[发明专利]一种超临界CO2提高煤层渗透性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气增采技术领域范畴，尤其涉及一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置。

背景技术

我国煤层气资源丰富，煤层气赋存条件复杂，高瓦斯煤层和突出矿井煤层普遍为低渗透煤层。目前，主要采用钻孔抽采、水压致裂抽采、水力割缝抽采和注水驱气等方法提高煤层气的采收率，但效果不理想。并且随着煤层开采深度增加，地应力、煤层气孔隙压力和地温增加，煤层透气性降低，也造成煤层气采收率较低。利用CO₂强化储存煤层气回采方法(ECBM)可以显著提高采收率，但降低煤层渗透性，并且容易诱发煤与CO₂突出事故。

当煤层埋藏深度超过800m，煤层的原岩温度和压力使CO₂达到超临界状态，超临界CO₂黏度与气态CO₂相近，密度与液态CO₂相近，具有零表面张力、高扩散系数等特点。煤层注入超临界CO₂可以有效驱替煤层CH₄、提高煤层气采收率，还可以改善煤层结构、提高煤层渗透性。为了详细研究超临界CO₂提高煤层渗透性规律，需要对原有试验装置进行革新。

发明内容

本发明一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置的目的在于，改变现有试验装置压力不稳定，实现有效控制流体相态与试验温度。为改变煤层气采收率低的现状、提高煤层气采收率，提供了一种可以有效改变煤层结构、提高煤层渗透性的装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置，包括：注气系统21、增压装置22、压力釜7、温度控制系统23、三轴渗流装置9、加载系统24、集气系统25、抽真空系统26和数据采集系统27；所述注气系统21由N₂瓶1和液态CO₂瓶2组成，所述N₂瓶1通过六通阀6与压力釜7一端相连，所述液态CO₂瓶2通过增压装置22与压力釜7连接，压力釜7另一端通过阀门8与三轴渗流装置9注入端连接，三轴渗流装置9出气端通过六通阀15分别与加载系统24、集气系统25和抽真空系统26连接；所述压力釜7与三轴渗流装置9均位于温度控制系统23中；数据采集系统27与六通阀6或六通阀15连接。

其中，所述的注气系统21中，液态CO₂经增压装置22升压后直接注入压力釜7，经过温度控制系统23恒温水浴加热，达到超临界状态。

其中，所述的增压装置22由增压泵3和空气压缩机4构成。

其中，所述的温度控制系统23包括水浴箱5。

其中，所述的加载系统24由手动压力泵11和稳压器10构成。

其中，所述的抽真空系统26包括真空泵14。

其中，所述的集气系统25由取气装置12和流量计13组成。

其中，所述的数据采集系统27包括数据采集仪16、17。

本发明一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置的有效益处：

在实验室三轴渗流装置基础上，本发明增设了注气系统、压力釜、温度控制系统，并且将压力釜和三轴渗流装置放置在水浴箱中恒温水浴加热；注气系统可以保证气源压力稳定，液态CO₂经过增压装置增压再通入压力釜中经过水浴加热，达到超临界状态；通过水浴加热，温度控制系统可以保证压力釜和三轴渗流装置温度稳定，并检查装置气密性；三轴渗流装置出气端的压力为大气压力，增加取气装置可以保证流体平稳流出。

附图说明

图1为本发明一种超临界CO₂提高煤层渗透性的装置的系统示意图；

图1中，1-N₂瓶；2-液态CO₂瓶；3-增压泵；4-空气压缩机；5-水浴箱；6-六通阀；7-压力釜；8-阀门；9-三轴渗流装置；10-稳压器；11-手动压力泵；12-取气装置；13-流量计；14-真空泵；15-六通阀；16、17-数据采集仪；21-注气系统；22-增压装置；23-温度控制系统；24-加载系统；25-集气系统；26-抽真空系统；27-数据采集系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。