[發(fā)明專利]一種受載含瓦斯煤接觸角測試方法

在審

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• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114813479A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳基偉;申曉靜;石必明;李懷賓;程靜;邵亨威;楊可新;呂振威
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

1.一種受載含瓦斯煤接觸角測試方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

（一）、設(shè)計一種基于高壓承載條件下煤體接觸角測試裝置，基于高壓承載條件下煤體接觸角測試裝置包括充甲烷系統(tǒng)、充氦氣標定系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、注液系統(tǒng)、可視化加載釜體系統(tǒng)、成像測試系統(tǒng)和恒溫系統(tǒng)，充甲烷系統(tǒng)的甲烷出口和充氦氣標定系統(tǒng)的氦氣出口與可視化加載釜體系統(tǒng)的氣體進口并聯(lián)連接，可視化加載釜體系統(tǒng)的氣體出口與抽真空系統(tǒng)的氣體進口連接，注液系統(tǒng)的液體出口與可視化加載釜體系統(tǒng)的液體進口連接，成像測試系統(tǒng)設(shè)置在可視化加載釜體系統(tǒng)的一側(cè)并朝向可視化加載釜體系統(tǒng)拍攝，充甲烷系統(tǒng)、充氦氣標定系統(tǒng)、可視化加載釜體系統(tǒng)和成像測試系統(tǒng)的部分構(gòu)件均設(shè)在恒溫系統(tǒng)的內(nèi)部；

（二）、制備煤樣，并將制備好的煤樣放置到可視化加載釜體系統(tǒng)內(nèi)；

（三）、對基于高壓承載條件下煤體接觸角測試裝置進行氣密性測試；

（四）、通過可視化加載釜體系統(tǒng)對煤樣進行擠壓加載至設(shè)定的加載應(yīng)力，相似模擬煤層的承載應(yīng)力；

（五）、通過充氦氣標定系統(tǒng)標定充氦氣標定系統(tǒng)、充甲烷系統(tǒng)、注液系統(tǒng)和可視化加載釜體系統(tǒng)之間的死體積；

（六）、充甲烷系統(tǒng)向可視化加載釜體系統(tǒng)內(nèi)充入甲烷，使煤樣吸附甲烷，直至達到吸附平衡，完成相似模擬煤層實際賦存條件，計算達到吸附平衡時煤樣的吸附瓦斯量；

（七）、注液系統(tǒng)向可視化加載釜體系統(tǒng)內(nèi)滴入蒸餾水或改性水至煤樣上，通過成像測試系統(tǒng)測得含瓦斯煤與蒸餾水或改性水的接觸角；

（八）、測試結(jié)束后，對煤樣進行卸載，并將煤樣從可視化加載釜體系統(tǒng)內(nèi)取出；

（九）、重復(fù)步驟（二）～（八），改變實驗條件即可測得不同吸附平衡壓力、不同吸附瓦斯量及不同受載應(yīng)力條件下含瓦斯煤與蒸餾水或改性水的接觸角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受載含瓦斯煤接觸角測試方法，其特征在于：充甲烷系統(tǒng)包括甲烷儲瓶和甲烷參考罐，甲烷儲瓶的甲烷出口與甲烷參考罐的甲烷進口通過第一氣體管路連接，甲烷參考罐的甲烷出口連接有第二氣體管路，第二氣體管路的另一端與外界大氣連通，第一氣體管路上沿氣體流動方向依次設(shè)置有甲烷調(diào)壓閥和第一氣體閥門，第二氣體管路上沿氣體流動方向依次設(shè)置有第一精密壓力表、第二氣體閥門、第二精密壓力表、注氣管路和第三氣體閥門，注氣管路的另一端與可視化加載釜體系統(tǒng)的氣體進口連接；

充氦氣標定系統(tǒng)包括氦氣儲瓶和氦氣參考罐，氦氣儲瓶的氦氣出口與氦氣參考罐的氦氣進口通過第三氣體管路連接，氦氣參考罐的氦氣出口連接有第四氣體管路，第四氣體管路的另一端連接在位于第二氣體閥門和第二精密壓力表之間的第二氣體管路上，第三氣體管路上沿氣體流動方向依次設(shè)置有氦氣調(diào)壓閥和第四氣體閥門，第四氣體管路上沿氣體流動方向依次設(shè)置有第三精密壓力表和第五氣體閥門；

抽真空系統(tǒng)包括真空泵，真空泵的氣體進口與可視化加載釜體系統(tǒng)的氣體出口通過抽真空管路連接，抽真空管路上沿氣體流動方向依次設(shè)置有第六氣體閥門和真空計，真空泵的氣體出口與外界大氣連通；

注液系統(tǒng)包括第一水杯、高壓微流量注液泵和毛細滴液管，第一水杯的底部與高壓微流量注液泵的液體進口通過第一液體管路連接，毛細滴液管豎向固定安裝在可視化加載釜體系統(tǒng)的液體進口中，毛細滴液管的上端與高壓微流量注液泵的液體出口通過第二液體管路連接，毛細滴液管的下端伸入到可視化加載釜體系統(tǒng)內(nèi)，第一液體管路上設(shè)置有第一液體閥門，第二液體管路上沿液體流動方向依次設(shè)置有第二液體閥門、第四精密壓力表和單向閥，單向閥內(nèi)的液體流動方向為液體自高壓微流量注液泵向毛細滴液管流動的方向。