[发明专利]煤层气垂直井水力压裂过程煤粉产出测试装置与方法

权利要求书

1.煤层气垂直井水力压裂过程煤粉产出测试装置，其特征在于：包括压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统、煤粉分离测试系统和总控制系统；压裂动力系统的出口与压裂模拟系统的进口连接，压裂模拟系统的出口与煤粉分离测试系统的进口连接，地层模拟系统的动力输出端与压裂模拟系统的动力输入端顶压配合,总控制系统通过总数据线分别与压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统和煤粉分离测试系统连接；

压裂动力系统包括压裂动力控制器、高压气瓶组、气体增压组和注水装置；高压气瓶组包括若干高压气瓶，所有的高压气瓶由第一高压气管串联，第一高压气管上设有邻近高压气瓶的气瓶控制阀和气瓶压力表，第一高压气管出气口处设有气压计和电动气压阀；注水装置包括第一高压水管和储水池，第一高压水管的进水口与储水池连接，第一高压水管沿水流方向依次设有压裂过滤器、水泵机组和流量计，压裂过滤器位于储水池内部；气体增压组包括若干个气体增压装置，气体增压装置包括气体增压室和增压活塞，所有的气体增压室经第二高压气管并联后与第一高压气管的出气口连接，第二高压气管上设有邻近气体增压室的自动充气控制阀，气体增压室上设有第一压力传感器，增压活塞沿垂直方向滑动连接在气体增压室内，所有气体增压室底部通过第二高压水管并联后与第一高压水管的出水口连接，第二高压水管上设有邻近气体增压室的回流阀；

压裂动力控制器通过第一数据线分别与气瓶控制阀、气压计 、电动气压阀、自动充气控制阀、水泵机组、流量计和第一压力传感器连接，压裂动力控制器与总控制系统通过总数据线连接。

2.根据权利要求1所述的煤层气垂直井水力压裂过程煤粉产出测试装置，其特征在于：地层模拟系统包括地层压力模拟控制器和三组自动液压顶推装置，每组自动液压顶推装置包括供液装置、伺服增压装置和自控液压千斤顶；

自控液压千斤顶包括液压室、顶杆、推进活塞和活塞密封套，液压室顶部设有上通孔，液压室中部水平设有密封隔板，密封隔板将液压室内腔上下分隔为降压腔和增压腔，密封隔板上设有下通孔，密封隔板上表面设有位于下通孔上方的密封筒，顶杆自上而下依次穿过上通孔、密封筒和下通孔后与增压腔内的推进活塞连接，推进活塞的外缘与液压室内壁紧密贴合，活塞密封套套设在位于密封筒内的顶杆上，活塞密封套的外缘与密封筒内壁紧密贴合，液压室上分别设有与降压腔连通的降压孔和与增压腔连通的增压孔，增压孔位于液压室底部；

供液装置包括充液油管、反排油管和充液油箱，充液油箱上设有充液液位感应器，充液油管的进油端与充液油箱连接，充液油管沿油流方向依次设有充液过滤器和充液油泵组，并且充液油管在与充液油泵组连接后分为两个分支，一个分支为增压油管，另一个分支为降压油管，增压油管上沿油流方向依次设有增压控制器、第一反排阀和增压阀，增压油管的出油端通过增压孔与增压腔连通，降压油管上沿油流方向依次设有降压控制器、第二反排阀和降压阀，降压油管的出油端通过降压孔与降压腔连通；反排油管一端与充液油箱连接，反排油管另一端将第一反排阀和第二反排阀并联，反排油管上从与充液油箱连接一端到反排油管另一端依次设有充液冷却器、充液溢流阀和充液压力表；

伺服增压装置包括伺服管道、第一油管、第二油管和伺服油箱，伺服油箱上设有伺服液位感应器，第一油管一端和第二油管一端均与伺服油箱连接，第一油管另一端和第二油管另一端连接后与伺服管道一端连接，伺服管道另一端与增压控制器连接，伺服管道上沿从伺服管道一端到与增压控制器连接的另一端的方向上依次设有储能器、伺服阀和油液增压室，第一油管上沿从第一油管一端到与伺服管道连接的另一端的方向上依次设有伺服精密过滤器和伺服油泵机组，第二油管上沿第二油管一端到与伺服管道连接的另一端的方向上依次设有伺服冷却器、伺服溢流阀和伺服液压表；

地层压力模拟控制器通过第二数据线分别与油液增压室、伺服油泵机组、伺服溢流阀、伺服液位感应器、伺服液压表、增压控制器、降压控制器、充液压力表、充液溢流阀、充液液位感应器和充液油泵机组连接，地层压力模拟控制器与总控制系统通过总数据线连接。