[实用新型]热冷冲击下煤体渗透率测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及采煤技术领域，尤其涉及一种煤体渗透率测试装置及测试方法。

背景技术

煤层气压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得理想效果，但也暴露出一些问题，亟待解决，需要用非常规手段（热冷冲击）解决煤层气开发的技术难题和瓶颈，真正实现煤层气的增产效果。为了研究温度冲击对煤体的压裂作用，研究人员设计了很多装置，但鲜有定量测试煤体压裂效果的装置，缺少热冷冲击下煤的渗透率测试实验系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的不足之处，提供一种能够通过热冷交替的手段，实现对煤体的增透，并测得破坏煤体的渗透率大小的热冷冲击下煤体渗透率测试实验装置。

为实现上述目的，本实用新型的热冷冲击下煤体渗透率测试装置包括热冷装置、渗透装置、气体流量测试装置和气体供给装置；

热冷装置包括液氮罐、热鼓风机、注冷管和注热管，热鼓风机具有风机开关；液氮罐连接所述注冷管，注冷管与液氮罐相连接的一端部设有增压阀和进液阀；热鼓风机连接所述注热管，注热管上设有第一截止阀；

气体流量测试装置包括排气管，排气管上设有第二截止阀和气体流量计；

渗透装置包括煤样罐、端盖、热冷管、圆板和端盖内塞，热冷管的下端垂直向下固定在圆板的正中心处，圆板位于热冷管径向外侧的部分均匀设置有上下通透的透水孔；端盖与煤样罐顶部密封配合，煤样罐内于侧壁与底壁相接处设有环形的支撑台阶，圆板架设在支撑台阶上并与煤样罐的内侧壁相连接；圆板与其下方的煤样罐底壁围成透水腔，透水腔侧壁连接有气水排出管，气水排出管伸出透水腔的部分向上连接有所述排气管并向下连接有排水管，排水管上设有第三截止阀；端盖内塞的底部设有上大下小的锥台部，锥台部插入热冷管并与热冷管压接密封；

注热管和注冷管分别穿过端盖内塞并伸入热冷管内，注热管和注冷管均与端盖内塞密封配合；注热管和注冷管位于热冷管内的管段侧壁分别均匀设有径向通孔；端盖内塞上竖向安装有用于排放氮气和热风的连通管，连通管底端伸入热冷管且其顶端向上伸出端盖内塞；

气体供给装置包括高压瓦斯气瓶，高压瓦斯气瓶顶部通过出气口开关连接有导气管，导气管上设有减压阀和气压表。

所述端盖与煤样罐顶部通过以下结构密封配合：

端盖外圆处向下凸设有连接圆环，连接圆环底面设有环形槽，煤样罐顶部外壁径向凸起设有环形的连接板，连接板与连接圆环的底面通过螺栓可拆卸固定连接在一起，连接板以上的煤样罐侧壁卡接在环形槽内，煤样罐的侧壁顶端与环形槽的槽壁之间压设有密封垫圈；密封圈低于端盖下表面，端盖下表面与煤样罐顶端之间围成进气腔。

所述导气管上设有第四截止阀。

本实用新型具有如下的优点：

本实用新型能够通过热冷交替的手段，实现对煤体的增透，并测得破坏煤体的渗透率大小，从而定量说明该压裂技术的增透效果。

通过本实用新型的装置和方法计算出煤体的渗透率后，可以使用煤体的渗透率来分析评价温度冲击对煤体的增透效果，通过实验得到最佳的温度冲击参数，为煤矿作业提供指导，提高煤矿作业的效率。

为了更好的准确测得煤体的渗透率，煤样罐中的煤并非来自原煤，而是特制的煤样；由于水泥和煤的导热系数很相近，对热量在煤体的传递影响不大，所以按照一定的比例将水泥、煤粉和水混合搅拌，混合物脱水凝固干燥后可近似看作煤，以备实验。混合物凝固过程中产生的水通过圆板上的透水孔流下，通过排水管排出。如果不加水泥，而仅使用煤粉，则难以制备出凝固成整体的煤样，难以在实验室模拟出地下凝固的煤体，从而难以进行渗透率实验。

本实用新型提出了一种模拟煤样的制作方法，非常便于实验室使用，为煤体的渗透率实验提供基础。

本实用新型中的密封垫圈起到密封作用，端盖内塞可以堵住热冷管，由此保证了导气管内的瓦斯气体进入到进气腔后，只能通过煤柱上端面渗入煤体，并从煤柱下端面的圆板流出，经过排气管和数显气体流量计排出。本实用新型很好地解决了渗流气体的渗流途径，确保瓦斯气体只能通过煤样流出，从而为准确计算煤样渗透率提供基础。

本实用新型的端盖内塞插有连通管，可以将热冷管内汽化的氮气快速排到环境空气中，避免热冷管内压强过大而使液氮倒流，从而保证液氮的持续供应，实现对热冷管周围煤体的冷冲击；当然，连通管也可以将热风及时排出，保证热风能够连续供应。另外，本实用新型结构简单，便于安装和使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中圆板的俯视示意图；