[发明专利]煤样高压应变及二氧化碳驱替煤层甲烷一体试验装置

说明书

本发明公开了一种煤样高压应变及二氧化碳驱替煤层甲烷一体试验装置，包括甲烷气源、二氧化碳气源、应变测量密封容器、压力传感器、高压阀、干燥剂和气体流量计；振动器为煤心室提供振动，超声波发生器为煤心室提供超声波，手摇泵为煤心室提供环向压力和轴向压力，电阻率测定仪用于测量煤样的电阻率，二氧化碳气源通过管路能向应变测量密封容器内注入二氧化碳气体，应变测量密封容器用于盛放外表面贴有应变片的煤样，并通过应变片接口与应变仪相连以读取煤样的应变参数。既能用于进行气体渗透煤样试验，又能进行二氧化碳驱替甲烷试验以及煤样在高压及气体渗透下的电阻率测定，还能进行煤样在高压下的应变测量试验。

技术领域

本发明属于煤样高压应变及二氧化碳驱替煤层甲烷试验装置技术领域，用于进行煤样高压应变试验、气体渗透煤样的试验，同时还能进行二氧化碳驱替甲烷试验以及煤样在高压及气体渗透下的电阻率测定，使试验结果更接近真实状况。

背景技术

气体渗流是指气体在多孔介质中的流动。气体渗流与液体渗流的根本性区别在于气体具有较大的压缩性，在渗流过程中，体积随温度和压力等发生变化。气体射流是指气体从管口、孔口、狭缝射出的流动。对于煤层开采来说，煤层处于地下层，不可避免受到瓦斯等气体渗流，通常利用气体射流致裂进行煤层开采，或在开采前通过二氧化碳气体进行甲烷气体的驱替实现甲烷抽采，因此有必要进行气体渗流试验、气体射流以及二氧化碳驱替甲烷试验，用于指导煤层安全高效开采。

现目前，在试验室里，常用试件箱来模拟各种气体在煤样中的渗流试验，但现有的试件箱试验条件还相对有限，无法真实模拟煤样在不同压力、不同温度以及地下波等因素影响下的地下真实状况。同时，气体渗流试验、气体射流试验单独进行，造成资源浪费。

发明内容

针对现目前试件箱模拟各种气体在煤样中的渗流试验的局限性，且气体渗流试验与射流试验单独进行浪费资源的缺陷，本发明拟提供一种煤样高压应变及二氧化碳驱替煤层甲烷一体试验装置，能更加真实地模拟煤样在不同压力、不同温度以及地下波等地下真实状况下的气体渗流情况，并能同时进行气体射流试验以节约资源。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种煤样高压应变及二氧化碳驱替煤层甲烷一体试验装置，包括煤心室、振动器、超声波发生器、甲烷气源、二氧化碳气源、手摇泵、电阻率测定仪、应变测量密封容器，所述甲烷气源、二氧化碳气源通过进气管路并联在煤心室的左侧，并能分别为煤心室的煤心腔提供甲烷气体、二氧化碳气体，甲烷气源、二氧化碳气源各配备有一个高压阀并共用一个压力传感器，煤心室的右侧通过排气管路依次连接有压力传感器、高压阀、干燥剂和气体流量计；所述振动器安装在煤心室的左端为煤心室提供振动，超声波发生器安装在煤心室上为煤心室提供超声波，所述手摇泵为煤心室提供环向压力和轴向压力，所述电阻率测定仪用于测量煤心室的煤样在高压及气体渗流下的电阻率，所述二氧化碳气源通过管路能向应变测量密封容器内注入二氧化碳气体，所述应变测量密封容器用于盛放外表面贴有应变片的煤样，并通过应变片接口与应变仪相连以读取煤样的应变参数，所述应变测量密封容器配备有高压阀和放空阀，所述应变测量密封容器的内腔和煤心腔均为圆柱形，且直径相同。