[发明专利]低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统及实验方法

权利要求书

1.低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，包括用于盛装试验煤样的煤样夹持器，其特征在于：

煤样夹持器设置于低场核磁共振仪内，低场核磁共振仪的线圈设置于煤样夹持器处，低场核磁共振仪的线圈连接有工控计算机；

煤样夹持器通过连接管路连接有用于在煤样夹持器内产生围压和高温的高温高压装置，煤样夹持器通过气液总管连接有用于抽真空的抽真空装置、用于瓦斯吸附的吸附气罐装置、用于气密性检查的气密性检查气罐装置以及用于向煤样夹持器中注入酸液的酸液混合箱，酸液混合箱内设有搅拌装置；

酸液混合箱出口处的气液总管上设有酸液总阀门和酸液总流量计；

酸液混合箱连接有用于向煤样夹持器中注入乙酸的乙酸注入装置、用于向煤样夹持器中注入氢氟酸的氢氟酸注入装置以及用于向煤样夹持器中注入盐酸的盐酸注入装置；

煤样夹持器进口处的气液总管上设有第八阀门和第四压力表；第八阀门与煤样夹持器之间的气液总管连接有用于调节煤样湿度的注水装置。

2.根据权利要求1所述的低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，其特征在于：注水装置包括储水罐，储水罐连接有注水管，注水管与气液总管相连接；注水管上设有第一注液泵、第一阀门和第一压力表；第一注液泵为计量泵；

乙酸注入装置包括存储有质量浓度为99%的乙酸的乙酸罐，乙酸罐连接有第二注液泵，第二注液泵连接有乙酸管路，乙酸管路连接酸液混合箱；乙酸管路上设有第二阀门和第二流量计；

氢氟酸注入装置包括存储有质量浓度为40%的氢氟酸的氢氟酸罐，氢氟酸罐连接有第三注液泵，第三注液泵连接有氢氟酸管路，氢氟酸管路连接酸液混合箱；氢氟酸管路上设有第三阀门和第三流量计；

盐酸注入装置包括存储有质量浓度为38%的盐酸的盐酸罐，盐酸罐连接有第四注液泵，第四注液泵连接有盐酸管路，盐酸管路连接酸液混合箱；盐酸管路上设有第四阀门和第一流量计；

吸附气罐装置包括存储有瓦斯气体的瓦斯气瓶，瓦斯气瓶连接有瓦斯管，瓦斯管与气液总管相连通；瓦斯管上设有第一减压阀、第五阀门和第二压力表；

气密性检查气罐装置包括存储有氦气的氦气瓶，氦气瓶连接有氦气管，氦气管与气液总管相连通；氦气管上设有第二减压阀、第六阀门和第三压力表；

抽真空装置包括真空泵，真空泵连接有抽真空管路，抽真空管路与气液总管相连通，抽真空管路上设有真空阀；

第二注液泵、第三注液泵和第四注液泵均为计量泵。

3.根据权利要求1或2所述的低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统，其特征在于：搅拌装置包括减速电机，减速电机固定在酸液混合箱上，减速电机的输出轴伸入酸液混合箱并连接有搅拌叶片；煤样夹持器通过回收管路连接有酸液回收罐，回收管路上设有回收用阀门。

4.使用权利要求3中所述低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统进行的实验方法，其特征在于按以下步骤进行：

第一步骤是制备多个试验煤样，同时准备孔隙度标准煤样；

第二步骤是检查系统气密性；

第三步骤是系统抽真空；

第四步骤是仪器校准，按照高温高压实验装置和低场核磁共振仪的说明书对高温高压实验装置和低场核磁共振仪进行校准；

第五步骤是设定标线；

第六步骤是测试试验煤样，得到试验煤样的T₂谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据；

第七步骤是测试新的试验煤样；

更换新的试验煤样，先对试验煤样进行湿度调节，再进行试验煤样酸化，并在试验煤样酸化增透后进行第六步骤，得到煤样特定湿度条件和特定的三种酸液流量配比条件下试验煤样的T₂谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据。

5.根据权利要求4所述的实验方法，其特征在于：重复进行第七步骤，在不同的煤样湿度条件和三种酸液流量配比条件下获取试验煤样的T₂谱图、孔隙率、渗透率和孔径分布等数据。

6.根据权利要求4所述的实验方法，其特征在于：

第一步骤具体是：

将采割的煤块制成多个25mm×50mm规格的柱状试验煤样，并对制好的多个试验煤样分别进行称重，记录原始质量m₁，再将煤样放入真空饱和装置的无水真空室中保持12小时，再将试验煤样放入蒸馏水中浸泡，直到试验煤样质量不再增加时对试验煤样进行称重，记录饱水试验煤样质量m₂；再将试验煤样放入离心设备中，启动离心设备，在预定离心力条件下处理60分钟以使试验煤样脱水；在本步骤中，使湿度传感器的信号线穿过煤样夹持器并连接工控计算机；

第二步骤具体是：打开气密性检查气罐装置的第六阀门，调节第二减压阀，打开第八阀门，关闭系统其他阀门，在氦气进入气液总管和煤样夹持器后，关闭第六阀门；

观察第四压力表的示数，在压力稳定后记录压力值P₁，然后在8小时后观察第四压力表的示数P₂，P₂/P₁≥0.99表明气密性良好，进行第三步骤；如果P₂/P₁＜0.99，则对低渗煤层酸化增透的核磁共振实验系统进行检漏作业和维护作业，重新进行本步骤，确保在P₂/P₁≥0.99的条件下进行后续实验；

第三步骤具体是：关闭第六阀门，打开真空阀，对煤样夹持器和气液总管进行抽真空，本步骤持续30±2分钟；

第五步骤具体是：将孔隙度标准煤样放入低场核磁共振仪的线圈中央，并测出相应的信号强度，通过工控计算机用低场核磁共振仪配套的核磁共振分析软件制定一条孔隙度标线；

第六步骤具体是：

将试验煤样放入煤样夹持器和线圈的正中央，通过工控计算机用低场核磁共振仪配套的核磁共振分析软件，选择已制定的孔隙度标线，测试并记录试验煤样的T₂谱图、孔隙率、渗透率、孔径分布等数据；

第七步骤中，对试验煤样进行湿度调节是：使湿度传感器在煤样夹持器内插入试验煤样，打开第一注液泵和第一阀门，关闭第八阀门，向煤样夹持器内定量注水，注水量由实验人员根据湿度控制需要确定，并通过工控计算机观察煤样湿度；

第七步骤中，进行试验煤样酸化是：打开第二注液泵、第三注液泵、第四注液泵、第二阀门、第三阀门、第四阀门、酸液总阀门和第八阀门，对煤样夹持器供给特定配比的酸液；三种酸液的具体配比由实验人员根据酸液配比的实验需要确定，并通过第一流量计、第二流量计和第三流量计观察各种酸液的流量。