[发明专利]基于过程实时跟踪控制的多元气体驱替煤层甲烷试验装置

摘要

基于过程实时跟踪控制的多元气体驱替煤层甲烷试验装置，包括试验箱体、第一流量计、第二流量计、气相色谱仪、数据采集系统、计算机、真空泵、甲烷气体钢瓶、氮气气体钢瓶和二氧化碳气体钢瓶。本发明通过搭建功能较为完善的气体驱替煤中甲烷的实验平台，能够在不同注气压力和煤样荷载、煤种条件下，实时跟踪和测试气体组分、流量和压力、煤体变形量和渗透率的演化，从而实现对含甲烷煤体注入氮气或二氧化碳过程中煤体变化过程的全程动态跟踪控制及驱替、置换效应单个因素定量化研究。为低透气煤层强化预抽防突提供科学依据，为提出可规模化推广应用的煤层注氮气促排甲烷消突新技术奠定理论基础。

主权项

基于过程实时跟踪控制的多元气体驱替煤层甲烷试验装置，其特征在于：包括试验箱体、第一流量计、第二流量计、气相色谱仪、数据采集系统、计算机、真空泵、甲烷气体钢瓶、氮气气体钢瓶和二氧化碳气体钢瓶，甲烷气体钢瓶、氮气气体钢瓶和二氧化碳气体钢瓶分别通过第一气管、第二气管和第三气管与第一流量计的进口连接，第一流量计的出口通过第四气管与试验箱体的进气端连接，试验箱体的出气端通过第五气管与第二流量计的进口连接，第二流量计的出口通过第六气管与气相色谱仪的进口连接，试验箱体的一侧设有一组取样孔，每个取样孔外分别连接有一根取样管，每个取样管上均设有一个取样阀门，试验箱体的另一侧设有一组测压孔，每个测压孔处均设有伸入到试验箱体内部的压力传感器，气相色谱仪和所有压力传感器信号输出端分别通过第一数据信号线和第二数据信号线与数据采集系统连接，数据采集系统通过第三数据信号线与计算机连接；真空泵的抽气口通过抽气管与第四气管连接，第一气管、第二气管、第三气管、第四气管、第五气管和第六气管上分别设有第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门，抽气管与第四气管的连接处位于第四阀门与试验箱体之间，抽气管上设有抽气阀门；所述试验箱体由底板、顶板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板合围而成，前侧板、后侧板、左侧板和右侧板与底板之间通过下螺栓连接且在连接处设有第一密封圈，前侧板、后侧板、左侧板和右侧板与顶板之间通过上螺栓连接且在连接处设有第二密封圈，顶板上设有至少两个通孔，通孔内设有导柱，通孔内壁与导柱外表面之间设有第三密封圈，导柱下端水平设有位于试验箱体内的下压板，导柱上端水平设有位于试验箱体外的上压板，下压板的长宽尺寸与箱体内部横截面的长宽尺寸一致；左侧板上设有一个与第五气管进口连接的甲烷排出孔，右侧板右表面设有凹槽，右侧板上按矩形阵列开设有一组支注气孔，所有支注气孔的两端分别与凹槽和试验箱体内部连通，右侧板右侧设有与凹槽配合的堵头板，堵头板左侧面与凹槽底部之间具有通气间隙，堵头板上设有一个与第四气管连接的主注气孔，主注气孔左端与通气间隙连通。