[发明专利]不同压力及温度下液态CO2

说明书

本发明公开了一种不同压力及温度下液态CO₂相变射流冲击动力实验方法，包括以下步骤：S1、准备液态二氧化碳相变射流冲击动力学实验系统；S2、制定实验方案；S3、实验准备；S4、制备高压液态二氧化碳；S5、形成液态CO₂射流，进行射流形态、速度及压力数据测试；S6、调整CO₂初始压力、恒温恒湿箱体的温度，重复S4‑S5，进行不同初始压力、不同温度条件下液态CO₂相变射流形态、速度及压力变化参数实验，分析射流形态、射流速度及流体压力随时间、CO₂初始压力、恒温恒湿箱体的变化关系。不需要借助于动静荷加载装置和煤岩试样，用于研究不同初始压力及温度条件下二氧化碳相变射流过程中的射流形态、速度及压力变化规律影响，促进技术基础理论及应用技术的发展。

技术领域

本发明属于煤岩体二氧化碳相变致裂技术领域，尤其涉及一种不同初始压力及温度下液态CO₂相变射流冲击动力实验方法。

背景技术

液态二氧化碳相变致裂技术作为一种有效的煤岩破碎技术，广泛地应用于岩体破碎、低渗煤岩储层致裂增透。该技术原理为：将二氧化碳加压液化储存至密封容器，采用瞬间加热或瞬间卸压形式，产生高压气体射流作用于目标煤岩体，在高压气体作用下煤岩体产生结构损伤破坏。目前该技术在现场应用及技术装备等方面已取得较大的进展，但对于液态二氧化碳相变射流模拟实验还需要借助于动静荷加载装置和煤岩试样，而对于二氧化碳相变射流过程中的流体形态、射流压力、打击目标体压力等冲击动力学参数、影响因素及其影响规律的研究还处于初级阶段，在一定程度上影响了该技术基础理论及应用技术的发展。

发明内容

本发明旨在提供一种液态CO₂相变射流冲击动力学的实验方法，不需要借助于动静荷加载装置和煤岩试样，用于研究不同初始压力及温度条件下二氧化碳相变射流过程中的射流形态、速度及压力变化规律影响，促进技术基础理论及应用技术的发展。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种不同压力及温度下液态CO₂相变射流冲击动力实验方法，包括以下步骤：

S1、准备液态二氧化碳相变射流冲击动力学实验系统；

所述液态二氧化碳相变射流冲击动力学实验系统包括二氧化碳增压液化系统、液态二氧化碳相变射流及其监测系统、远程控制及数据采集系统；

所述二氧化碳增压液化系统用于对二氧化碳液化增压形成能进行相变射流的高压液态二氧化碳，包括空压机、二氧化碳钢瓶、二氧化碳气体液化泵、低压二氧化碳储罐、液态二氧化碳增压泵和高压液态二氧化碳储罐，所述空压机用于产生压缩空气，通过阀门控制既能用于驱动二氧化碳气体液化泵对二氧化碳钢瓶内的二氧化碳进行增压，并储存至低压二氧化碳储罐内，又能用于驱动液态二氧化碳增压泵对低压二氧化碳储罐内的液态二氧化碳增压至实验预定压力，并储存至高压液态二氧化碳储罐内备用；

所述液态二氧化碳相变射流及其监测系统包括恒温恒湿箱体，以及设置在恒温恒湿箱体内的液态二氧化碳相变射流装置、液态二氧化碳相变射流冲击应力测试装置、液态二氧化碳相变射流流体形态测试装置和箱体环境测试装置；

所述液态二氧化碳相变射流装置包括压力传感器、温度传感器、气动阀和射流喷嘴，所述射流喷嘴通过空压管与位于恒温恒湿箱体外的二氧化碳增压液化系统的高压液态二氧化碳出口相连，并结合气动阀用于实现高压液态二氧化碳的瞬间释放，由射流喷嘴形成液态二氧化碳相变射流，压力传感器、温度传感器用于实时监测射流喷嘴处的流体压力及温度变化参数；