；

乙酸注入裝置包括存儲有質量濃度為99%的乙酸的乙酸罐，乙酸罐連接有第二注液泵，第二注液泵連接有乙酸管路，乙酸管路連接酸液混合箱；乙酸管路上設有第二閥門和第二流量計；