[发明专利]一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置及模拟方法

权利要求书

1.一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：包括煤层模拟系统、注气系统以及数据系统；

煤层模拟系统包括用于容纳含裂隙煤样（48）的箱体（47）、用于加热含裂隙煤样（48）的加热单元、用于向含裂隙煤样（48）施加载荷的液压伺服单元以及用于向含裂隙煤样（48）注水的注水单元；

注气系统包括甲烷气瓶（36）、氮气气瓶（35）、二氧化碳气瓶（34）、气体增压泵（33）、用于容纳增压甲烷的第一参考缸（31）、用于容纳增压氮气的第二参考缸（29）、用于容纳增压二氧化碳的第三参考缸（27）以及用于容纳增压氮气和增压二氧化碳混合气的配气罐（25）；第一参考缸（31）、第二参考缸（29）以及第三参考缸（27）的进口均通过气体增压泵（33）分别与甲烷气瓶（36）、氮气气瓶（35）以及二氧化碳气瓶（34）的出口相连，配气罐（25）的进口通过气体增压泵（33）与氮气气瓶（35）和二氧化碳气瓶（34）的出口相连，第一参考缸（31）、第二参考缸（29）、第三参考缸（27）以及配气罐（25）的出口均与箱体（47）进口相连；

数据系统包括数据采集箱和计算机，数据采集箱用于收集箱体（47）进出口位置气体的流量和压力数据，计算机与数据采集箱相连并用于根据流量和压力数据以绘制驱替含裂隙煤样（48）中甲烷气体的气体流量曲线。

2.根据权利要求1所述的一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：加热单元为设置在箱体（47）上的第一电加热器（43）；液压伺服单元包括设置在箱体（47）端部的轴压加载器（50）、设置在箱体（47）外周的围压加载器（42）以及与轴压加载器（50）和围压加载器（42）相连的油压泵（49）；注水单元包括水箱（37）以及连接在水箱（37）和箱体（47）之间的高压水泵（38）。

3.根据权利要求2所述的一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：箱体（47）的进口管路上设有第八控制阀门（41），箱体（47）的出口管路上沿相背于箱体（47）的方向依次设有出气端阀门（44）、第三气体压力表（45）以及第三气体流量计（46）；在油压泵（49）的出口端还设有用于控制油压泵（49）分别向轴压加载器（50）和围压加载器（42）输出的油压管线阀门（51）；在高压水泵（38）和箱体（47）之间的的连接管路上依次设有注水管线阀门（39）和注水流量计（40）。

4.根据权利要求1所述的一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：甲烷气瓶（36）、氮气气瓶（35）以及二氧化碳气瓶（34）与气体增压泵（33）之间的管路上分别设有第一控制阀门（1）、第二控制阀门（2）以及第三控制阀门（3），气体增压泵（33）的出口位置设有第四控制阀门（6）；第一参考缸（31）的进口设有第十控制阀门（7）和第五气体压力表（32），第一参考缸（31）的出口设有第十三控制阀门（8），第二参考缸（29）的进口设有第十一控制阀门（9）和第六气体压力表（30），第二参考缸（29）的出口设有第十四控制阀门（10），第三参考缸（27）的进口设有第十二控制阀门（11）和第七气体压力表（28），第三参考缸（27）的出口设有第十五控制阀门（12），在第一参考缸（31）、第二参考缸（29）以及第三参考缸（27）与第八控制阀门（41）之间的管路上还依次设有第五控制阀门（13）、第二气体调节阀（15）、第四气体压力表（16）、第二气体流量计（18）以及第六控制阀门（20）；配气罐（25）的进口设有第十六控制阀门（14）和第一气体压力表（26），配气罐（25）的出口与第八控制阀门（41）之间的管路上依次设有第九控制阀门（23）、第一气体调节阀（22）、第二气体压力表（21）、第一气体流量计（17）以及第七控制阀门（19）。

5.根据权利要求4所述的一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：在第一控制阀门（1）、第二控制阀门（2）以及第三控制阀门（3）与气体增压泵（33）之间的管路上还设有真空泵（5）和抽真空阀门（4）。

6.根据权利要求1所述的一种用于注气强化煤层气开发的模拟装置，其特征在于：在配气罐（25）上设有第二电加热器（24）。