[发明专利]一种模拟煤层气排采过程中差异压降的装置及其方法

权利要求书

1.一种模拟煤层气排采过程中差异压降的装置，包括实验装置（1）和伺服注水压力泵（2），所述实验装置（1）和伺服注水压力泵（2）之间通过注水管道（3）连通，其特征在于：所述实验装置（1）包括试验腔体（101）和腔体盖（102），所述试验腔体（101）上端边缘设有卡合凸起块（103），且所述腔体盖（102）通过设在其四周边缘的卡定凹槽（104）与卡合凸起块（103）卡合连接，所述试验腔体（101）底部和腔体盖（102）顶部分别设有注水管（105）和出水管（106），所述注水管（105）和出水管（106）均通过内置的压力表（107）测量水压，且注水管（105）和出水管（106）内分别设有注水阀门（108）和出水阀门（109），所述出水管（106）通过导管穿过腔体盖（102）与试验腔体（101）连通，所述注水管（105）与试验腔体（101）的连接处以及导管与试验腔体（101）的连接处均设有铁丝网（110）；

所述试验腔体（101）内壁由下至上均匀设有四条相互平行的等距刻度线（4），所述等距刻度线（4）将试验腔体（101）分为若干个分层区间（5），将混合好的煤样分批次加入试验腔体（101）中，每次对煤样给予成型压力成型，每次加入煤样成型后的煤层厚度恰好至等距刻度线上，并且在每个分层区间（5）的侧面腔体上均设有排水管（6），在每个所述排水管（6）内设有排水阀门（601），所述试验腔体（101）内设置有多组垂直于等距刻度线（4）分布的压力传感器（7），且每组压力传感器（7）在纵向上等间距均匀分布；

还包括压力机（8），所述压力机（8）包括压力加载平台（801）和四根压力导向柱（802），所述压力导向柱（802）固定安装在试验腔体（101）的四角，所述压力加载平台（801）沿着压力导向柱（802）竖向运动。

2.根据权利要求1所述的一种模拟煤层气排采过程中差异压降的装置，其特征在于：所述压力加载平台（801）底部固定安装有呈正四棱台状的压力加载压板（803），且在所述压力加载压板（803）的底面上固定安装有若干相互交叉的防滑定位纹（804）。

3.根据权利要求1所述的一种模拟煤层气排采过程中差异压降的装置，其特征在于：所述卡定凹槽（104）呈L型固定安装在腔体盖（102）的边缘，所述卡定凹槽（104）内侧固定安装有若干个等间距均匀分布的咬合卡齿（111），所述咬合卡齿（111）的内宽等于卡合凸起块（103）的外宽，所述卡合凸起块（103）呈环状固定安装在试验腔体（101）的上端，且卡合凸起块（103）外侧与腔体盖（102）内壁贴合接触，在所述卡合凸起块（103）外侧与腔体盖（102）内壁的接触处设有呈环形的气密性垫圈（112）。

4.根据权利要求1所述的一种模拟煤层气排采过程中差异压降的装置，其特征在于：所述排水管（6）的管壁上设有若干个均匀分布的通孔（602），所述通孔（602）用来模拟井壁上的射孔，并使煤岩与排水管（6）内部连通，所述通孔（602）所在的管壁上均固定安装有漏斗状的射流导管（603），在射流导管（603）与排水管（6）的连接端设有鱼鳔腔体（604）。

5.一种基于权利要求1-4中任一项模拟煤层气排采过程中差异压降的装置来模拟煤层气排采过程中差异压降的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、煤样准备，将各煤岩类型的煤样使用粉碎机进行破碎，并筛选足量所需粒径的煤粉，按照配比与石膏粉进行充分混合；

步骤200、型煤成型，将混合好的煤样分批次加入试验腔体，加入适量清水，使用成型压力机按一定的成型压力成型；

步骤300、模型注水，通过伺服注水压力泵向模型中注水，直至出水口压力达到设定值，停止注水并关闭注水阀门；

模型注水的具体步骤为：

步骤301、接通伺服注水压力泵，向模型中注入，直至出水口出水后关闭出水阀门；

步骤302、保持同样的注水速率持续注水，并且设置伺服注水压力泵的注水压力，当注水口处压力达到2.1Mpa时停止注水，小于2.05Mpa继续注水，直至出水口压力达到2MPa；

步骤303、关闭注水阀门，停止注水；

步骤400、测绘压力分布，按照预定排水方案打开对应的排水阀门，并将压力传感器的压力数据用电脑处理，绘出压力等值线，分析压力分布。