[实用新型]深部煤岩三轴应力和饱气条件下在线光谱测试装置

说明书

深部煤岩三轴应力和饱气条件下在线光谱测试装置，包括样品室、支撑钢体、三个加压筒、应力测试仪、真空泵、注气系统和光谱测试仪，支撑钢体的左侧面、后侧面和下侧面均开设有加压孔，支撑钢体的中心处设有加压腔，样品室放置在加压腔内，三个加压筒分别对应插入到三个加压孔中，样品室内装填有煤岩样品，每个加压筒的中部均开设有第一进光孔，每个压头的中部均开设有第二进光孔，样品室的右侧内壁、前侧内壁和上侧内壁均设有薄膜应力传感器，薄膜应力传感器通过导线与应力测试仪连接，光谱测试仪的目镜分别与相应第一进光孔对接。本实用新型设计科学、测试准确、能够实时监测及在线还原煤岩在深部地层中三轴应力以及饱气条件下的微观表征。

技术领域

本实用新型涉及深部煤岩物质成分、微观结构变化测试实验技术领域，具体的说，涉及一种深部煤岩三轴应力和饱气条件下在线光谱测试装置。

背景技术

煤层注入CO₂可以提高煤层气的采收率，煤对CO₂的吸收能力大于CH₄，可产生CO₂驱替CH₄的效果。19世纪，在最初的CO₂注入煤层的实验中得出，CO₂注入可驱替煤层中的CH₄，煤层气采收率可提高9%～57%。注入CO₂后，煤基质发生结构性膨胀，且不同气体膨胀程度不同，对孔隙结构影响程度不同。随着人们对煤岩气体吸附和驱替的深入研究，在提高和改变温度和压力等条件时，煤气体吸附量、气体吸附解析速率、孔隙度、渗透率变化及矿物成分变化的研究得到了更多关注。在地球科学领域，高温高压实验在一定程度上可为深部地层中煤岩物质组成、结构状态以及成岩成矿作用研究提供可靠的实验数据，在高压、超高压条件下，物质原子之间的距离以及电子层之间的相互作用会发生变化。CO₂的注入伴随着压强的增大，当围压稳定时，CO₂与水反应生成弱酸性溶液，与煤岩中不稳定矿物反应产生化学溶蚀和化学沉淀，改变煤中矿物成分与含量。因此深部煤层中CO₂等气体注入会引起煤岩一系列物理化学变化，还原在深部地层高三轴应力、高流体压力条件下，尤其是注入CO₂、N₂等气体的饱气条件下，利用拉曼、红外光谱等手段研究煤岩物质成分、微观结构变化具有重要意义。

目前，高温高压装置的研发技术以及激光拉曼反应的在线表征技术应用较多，但能够还原煤岩在深部地层中三轴应力以及饱气条件下的实时监测、在线表征的装置和测试方法还有所欠缺。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种深部煤岩三轴应力和饱气条件下在线光谱测试装置，本实用新型设计科学、测试准确、能够实时监测及在线还原煤岩在深部地层中三轴应力以及饱气条件下的微观表征。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：