[发明专利]改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，外加电场的恒温吸附系统包括样品釜，在样品釜外部设置有电场发生仪；湿度增加及测定系统包括气体混合腔，气体混合腔外部设置有一个水蒸气产生装置，水蒸气产生装置与气体混合腔连接；解决了现有技术没有可改变混合气体湿度的外加电场下的等温吸附装置，而且并没有及时的对变形量进行观测的技术问题。

技术领域

本发明属于瓦斯检测实验器具技术领域，尤其涉及改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法。

背景技术

我国的煤炭资源储量十分丰富，是煤矿生产大国。煤层气是赋存煤层中的一种呈吸附、游离或溶解状态的天然气，在煤层等非常规天然气储层中，吸附气含量较高。吸附气含量大小直接关系到天然气的富集程度和开发技术。在复杂的储层条件下，煤岩中吸附的气体具有不同湿度。随着煤层开采深度的增加，随之带入的空气湿度也加大。混合气体湿度的不同会导致煤岩的吸附量存在很大的差异，研究气体的湿度对煤瓦斯吸附量的影响具有重要意义。经研究可知煤层中的煤岩所受的电场作用时会使得瓦斯的吸附量降低。煤层中的游离瓦斯量增加使得煤体的有效渗流通道增加。在煤岩中含有水分的时候交变电场会使得水的活性增加，进一步增加瓦斯的渗流通道。已有不少研究者做过相关的电场对瓦斯吸附的研究，但在改变气体的湿度的条件下研究外加电场作用的研究少之又少。目前为止，还没有可用于改变气体湿度的外加电场的等温吸附装置，因此有必要对现有的吸附装置进行一定的改进以模拟煤矿开采现场气体湿度以及电场对瓦斯吸附解析的作用，并解决在进行等温吸附变形试验中没有及时的测定煤岩变形量等技术问题。

本发明要解决的技术问题是：提供一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置及试验方法，以解决现有技术的等温吸附变形试验没有改变气体湿度的外加电场的问题以及进行等温吸附变形试验中没有及时的测定煤岩变形量等技术问题。

本发明技术方案：

一种改变气体湿度和电场的等温吸附变形试验装置，它包括混合气体供给系统，混合气体供给系统与湿度增加及测定系统通过管路连接；湿度增加及测定系统与外加电场的恒温吸附系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与抽真空系统通过管路连接；外加电场的恒温吸附系统与应变测量系统连接；应变测量系统与数据采集系统通过导线连接，外加电场的恒温吸附系统包括样品釜，在样品釜外部设置有电场发生仪；湿度增加及测定系统包括气体混合腔，气体混合腔外部设置有一个水蒸气产生装置，水蒸气产生装置的出气端通过管路与气体混合腔连接。

所述混合气体供给系统包括第一储气罐和第二储气罐，第一储气罐与气体混合腔通过管路连接，第一储气罐与气体混合腔的管路上依次安装有第一减压阀、第一压力表和第一开关阀；第二储气罐与气体混合腔通过管路连接，第二储气罐与气体混合腔的管路上连接有第二减压阀、第二压力表和第二开关阀。

湿度增加及测定系统包括第一进气管道、第二进气管道；第一进气管道、第二进气管道与气体混合腔连接；气体混合腔与出气管道连接；湿度增加及测定系统通过管路与恒温吸附系统连接且管路上安装有第三压力表和第三开关阀。

外加电场的恒温吸附系统包括参考釜和样品釜；参考釜上设置有第四压力表和第三减压阀；样品釜上设置有第五压力表和第四减压阀；样品釜内部装有煤样；两个参考釜通过管路连接；所述管路上装有第四开关阀；恒温吸附系统通过管路与抽真空系统连接且管路上安装有第五开关阀。

抽真空系统包括真空容积和真空泵，真空容积和真空泵通过管路连接；管路上装有第六压力表和第六开关阀。

应变测量系统包括平行层理方向应变片和垂直层理方向应变片；平行层理方向应变片和垂直层理方向应变片安装在煤样上；平行层理应变片和垂直层理应变片与应变仪通过导线连接。