[发明专利]热冷冲击下煤体渗透率测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种热冷冲击下煤体渗透率测试装置，包括热冷装置、渗透装置、气体流量测试装置和气体供给装置。本发明还公开了一种使用上述热冷冲击下煤体渗透率测试装置的煤体渗透率测试方法，依次按以下步骤进行：第一步骤是制备煤样；第二步骤是对煤样进行温度冲击，包括热冲击和冷冲击；热冲击和冷冲击循环进行1－10次，热冲击和冷冲击对煤样产生热冷冲击作用，煤体破坏损伤，煤样渗透性增加；第三步骤是测试煤样的渗透率。本发明能够通过热冷交替的手段，实现对煤体的增透，并测得破坏煤体的渗透率大小，从而定量说明该压裂技术的增透效果。使用煤体的渗透率来分析温度冲击对煤体的增透效果，得到最佳的温度冲击参数，提高煤矿作业的效率。

技术领域

本发明涉及采煤技术领域，尤其涉及一种煤体渗透率测试装置及测试方法。

背景技术

煤层气压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得理想效果，但也暴露出一些问题，亟待解决，需要用非常规手段（热冷冲击）解决煤层气开发的技术难题和瓶颈，真正实现煤层气的增产效果。为了研究温度冲击对煤体的压裂作用，研究人员设计了很多装置，但鲜有定量测试煤体压裂效果的装置，缺少热冷冲击下煤的渗透率测试实验系统。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足之处，提供一种能够通过热冷交替的手段，实现对煤体的增透，并测得破坏煤体的渗透率大小的热冷冲击下煤体渗透率测试实验装置。

为实现上述目的，本发明的热冷冲击下煤体渗透率测试装置包括热冷装置、渗透装置、气体流量测试装置和气体供给装置；

热冷装置包括液氮罐、热鼓风机、注冷管和注热管，热鼓风机具有风机开关；液氮罐连接所述注冷管，注冷管与液氮罐相连接的一端部设有增压阀和进液阀；热鼓风机连接所述注热管，注热管上设有第一截止阀；

气体流量测试装置包括排气管，排气管上设有第二截止阀和气体流量计；

渗透装置包括煤样罐、端盖、热冷管、圆板和端盖内塞，热冷管的下端垂直向下固定在圆板的正中心处，圆板位于热冷管径向外侧的部分均匀设置有上下通透的透水孔；端盖与煤样罐顶部密封配合，煤样罐内于侧壁与底壁相接处设有环形的支撑台阶，圆板架设在支撑台阶上并与煤样罐的内侧壁相连接；圆板与其下方的煤样罐底壁围成透水腔，透水腔侧壁连接有气水排出管，气水排出管伸出透水腔的部分向上连接有所述排气管并向下连接有排水管，排水管上设有第三截止阀；端盖内塞的底部设有上大下小的锥台部，锥台部插入热冷管并与热冷管压接密封；

注热管和注冷管分别穿过端盖内塞并伸入热冷管内，注热管和注冷管均与端盖内塞密封配合；注热管和注冷管位于热冷管内的管段侧壁分别均匀设有径向通孔；端盖内塞上竖向安装有用于排放氮气和热风的连通管，连通管底端伸入热冷管且其顶端向上伸出端盖内塞；

气体供给装置包括高压瓦斯气瓶，高压瓦斯气瓶顶部通过出气口开关连接有导气管，导气管上设有减压阀和气压表。

所述端盖与煤样罐顶部通过以下结构密封配合：

端盖外圆处向下凸设有连接圆环，连接圆环底面设有环形槽，煤样罐顶部外壁径向凸起设有环形的连接板，连接板与连接圆环的底面通过螺栓可拆卸固定连接在一起，连接板以上的煤样罐侧壁卡接在环形槽内，煤样罐的侧壁顶端与环形槽的槽壁之间压设有密封垫圈；密封圈低于端盖下表面，端盖下表面与煤样罐顶端之间围成进气腔。

所述导气管上设有第四截止阀。

本发明的目的还在于提供一种使用上述热冷冲击下煤体渗透率测试装置的煤体渗透率测试方法，该方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是制备煤样；煤样由以下重量份配比的原料组成：水泥10～30份，煤粉60～90份，加水混合搅拌均匀后倒入煤样罐内的圆板上，使混合料的高度和煤样罐顶端相齐平，然后静置直到混合料凝固；