[发明专利]低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法

说明书

技术领域

本发明属于低渗透本煤层强化增透技术领域，特别是涉及一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法。

背景技术

我国低渗透本煤层增透技术主要包括：以交叉钻孔为代表的常规卸压增透技术，以深孔爆破和水力压裂为代表的强化卸压增透技术。常规卸压增透技术的缺点是钻孔工程量大，抽采时间长，抽采瓦斯量少，增透效果不显著；强化卸压增透技术的缺点是深孔爆破产生的火花具有引起瓦斯爆炸的潜在危险，且不能重复装药爆破，炸药的大部分爆能基本消耗在炮孔周围的粉碎区内，使得该技术的增透范围有限。水力压裂生成的裂纹长度尽管能达到数十米，但有的煤体遇水会表现出显著的水敏感性，使注入煤体内的高压水不仅不易排出，堵塞了裂纹通道，还造成了煤体的高应力集中，而且煤体裂纹的扩展具有显著的地应力敏感性，使得煤体的实际增透效果不理想。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法，该方法操作简单、增透效果显著。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验方法，该实验方法采用低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括如下步骤：

步骤一：安装监测元件

将煤体试样的上、下端面打磨平整光滑后，在端面上安装监测元件，监测元件为若干组环向分段导电线圈或若干组应变片，每组环向分段导电线圈由若干个独立且互不接触的弧形导电线圈组成，各组环向分段导电线圈之间、各组应变片之间以及环向分段导电线圈与应变片之间均留有间隙；环向分段导电线圈与电信号监测设备相连接，应变片与动态应变仪相连接；

步骤二：测定增透前的煤体渗透率

将煤体试样的四周侧壁密封，再将密封好的煤体试样放入爆破气缸机构内的上、下压头之间使其夹紧固定，将煤体试样上端面以下的爆破气缸机构内部空间用填充物密实，然后将爆破气缸机构密封，打开第一、第二手控阀向煤体试样的爆破孔内注入甲烷气体，通过观察第一、第二数字压力表记录进、出气缸筒的气体压力，采用排水集气法测定排出的甲烷气体体积，计算出增透前的煤体渗透率；

步骤三：开启高压气体冲击系统循环冲击煤块

取出爆破气缸机构内的填充物，再次将爆破气缸机构密封，关闭第一、第二手控阀，打开第三手控阀，启动三轴加载系统，同步对煤体试样进行三轴加载至预先设定值，打开第四手控阀，启动空压机；将气体气源瓶内的气体加压并输送至高压储气罐内，当高压储气罐内的气体压力达到预先设定值时，力电感应电控阀自动打开，高压储气罐内的高压气体经输气管通过气爆枪在煤块的爆破孔内瞬间释放冲击煤块，空压机继续压缩气体，当高压储气罐内的气体压力再次达到预先设定值后，再次释放并冲击煤块，如此循环往复冲击煤块，直至煤块致裂增透的裂纹扩展到预设值时关闭空压机和第四手控阀；

步骤四：测定增透后的煤体渗透率

通过三轴加载系统卸除煤体试样的三轴压力后，关闭第三手控阀，采用与增透前相同的方法计算出增透后的煤体渗透率，实验完成；

所述低渗透煤体高压气体循环脉冲致裂增透实验装置，包括煤体试样、爆破气缸机构、三轴加载系统、高压气体冲击系统及煤体渗透率测定系统；

所述煤体试样由煤块和保护层组成，所述保护层设置在煤块四周的侧壁上；

所述爆破气缸机构由上、下气缸盖、气缸筒及上、下压头组成，气缸筒竖直设置，在气缸筒的底部设置有下气缸盖，在气缸筒的顶部设置有上气缸盖，所述上、下气缸盖与气缸筒形成密封空间；在上气缸盖的中部设置有轴压加载通孔，在上气缸盖的底部中央处设置有上盖凹槽，所述上压头的顶部设置在上盖凹槽内，在上压头竖直方向上的中部设置有上压头贯通孔；在下气缸盖的顶部中央处设置有下盖凹槽，所述下压头的底部设置有凸起，且下压头的凸起设置在下盖凹槽内；在下压头和下气缸盖竖直方向上的中部分别设置有下压头贯通孔和下气缸盖贯通孔，且下压头贯通孔和下气缸盖贯通孔相连通；在所述上、下压头之间设置有煤体试样，在煤体试样的煤块上设置有竖直的爆破孔，所述爆破孔与上压头贯通孔相连通；