[实用新型]一种煤岩非线性渗透系数测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿安全技术领域，涉及一种煤岩非线性渗透系数测试装置。

背景技术

煤炭在我国一次性能源结构中处于绝对主要位置，50年代的比例曾高达90％。预计到2015年，我国将达到39亿吨的煤炭生产量。然而，新形势下我国煤炭工业的发展面临着严峻的挑战。频繁发生的重特大瓦斯灾害事故，已成为煤矿安全生产最严重的制约因素。我国煤层赋存条件复杂，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占1/3，防治煤矿瓦斯灾害成为安全生产的重中之重。此外，瓦斯(煤层气)是一种清洁、高效的能源，在国际油价居高不下、减排压力空前增加的大环境下，亟需加大瓦斯的开发利用力度，将其作为优化我国能源结构的重要资源。瓦斯抽采不仅是有效防治煤矿瓦斯灾害和实现安全本质型生产的区域性措施，也是煤层气开发的主要技术手段。目前，针对矿井瓦斯抽采的问题，在实施工艺技术上已经接近成熟。但如何有效的运用这一手段，科学地实施矿井瓦斯治理，尚缺乏理论指导。因此，如何将煤层瓦斯流动理论与瓦斯抽采相结合，成为当前我国煤炭行业实施科学抽采亟需解决的问题。其中，如何测试煤岩非线性渗透系数，便成为实施科学抽采规划的关键。

有鉴于此，公开了一种测试煤岩非线性渗透系数与钻孔抽采瓦斯物理模拟的装置，解决了如何测试煤岩非线性渗透系数的问题，为深入研究煤层瓦斯流动机理，探求煤自身物性参数对瓦斯在煤体内运移的控制机制提供了技术支撑。同时也为矿井制定合理的抽采规划方案提供了依据。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为了解决实施矿井瓦斯治理时缺乏理论指导的问题，提供一种煤岩非线性渗透系数测试装置。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括煤样密封装置、入口端压力控制系统、出口端压力控制系统和真空管路系统，煤样密封装置包括恒温槽和气室，气室安装在恒温槽内，气室内安装有与气室密封连接的密封腔体，密封腔体的中部穿设有中空的圆柱状钢杆，钢杆的下部穿出密封腔体的部分为连接出气端，密封腔体的上方密封安装有弯折状的顶盖，顶盖的环形面上均匀设置若干筛孔，顶盖上部设有上部密封挡块，气室为圆筒形结构且气室侧面设有侧室阀门；

入口端压力控制系统包括入口端压力控制器、入口端压力传感器和高压气瓶减压阀，入口端压力控制器、入口端压力传感器和气室侧面的阀门安装在三通管的三个管路上，高压气瓶减压阀连接在入口端压力控制器所在管路上，气室侧面的侧室阀门所在的管路上安装有入口端质量流量计；

出口端压力控制系统包括出口端质量流量计、出口端气体压力控制器和出口端压力传感器，连接出气端、出口端气体压力控制器和压力传感器安装在三通管的三个管路上，出口端质量流量计安装在连接出气端所在管路上；

真空管路系统包括真空泵，真空泵与入口端压力控制器管路连接且该管路上安装有真空泵阀门。

进一步，恒温槽为恒温水浴槽或者恒温空气浴槽。

进一步，密封腔体的底部设有与密封腔体固定连接的底部托盘，底部托盘的中部固定安装有凸台，气室通过法兰与底部托盘上的凸台密封连接。

进一步，上部密封挡块外侧设有格米圈、密封圈和导向带，格米圈和密封圈对封缸体内的煤样上端面进行二次密封，导向带能够使上部密封挡块上下移动。

进一步，气室与底部托盘密封连接的法兰上开设有凹槽，凹槽内设有密封圈。

进一步，真空泵阀门为真空隔膜阀。

本实用新型的测试原理：

本实用新型的测试煤岩非线性渗透系数的目的就是获取煤样试件的吸附影响因子和极限渗透率的数值。其原理是将圆环柱体型煤样试件的轴向端面通过密封缸体的底部托盘与上部密封挡块、顶盖，结合密封剂实施密封处理，从而避免气室内的气体自煤样试件轴向端面进入煤样，影响实验测试结果。然后将装有煤样的密封缸体与带有法兰的气室相连接，并用螺栓紧固保证气室的气密性。测试前，设置煤样试件的初始状态；开启真空泵，打开真空泵阀门，对煤样试件进行脱气，用以消除常压下煤样吸附空气对实验结果的影响，时间为24h。测试时，打开测试气体气瓶的阀门，气体在压差的驱动下在煤样试件内流动，设置于气室出口端质量流量计自实验开始便记录气体流量，待测试气体在煤样试件内部流动达到稳定状态后，两个压力传感器的连续误差小于5％，记录此时的读数。同时记录煤样入口端和出口端的气体压力值。改变煤样试件的初始状态，重复以上步骤，并记录相应的实验参数。

本实用新型的有益效果在于：