[发明专利]一种煤岩吸附变形与孔隙率同步测定装置及方法

说明书

本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种煤岩吸附变形与孔隙率同步测定装置及方法，吸附罐上端的应变传感器和第一固态气体压力传感器导线连接在多路信号调理器上，高压瓦斯气瓶上固定安装气体减压阀和导线连接在多路信号调理器上的第二固态气体压力传感器，高压瓦斯气瓶上管道连接标准罐且该管道上安装有第二质量流量计，吸附罐下方安装旋转平台，吸附罐外安装的恒温空气浴内固定安装正对吸附罐的X射线源和射线探测器，射线探测器上安装数据采集及分析系统，吸附罐上管道连接有第一质量流量计和真空脱气泵，真空脱气泵上固定安装有脱气控制阀和真空热偶计，解决了煤岩吸附气体量测定过程中，无法同步测定煤样吸附变形与孔隙率的问题。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种煤岩吸附变形与孔隙率同步测定装置及方法。

背景技术

煤矿瓦斯(又称“煤层气”)是赋存在煤层及其围岩中的，以吸附或游离状态存在的，以甲烷为主要成分的非常规天然气。我国煤层气资源丰富，据新一轮资源评价可知：我国2000米以浅的煤层气资源量约为36.81万亿立方米，相当于490亿吨标准煤，排世界第三位。但当前我国煤层气开发产业发展存在不可忽略的现实是，煤层气单井产气量过低，经济效益较低，产业面临困窘。因此，“十三五”期间，为进一步推动我国煤层气勘探开发产业的发展，势必应在基础理论和技术工艺方面取得根本性突破。煤自身属一种特殊的多孔介质，其对瓦斯气体的强吸附特性使其有别于其他岩石。已有的大量研究表明煤吸附瓦斯后，将发生不同程度的膨胀变形，进一步将影响煤的孔隙率。煤的孔隙率是评价煤层储集性能的重要指标，也是计算煤层瓦斯含量的基础。目前，我国普遍采用《煤和岩石物理力学性质测定方法》中列举的密封法或体积法测定煤的块体密度，采用比重瓶法或气体膨胀法真密度分析仪测定煤的真密度，进而计算煤的孔隙率。该种方法可以精确的测定煤样不含瓦斯条件下的孔隙率，但煤与瓦斯气体间存在强烈的吸附作用，不同的瓦斯压力将导致煤样发生不同的变形。已有的实践表明：即便在较低的瓦斯压力条件下，煤吸附瓦斯引发的变形导致其孔隙率相对变化最大可达17.98％。因此，通过瓦斯压力与煤孔隙率的映射规律，以此为基础，对孔隙率的计算方法进行修正，方可为储层煤层气资源评价或矿井瓦斯涌出量预测提供准确依据。

有鉴于此，本发明公开了一种煤岩吸附气体量、变形与孔隙率的同步测定装置及方法，解决了高压容量法测定煤岩吸附气体量测定过程中，无法同步测定煤样吸附变形与孔隙率的问题，可为煤矿区煤层气开发规划方案制定和储层煤层气资源评价提供准确的科学依据。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决煤岩吸附气体量测定过程中，无法同步测定煤样吸附变形与孔隙率的问题，提供一种煤岩吸附变形与孔隙率同步测定装置及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：包括吸附罐、多路信号调理器和高压瓦斯气瓶，吸附罐上端导线连接有应变传感器和第一固态气体压力传感器，应变传感器和第一固态气体压力传感器导线连接在多路信号调理器上，高压瓦斯气瓶上固定安装有气体减压阀和第二固态气体压力传感器，第二固态气体压力传感器导线连接在多路信号调理器上，高压瓦斯气瓶上管道连接标准罐且该管道上安装有第二质量流量计，标准罐与吸附罐管道连接，吸附罐外安装有恒温空气浴，吸附罐下方安装有旋转平台，恒温空气浴内固定安装有正对吸附罐的X射线源和射线探测器，射线探测器上安装有数据采集及分析系统，吸附罐上管道连接有第一质量流量计和真空脱气泵，第一质量流量计上固定安装有流量控制阀，真空脱气泵上固定安装有脱气控制阀，真空脱气泵上安装有真空热偶计。

进一步，吸附罐上固定安装有第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀安装在吸附罐与第一质量流量计和真空脱气泵均相通的管道上，第二控制阀安装在标准罐与吸附罐连接的管道上。

进一步，真空脱气泵上安装有真空管系，真空热偶计通过导线连接在真空管系上。

进一步，旋转平台包括固定安装在恒温空气浴中部的旋转柱和转动连接在旋转柱上的旋转盘，吸附罐固定安装在旋转盘的中部，旋转盘上固定安装有旋转电机。