[實用新型]深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022283552.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN212483223U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 胡建敏;劉佳佳;方迎香;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: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01N3/02;G01N3/04
• 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

本實用新型公開了一種深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗裝置，包括三軸夾持器，三軸夾持器連接有六套用于對煤樣施加壓力的加載裝置，六套加載裝置均與用于提供加載壓力的脈動泵以及用于控制加載裝置的第一電控裝置相連接；脈動泵的進氣口連接有二氧化碳氣瓶，脈動泵連接有用于控制脈動泵的第二電控裝置；三軸夾持器的進氣接口連接有氣體總管，氣體總管連接有用于使煤樣吸附瓦斯的瓦斯注氣裝置、用于進行氣密性檢查的氦氣注氣裝置和用于抽真空的抽真空裝置。本實用新型可以更準確地模擬深部開采條件下煤層的應力、滲流和溫度狀況，為深部煤體壓裂增透和區(qū)域防治煤與瓦斯突出提供指導，具有非常實用和有價值的現(xiàn)實意義。

技術領域

本實用新型涉及煤礦技術領域，尤其涉及一種深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗裝置。

背景技術

我國深部煤層瓦斯賦存以“三高一低” （高應力、高瓦斯壓力、高瓦斯含量及低滲透性）為主要特征，而煤層低透氣性是煤礦瓦斯抽采的瓶頸，對于低透氣性較難抽采的突出煤層，為提高其預抽煤層瓦斯效果，須通過各種手段使煤層卸壓增透。

傳統(tǒng)的水力壓裂等措施的卸壓增透效果不理想，尤其是進入深部低滲煤層開采，傳統(tǒng)的卸壓增透措施顯得力不從心。與此同時，由于含瓦斯煤體一般處于三向受壓情況，且三向壓力受煤層傾角、厚度、賦存情況等地質(zhì)構造條件，以及構造運動等力學擾動的影響而有所不同，所處的應力環(huán)境往往為三向不等壓狀態(tài)，即真三軸應力狀態(tài)。

針對上述問題，研制深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗系統(tǒng)，開展真三軸條件下深部含瓦斯煤脈動壓裂裂縫起裂擴展影響因素研究，揭示煤礦井下脈動壓裂裂縫起裂和擴展機理、脈動壓裂對煤層瓦斯運移的影響理論，以期為深部煤巖體壓裂增透區(qū)域防治煤與瓦斯突出提供指導。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗系統(tǒng)，更準確地模擬深部煤層的應力、滲流和溫度狀況，得到更準確的壓裂實驗數(shù)據(jù)，為深部煤體壓裂增透和區(qū)域防治煤與瓦斯突出提供指導。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的深部含瓦斯煤巖脈動壓裂實驗系統(tǒng)包括用于煤樣夾持加載的三軸夾持器，三軸夾持器具有進氣接口和用于實驗結束后排出氣體的出氣接口；

三軸夾持器連接有六套用于對煤樣施加壓力的加載裝置，六套加載裝置分別位于煤樣的前方、后方、左方、右方、上方和下方，六套加載裝置均與用于提供加載壓力的脈動泵以及用于控制加載裝置的第一電控裝置相連接；

脈動泵的進氣口連接有二氧化碳氣瓶，二氧化碳氣瓶的出口管路上設有第三減壓閥、第三閥門和第三壓力表；脈動泵連接有用于控制脈動泵的第二電控裝置；

三軸夾持器的進氣接口連接有氣體總管，氣體總管連接有用于使煤樣吸附瓦斯的瓦斯注氣裝置、用于進行氣密性檢查的氦氣注氣裝置和用于抽真空的抽真空裝置；三軸夾持器的進氣接口處的氣體總管上設有第四壓力表，三軸夾持器內(nèi)圍繞煤樣設有電加熱器，電加熱器通過線路連接有用于控制電加熱器的溫度控制器，溫度控制器位于三軸夾持器外。

三軸夾持器的出氣接口連接有排放裝置；

排放裝置包括與三軸夾持器的出氣接口相連接的出氣總管，出氣總管連接有氣液分離器，出氣總管上設有第四閥門和回壓閥，氣液分離器的出氣口連接有排氣管，排氣管上設有干燥器，排氣管的末端連接有氣體流量計，氣體流量計與大氣相通；氣液分離器的出液口連接有液體流量計，液體流量計與環(huán)境相通。

氣體總管還連接有用于提高煤樣吸附的氣體壓力的增壓裝置；增壓裝置包括盛有瓦斯氣體的參考罐，參考罐通過管路連接有增壓泵，增壓泵的排氣口與氣體總管相通；參考罐與增壓泵之間的管路上設有第五閥門和精密流量計。

脈動泵與二氧化碳氣瓶之間串聯(lián)連接有用于為二氧化碳氣體降溫的制冷機組。

瓦斯注氣裝置包括瓦斯氣瓶，瓦斯氣瓶連接有瓦斯出氣管，瓦斯出氣管與氣體總管相連接；瓦斯出氣管上設有第一減壓閥、第一閥門和第一壓力表；