[发明专利]一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法

权利要求书

1.一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，在矿井下采集煤系气复合储层新鲜煤样及相邻含气岩层的岩样，标记取样方位与层位；所述岩样包括页岩、致密砂岩和煤岩；

第二步，将第一步所取煤样及岩样加工为长为250mm、宽为250mm、厚度为各层岩层实际厚度1/100的长方体煤样及各层长方体岩样；

第三步，将采集的部分新鲜煤样加工为直径d₁＜0.2mm的煤粒，将所得煤粒隔绝空气加热至350℃并恒温保持4h，使煤软化、熔融形成胶质体，以此作为煤层与其他岩层层间界面处的粘合剂；

第四步，将采集的部分页岩岩样加工为直径d₂＜2mm的颗粒，按页岩颗粒与纯水的质量比为10:1的比例，将纯水均匀滴入所得页岩颗粒，使页岩颗粒软化产生黏性，以此作为页岩与砂岩层间界面处的粘合剂；

第五步，利用立方体钢质模具制备煤系气复合储层煤岩组合体立方体试件，所述立方体钢质模具设有活动前挡板，首先参照第一步所得煤系气复合储层各岩层层位，确定煤系气复合储层的煤岩组合类型；将位于最下位的长方体煤样或岩样放置于模具底部，然后选择与最下位长方体煤样或岩样对应的层间界面粘合剂，将粘合剂平铺于最下层长方体煤样或岩样的上表面，进一步将上位长方体煤样或岩样放置于下位长方体煤样或岩样上方；按照上述同样方法依次在模具内最上层长方体煤样或岩样的上表面平铺对应粘合剂，进一步在所铺设粘合剂上方放置对应的上位长方体煤样或岩样，直至完成所有煤样或岩样的叠放；

第六步，将立方体钢质模具的活动前挡板插至立方体钢制模具底面，完成整个模具；

第七步，根据煤系气复合储层地层层位，计算煤系气复合储层的平均覆岩应力P，P=γH，其中，γ为煤系气复合储层上覆岩层的平均容重，H为煤系气复合储层的平均埋深；

第八步，在第六步制备所得模具顶部采用液压千斤顶施加与第七步计算结果相同的均布刚性载荷以模拟煤系气复合储层覆岩应力，加载至设定值后，持续稳压3d后卸载；

第九步，含煤岩组合体的立方体钢制模具卸载后，静置48h，待模具内煤岩组合体试样完全冷却、干燥后，将活动前挡板抽出并拆除立方体钢制模具即可得到煤系气复合储层煤岩组合体的物理模拟试样。

2.根据权利要求1所述的一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法，其特征在于：第五步中，立方体钢质模具材质为45钢，模具壁厚为20mm，模具的内腔长为250mm、宽为250mm，所述立方体钢质模具的活动前挡板上设有插销，立方体钢质模具上设有与插销匹配的凹槽滑道。

3.根据权利要求1所述的一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法，其特征在于：所述煤粒制备的胶质体及含水的页岩颗粒作为层间界面处粘合剂时，粘合剂的铺设厚度为层间界面粘合剂取材岩层实际厚度的1/1000。

4.根据权利要求1所述的一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法，其特征在于：所述第九步中，拆除立方体钢制模具所得煤系气复合储层煤岩组合体的物理模拟式样包括煤样-砂岩层-页岩层、煤样-页岩层-砂岩层、煤层-页岩层和煤样-砂岩层中的任意一种；对拆除立方体钢制模具所得的煤系气复合储层煤岩组合体物理模拟试样的6个表面进行磨平。