[发明专利]一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置及方法

权利要求书

1.一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，包括煤样夹持器(18)、加热装置、液氮冷却装置、温度控制器(20)、恒压泵(5)、气相色谱仪(10)及控制阀门，所述煤样夹持器(18)连接有五个管道，所述五个管道包括两个连接氮气钢瓶(4)与空气压缩泵(1)的管道、一个连接气相色谱仪(10)的管道、一个连接储气罐(9)管道及一个连接恒压泵(5)的一个管道，所述煤样夹持器(18)中设置有放置煤柱体(16)的煤样腔(3)。

2.如权利要求1所述的一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，所述加热装置包括五根加热棒(14)，所述五根加热棒(14)呈中心一根，其余四根围绕在中心一个的四周，所述加热棒(14)贯穿在煤柱体(16)里。

3.如权利要求1所述的一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，所述液氮冷却装置包括:液氮钢瓶(4)、空气压缩泵(1)、液氮喷嘴(22)，所述液氮钢瓶(4)顶部设有低温电磁阀(2)，所述液氮钢瓶(4)与空气压缩泵(1)及设在双层耐高温石英玻璃(17)之间的液氮喷嘴(22)相连通。

4.如权利要求1所述的一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，所述控制阀门包括两个冷却阀门(12)、一个气体流速控制阀门(11)、一个恒压阀门(6)及一个进气阀门(19)，所述冷却阀门(12)连接在空气压缩泵(1)与煤样夹持器(18)之间，所述气体流速控制阀门(11)连接在气相色谱仪(10)与煤样夹持器(18)之间，所述进气阀门(19)连接在储气罐(9)与煤样夹持器(18)之间，所述恒压阀门(6)连接在恒压泵(5)与煤样夹持器(18)之间。

5.如权利要求1所述的一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，所述煤样腔(3)的材料为双层耐高温石英玻璃(17)，所述煤样腔(3)的最外层设置有保温层(13)。

6.如权利要求1所述的一种基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置，其特征在于，所述温度控制器(20)通过导线(21)与温度传感器(7)连接，所述温度传感器(7)设置在煤柱体(16)左右两侧的上下端各设置一个。

7.一种应用权利要求1-6任意一项所述的基于核磁共振技术的煤孔隙结构变化测定装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：试验样品准备

制作出合适尺寸试验煤柱，打开双层耐高温石英玻璃(17)和煤样夹持器(18)，将试验煤柱放在煤样腔(3)内，然后关闭双层耐高温石英玻璃(17)和煤样夹持器(18)；

步骤二：提供压力环境

打开恒压阀门(6)，开启恒压泵(5)，加压至地层压力后，保持压力恒定；

步骤三：改变装置气氛环境

打开进气阀门(19)，储气罐(9)内气体顺通气管进入双层耐高温石英玻璃(17)的内层；

步骤四：升温过程或者降温过程

升温过程：开启温度控制器(20)，设定目标温度，如需升温，则温度控制器启动5根加热棒(14)对煤柱加热，温度传感器(7)对煤柱温度进行实时检测，当四个温度传感器(7)所求平均温度和地下煤层温度相等时，测定该升温过程煤孔隙结构的变化；

降温过程：开启温度控制器(20)，设定目标温度，如需降温，则开启空气压缩泵(1)和低温电磁阀(2)，液氮钢瓶(4)中的氮气经空气压缩泵(1)通入到煤样夹持器(18)左右两侧的液氮喷嘴(22)，进入双层耐高温石英玻璃(17)之间，当温度传感器(7)显示为所设定温度时，液氮喷嘴(22)就会使喷出的液氮流量匀速或停止喷出；

步骤五：气体检测

打开气体流速控制阀门(11)，气体经管道进入气相色谱仪(10)。